17/07/2026
دراسة آلية التفكك الفيزيائي لبنية الخبز أثناء المضغ
Assessment of Destruction of Bread During Chewing
إعداد: حلا رشدان
إشراف: أد. عاصم قبطان
جامعة اليرموك الخاصة – سورية
ما لا شك فيه أن الباحث العلمي وخصوصاً في طب الأسنان يواجه بعض التحديات لتفسير الآليات التي تتعرض لها اللقمة الطعامية أثناء مرورها عبر الفم باتجاه السبيل الهضمي وصولاً إلى المعدة والتي تشكل المحطة الأولى في مسيرة هذه اللقمة الطعامية من خلال توصيف خصائص الفيزيائية للقمة الخبز الممضوغة اعتمادا على سلوكها الفيزيولوجي والريولوجي (وهو فرع من الفيزياء يدرس تدفق المواد وتشوهها تحت تأثير القوى الخارجية).
يتم التركيز في هذا العلم على فهم سلوك المواد المعقدة (مثل السوائل واللدائن) وآليات الاستجابة للضغط والحرارة والوقت وكيفية استجابة المادة للقوى المطبقة عليها والتشوه الحاصل لها خلال عملية المضغ ومحتواها من الرطوبة وحجم جزيئاتها. وتشير الدراسات إلى أن تجربة القيام بمضغ نوعين من الخبز بقوامين مختلفين لفترات زمنية متفاوتة، وأثناء البلع، حيث يؤدي تباين درجة اللزوجة بحسب مكونات اللقمة الطعامية ويتم ذلك باستخدام مقياس اللزوجة الشعري (وهو أداة تقيس اللزوجة عن طريق حساب الزمن الذي يستغرقه حجم معين من المادة الطعامية المفحوصة لعبور أنبوب ضيق تحت تأثير الجاذبية الأرضية). في نفس الوقت يتم تحديد سلوك اللزوجة المرن بواسطة اختبار التذبذب الموصول مع مقياس اللزوجة الريومتري.
تم تطوير طريقة تصوير تعتمد على مقارنة الصور التحليلية المجهرية لقياس أحجام جزيئات الخبز بعد المضغ و معرفة خصائصها من حيث المرونة و اللزوجة، بالنسبة لنوعي الخبز¸ حيث تمثل قوة الأسنان القوة المطبقةForce = F) ) و اللقمة الغذائية التي تمثل الكتل ) Mass = M ) و معدل تغير سرعة اللقمة و اتجاهها يمثل التسارع . انخفضت هذه القيمة الى مستوى يقل بنحو عشر اضعاف عن قوام الخبز الأصلي، كما سُجّل السلوك نفسه لمعاملات اللزوجة، وفي الوقت ذاته ازداد محتواها الرطب بصورة معنوية، فعملية المضغ هذه فككت قطعة الخبز الى جزيئات صغيرة وعديدة. أظهرت النتائج ان لدونة ومرونة الخبز الناتجة عن امتصاص الماء من اللعاب المُفرز، أثرت في الخصائص الريولوجية للكتلة الغذائية بدرجة أكبر من تأثير تفتتها أثناء المضغ.
يعد المضغ الخطوة الأولى والأهم في عملية الهضم، والذي يعني عملياً تهيئة الطعام للبلع. ففي الفم، يخضع الطعام لتحولات ميكانيكية وكيميائية كبيرة، وفي الوقت نفسه، تؤثر الإدراكات الحسية للملمس والطعم والرائحة على المعالجة الفموية للطعام، والتي تلعب دوراً بالغ الأهمية في قبول المستهلكين للطعام وتمييز المنتجات التي تتم صناعتها. عملية المضغ للطعام القاسي نسبياً تتم من خلال التناغم بين تشويه وتحطيم لقمة الطعام وتفتيتها الى جزيئات من جهة، وتزليقها وتجميعها الى كتلة متماسكة من جهة أخرى. وبصرف النظر عن طبيعة الطعام ونوعيته، ترتبط الخصائص الريولوجية للقمة الطعام بعملية المضغ بشكل رئيسي وتشبعها باللعاب. ولكن غالباً لا تؤخذ في عين الاعتبار عند تصميم الأغذية. فقد يكون فهم الخصائص الريولوجية للكتلة الطعامية وتطورها أثناء المضغ مفيداً لتصميم أطعمة ذات قيمة غذائية أعلى، وذلك كما ورد في الدراسات الحديثة التي أجريت على رقائق الذرة والأجبان.
