Πώς η ζάχαρη διατηρεί φρούτα και μούρα, όπως συμβαίνει στην παρασκευή μαρμελάδας και γλυκών κουταλιού; Υποθέτω, πως η ζάχαρη σκοτώνει τα μικρόβια με κάποιο τρόπο, αλλά ποτέ μου δεν φαντάστηκα τη ζάχαρη ως μικροβιοκτόνο. Και αφού η ζάχαρη σκοτώνει τα βακτηρίδια, γιατί δεν είναι βλαβερή για τον άνθρωπο;

Δεν υπάρχει τίποτα το εξαιρετικό στη χρήση της ζάχαρης για διατήρηση τροφίμων. Θεωρητικά μπορείς να φτιάξεις μαρμελάδα φράουλα, χρησιμοποιώντας αλάτι αντί για ζάχαρη και θα διατηρηθεί για το ίδιο χρονικό διάστημα. Πολύ μεγαλύτερο για την ακρίβεια, αφού κανείς δεν θα την πλησιάσει μετά από την πρώτη δόκιμη. Το αλάτι, πάντως, χρησιμοποιείται εδώ και χιλιάδες χρόνια για την διατήρηση ψαρικών και κρεατικών. Ο υπέροχος παστός σολομός, που ονομάζεται γκράβλαξ συνήθως παρασκευάζεται με ένα μείγμα αλατιού και ζάχαρης.

Ζάχαρη ή αλάτι;

Αν και η ζάχαρη και το αλάτι κάνουν καλή δουλειά στο να σκοτώνουν ή να απενεργοποιούν μικροοργανισμούς, για να διατηρούν τις τροφές χωρίς να χαλούν, λειτουργούν μόνο όταν τα τρόφιμα βρίσκονται σε πολύ συμπυκνωμένη μορφή. Δεν μπορείς να αποστειρώσεις τρόφιμα, ρίχνοντας τους λίγο από αυτά τα οικεία χημικά, που υπάρχουν στις κουζίνες όλων μας. Αν όμως χρησιμοποιήσεις αρκετή ζάχαρη ή αλάτι, έτσι ώστε να διαλυθεί μέσα στα υγρά των τροφίμων, να δημιουργηθεί ένα διάλυμα με αναλόγια τουλάχιστον είκοσι ή είκοσι πέντε τοις εκατό, τότε τα περισσότερα βακτηρίδια, ζύμες και μούχλες απλώς δεν μπορούν να επιζήσουν. Και όχι, δεν είναι επειδή πεθαίνουν από διαβήτη ή υψηλή πίεση.

Αυτό που συμβαίνει, είναι, ότι το διάλυμα ζάχαρης ή αλατιού ρουφά όλο σχεδόν το νερό από αυτούς τους μικρούς κατεργάρηδες – τους αφυδατώνει – οπότε εκείνοι μαραίνονται και πεθαίνουν ή γίνονται ανενεργοί. Ουσιαστικά τίποτα δεν μπορεί να ζήσει επ’ αόριστον χωρίς νερό και αυτοί οι μικροσκοπικοί οργανισμοί δεν αποτελούν εξαίρεση.

Πώς μπορεί ένα διάλυμα ζάχαρης ή αλατιού να αντλήσει νερό από ένα αντικείμενο;

Η απάντηση είναι: Μέσω ώσμωσης, εκείνης της λέξης που πετούν οι άνθρωποι δεξιά και αριστερά κάθε φορά, που  δεν μπορούν να εξηγήσουν κάποια μυστηριώδη διαπότιση. (“Δεν σπούδασα ποτέ τούρκικά, αλλά τα μιλούσαν οι γονείς μου και μάλλον θα τα έμαθα μέσω της ώσμωσης”)

Στην πραγματικότητα, η ώσμωση είναι ένα συγκεκριμένο είδος διαπότισης. Είναι η διέλευση του νερού μέσα από μία λεπτή μεμβράνη και συμβαίνει, όποτε τυχαίνει να υπάρχουν δύο διαλύματα διαφορετικής πυκνότητας (ισχύος) και από τις δύο πλευρές της μεμβράνης. Η μεμβράνη πρέπει να είναι ημιδιαπερατή. Πρέπει να επιτρέπει να τη διαπερνούν τα μόρια του νερού, αλλά όχι άλλα μόρια. Οι περισσότερες λεπτές μεμβράνες, που μοιάζουν με ελάσματα και χωρίζουν τα όργανα μεταξύ τους στα φυτά και στα ζώα είναι ημιδιαπερατές. Στο σώμα μας αυτές οι μεμβράνες συμπεριλαμβάνουν τα τοιχώματα των κόκκινων ατμοσφαιρών και τα τοιχώματα των τριχοειδών αιμοφόρων αγγείων.

