דיון סוער בין חובבי ויסקי על דרך שתייתו הנכונה קיבל תשובה מדעית בעזרת סימולציה חישובית: כשמוסיפים לוויסקי מים, חומרי הריח עולים מעל הנוזל ומתקבל משקה טעים יותר

שני פרופסורים לביופיזיקה חישובית נכנסים לבר ומתווכחים איך לשתות ויסקי – נקי, עם קרח או עם תוספת מים. מה שנשמע כמו התחלה של בדיחת ברים גיקית הוביל למחקר רציני באוניברסיטת לינאוס בשבדיה, שנתן לראשונה צידוק מדעי מנומק למנהג לדלל את הוויסקי במעט מים כדי לשפר את טעמו.

כתב העת Scientific Reports, מקבוצת נייצ'ר, פרסם לאחרונה את המחקר אשר מסביר ברמה המולקולרית מדוע ויסקי מדולל טעים יותר. הם מצאו שהאלכוהול עוטף חומר טעם חשוב בשם גוואיקול וממסך אותו כשהוויסקי לא מדולל, ולכן אנחנו פחות מרגישים את טעמו.

"הגענו למחקר מתוך סקרנות טהורה. חשבנו שיהיה מעניין לבצע הדמיה חישובית של ויסקי מדולל ושהמערכת פשוטה מספיק כדי שנוכל לבצע את ההדמיה במחשב" הסביר רן פרידמן - אחד ממחברי המחקר.

ויסקי אוהב מים?

פרידמן עשה את עבודת הדוקטורט שלו באוניברסיטת תל אביב על תהליכי ההעברה של מולקולות מומסות על פני חלבונים. מתברר שכשעוברים להדמיה מולקולרית, הקשר בין זה לוויסקי קרוב מכפי שנדמה: בשני המקרים מדובר בקשר בין מולקולות עם דרגה שונה של קישוריות למים.

מולקולות שנוטות להקיף את עצמן במים נקראות הידרופיליות (אוהבות מים) ואלה שלא נקראות הידרופוביות (בעלות פחד ממים). שמנים, לדוגמה, הם חומרים מאוד הידרופוביים ולכן שמן ומים לא מתערבבים. קבוצה חשובה נוספת של חומרים הם אלה שיש למולקולות שלהם ראש הידרופילי וזנב הידרופובי. דוגמה לזה היא הסבון, שממיס היטב שומנים בזכות העובדה שחלק אחד שלו נקשר לשמן והאחר אוהב מים.

ברמה המולקולרית, גם לאלכוהול הדומה לסבון יש ראש הידרופילי וזנב הידרופובי. כשריכוז האלכוהול נמוך, הוא הופך לחומר פעיל שטח, כלומר מתרכז על פני השטח של הוויסקי כשהראש ההידרופילי שלו פונה למים והזנב פונה לאוויר. בתוך כך נוצרת שכבה דקיקה של אלכוהול שיושבת מעל הוויסקי. לעומת זאת, כשריכוז האלכוהול עולה, נוצרים צברים של אלכוהול בעומק הכוס, ובתוכם הזנב ההידרופובי פונה לעומק הצבר והראש ההידרופילי פונה אל הנוזל המימי.

"גוואיקול היא מולקולה ארומטית קטנה שנותנת לוויסקי את הריח המעושן שלו לצד טעם ייחודי", מסביר פרידמן. "לגוואיקול יש חלק הידרופובי שאוהב להיצמד למולקולות של אלכוהול. הסימולציה החישובית הראתה שבריכוז אלכוהול של 59 אחוז ומעלה (ריכוז לפי נפח), אין כמעט גוואיקול בחלק העליון של הוויסקי וכולו מסתתר בצברי האלכוהול הנמצאים בעומק הנוזל. לכן קשה להרגיש את ניחוחו וטעמו. לעומת זאת, בריכוז אלכוהול של 45 אחוז ומטה נוצרת שכבה של אלכוהול על פני השטח והגוואיקול נצמד אליה. ככל שריכוז האלכוהול פוחת, עד לריכוז של 27 אחוז אלכוהול, הקשר בין האלכוהול לגוואיקול על פני השטח של הוויסקי נחלש, כך שהגוואיקול מתאדה בקלות רבה יותר ומעשיר את הוויסקי בניחוחו המעושן".

גוואיקול בכוס ויסקי. באדיבות ביורן קרלסון
גוואיקול בכוס ויסקי. באדיבות ביורן קרלסון

המחקר המקיף, בוצע כולו באמצעות שעות רבות של חישובים באמצעות שיטה שנקראת דינמיקה מולקולרית. בשיטה הזו מייצגים את כל האטומים כמשקולות ואת הקשרים ביניהם כקפיצים שפועלים באמצעות "שדה כוח" – שיטה שהמציא חתן פרס נובל מייקל לויט. בשלב הבא מייצרים מעין סרט שבודק את הכוחות הפועלים עליהם. הבעיה עם גוואיקול היא שמעולם לא בנו עד כה עבור המולקולה את הפרמטרים של "שדה הכוח", ועל כן פרידמן וקרלסון נדרשו לעצב בעצמם את מערכת המשקולות והקפיצים שמייצגת אותה בסיוע של תוכנות לכימיה קוואנטית חישובית.

ויסקי הוא משקה מסובך לייצור, שהכנתו כוללת יישון של 21-3 שנים בחביות עץ אלון. בשלב הזה ריכוז האלכוהול במשקה מגיע לכ-70 אחוז, ורק לאחר מכן מדללים אותו במים לריכוז של 45-40 אחוז.

המחקר מצא שבריכוז של 70 אחוז כל הגוואיקול עטוף וממוסך על ידי האלכוהול – דבר שמסייע להסתיר אותו מהסביבה שעלולה לחמצן אותו ולפגוע בו במהלך שנות היישון. כך הם הצליחו להסביר במודל אחד איך הוויסקי מתיישן בחבית ומדוע מדללים אותו לפני הכנסתו לבקבוק. כמו כן המודל מסביר מדוע רבים עושים דילול נוסף טרם שתייתו, באמצעות הוספת מים או קרח, שלא רק מדלל את המשקה אלא גם מקרר אותו ומשנה בכך את תחושת הטעם.

כמה מים צריך להוסיף לוויסקי כדי לקבל את הטעם המושלם? לדברי פרידמן, ההחלטתה הזאת כבר תלויה בסוג הוויסקי שכן לכל ויסקי יש ריכוז שונה של גוואיקול אך לא פחות חשוב, לכל אדם ואדם יש טעם אישי.

התגליות החדשות של פרידמן וקרלסון מסבירות למה כדאי לדלל קצת את הוויסקי במים. המחקר גם מדגים כמה מדע צריך בתחום ייצור המזון – כשעוברים מרמת הכוסית לרמה המולקולרית מגלים עולמות חדשים של תמיסות לא אחידות וצברים של חומרים הידרופוביים. וכך, תוצאת מחקר על המבנה המולקולרי של ויסקי עשויה להיות חשובה להבנת השימוש היעיל בחומרי טעם ואפילו בהובלה של תרופות בגוף האדם.