Στην διάρκεια της ώσμωσης συμβαίνει μια τελική μεταφορά μορίων νερού μέσω της μεμβράνης από το ένα διάλυμα στο άλλο, αλλά όχι με την αντίστροφη κατεύθυνση. Κατά μία έννοια η μεμβράνη λειτουργεί ως δρόμος μονής κατεύθυνσης για τα μόρια του νερού. Η κατεύθυνση της κυκλοφορίας εξαρτάται από την σχετική πυκνότητα ή ισχύ των δύο διαλυμάτων. Το νερό θα ρεύσει από το λιγότερο συμπυκνωμένο διάλυμα στο πιο συμπυκνωμένο. Ας δούμε πως συμβαίνει αυτό στην περίπτωση των κακούργων βακτηριδίων που επιτίθενται στις φράουλες σου.

Ένα βακτηρίδιο είναι ουσιαστικά μία μικροσκοπική μάζα πρωτοπλάσματος, που μοιάζει με ζελέ και περικλείεται από ένα κυτταρικό τοίχωμα, που λειτουργεί ως ημιδιαπερατή μεμβράνη. Το πρωτόπλασμα του βακτηριδίου είναι νερό, που περιέχει διάφορες διαλυμένες ουσίες – πρωτεΐνες και πολλά άλλα χημικά ζωτικής σημασίας για το βακτηρίδιο, τα οποία όμως δεν μας αφορούν προς το παρόν.

Τώρα ας κατακλύσουμε αυτήν τη μάζα μέσα στην μεμβράνη με πολύ αλατισμένο ή πολύ ζαχαρωμένο νερό. Ξαφνικά η πυκνότητα της διαλυμένης ουσίας έξω από το κύτταρο είναι υψηλότερη από την πυκνότητα που υπάρχει μέσα. Αυτό σημαίνει, ότι υπάρχουν σχετικά λιγότερα ελεύθερα κινούμενα μόρια νερού στο εξωτερικό διάλυμα, επειδή εμποδίζονται από τις διαλυμένες ουσίες.

Επομένως έχουμε μια κατάσταση ανισορροπίας, στην οποία υπάρχουν διαφορετικές πυκνότητες ελεύθερων μορίων νερού στις δύο πλευρές μιας λεπτής, διαπερατής από το νερό μεμβράνης. Τώρα, η μητέρα φύση απεχθάνεται τις ανισορροπίες και πάντα προσπαθεί να ισορροπήσει τα πράγματα, αν είναι στο χέρι της. Στην προκειμένη περίπτωση, η ισορροπία μπορεί να αποκατασταθεί, αν μερικά από τα ελεύθερα μόρια νερού διαπεράσουν την μεμβράνη και μεταναστεύσουν προς τα έξω. Και αυτό ακριβώς συμβαίνει.

Η ώσμωση συμπεριφέρεται σχεδόν σαν να υπάρχει κάποια πίεση, που ωθεί το νερό μέσα από μια μεμβράνη από την πλευρά της χαμηλής πυκνότητας προς την πλευρά της υψηλότερης πυκνότητας. Οι επιστήμονες, πράγματι χρησιμοποιούν τον όρο ωσμωτική πίεση και την αντιμετωπίζουν με τον ίδιο τρόπο που αντιμετωπίζουν τις πιέσεις των αερίων.

Αφού η ζάχαρη σκοτώνει τα βακτηρίδια, γιατί δεν είναι βλαβερή για τον άνθρωπο;

Για το δύσμοιρο βακτηρίδιο το τελικό αποτέλεσμα είναι, ότι του έχουν ρουφήξει όλο το νερό, οπότε τα τινάζει γρήγορα. Ή τουλάχιστον αποδυναμώνεται τόσο πολύ, που δεν μπορεί να αναπαραγάγει. («Όχι απόψε, αγάπη μου, είμαι αφυδατωμένος») Και στις δύο περιπτώσεις, η απειλή για την υγεία μας έχει εξαλειφθεί.

Για τον ίδιο λόγο οι ναυαγοί, που βρίσκονται στην θάλασσα πάνω σε σωσίβια λέμβο ή σχεδία, δεν μπορούν να πιούνε το νερό που υπάρχει γύρω τους. Η ειρωνεία είναι, ότι, αν πιούνε εκείνο το νερό, θα αφυδατωθούν θανάσιμα.

Την ίδια μοίρα θα έχουν και τα ψάρια του γλυκού νερού, αν βρεθούν σε θαλασσινό νερό. Η ώσμωση θα αντλήσει το νερό από τα κύτταρα του ψαριού και θα τα διοχετεύσει στο πιο αλατώδες θαλασσινό νερό και το ψάρι θα ψοφήσει από αφυδάτωση – ένας πολύ ειρωνικός θάνατος για ένα ψάρι.