لقد تم استخدام العديد من المناهج الريولوجية المختلفة لتوصيف الخصائص الميكانيكية للأطعمة داخل الفم. ونظراً لأن كتلة الطعام غالباً ما تعتبر مادة لزجة أو طرية، فقد تم استخدام اختبارات التشوه الصغيرة لتوصيف سلوكها الريولوجي عن طريق اختبارات مسح التردد (Frequency sweep tests). ولسوء الحظ فإن توصيف خصائص المواد عند التعرض لتشوهات كبيرة يعد نادراً، على الرغم من أن هذه الخصائص هي التي ترتبط بشكل أكبر مع عمليات المضغ الحقيقية التي تحدث يشكل يومي.
استكمالاً للمنهج الريولوجي في دراسة اللزوجة والتدفق، تأكدت علاقة مدى صغر حجم الجزيئات وتشربها باللعاب، وذلك من أجل تقييم الخصائص النسيجية للطعام أثناء عملية المضغ. و قد أشير إلى أن توزيع حجم الجزيئات في لقمة الطعام يعتبر المعيار أساسي والحاسم لعملية البلع، و أن هذا الاختلاف في حجم جزيئات الطعام المتفتت يعود لقوام الأطعمة نفسها M)) ، أكثر من العلاقة المرتبطة بالأشخاص الخاضعين للدراسة ( F ) . و يبدو أن حجم الجزيئات يصل إلى حدودهِ المطلوبة غالباً في وقتٍ يقارب نصف الزمن المتطلب للانتقال من آلية المضغ إلى آلية البلع لا يتغير بعد مرور الفترة الزمنية لمنتصف عملية المضغ مما يشير إلى أن جزيئات اللقمة الممضوغة ربما وصلت إلى الحجم المثالي الذي يوجه تلقائياً إلى الانتقال إلى آلية البلع التالية ، و تؤكد الدراسات أن حجم الجزيئات لم يكن العامل الوحيد الذي يحفز عملية البلع فهناك ارتباط هام ما بين حجم الجزيئات و بنيتها الفيزيائية حيث أن تحديد درجة تفكك المواد الصلبة يرتبط ببنية اللقمة الطعامية الفيزيائية من حيث المرونة و الصلابة والليونة و الرطوبة .
كل هذه العناصر حرضت الباحثين على البحث عن طرائق أحدث لتحليل الصور و تحسين تقنيات التصوير للوصول إلى قراءة حقيقية و مقنعة من حيث أليات التفتيت و المرونة و الرطوبة و اللزوجة للوصول إلى تقييم حقيقي و مقنع تنتج عنه قراءة واقعية تفسر التطورات التي تتعرض لها مكونات اللقمة الطعامية و على سبيل المثال فإنه من الواقعي و الضروري التمييز ما بين جزيئات الجزر الشبه صلبة و جزيئات رقائق الذرة حيث تتباين مقاييس تلك الذرات من حيث الكتلة الحجمية و زمن حركية البلع و تحققت هذه الأهداف من خلال استعمال الأشعة الليزرية في قراءة المقاييس للذرات المشار إليها وصولاً إلى الحجم المثالي لإتمام عملية البلع .
و تجدر الإشارة انه لا يمكن تجاهل المعايير الفيزيولوجية الأخرى لعملية المضغ، و التي ترتبط بعملية الإلعاب التي تلعب دوراً هاماً جداً في ترطيب اللقمة الطعامية إذ يعمل اللعاب كمزلق، كما أنه يحفز تحلل النشاء بسبب وجود توافر خميرة الأميلاز في اللعاب و التي تحفز المرحلة الأولى لهضم النشاء، كما هو الحال في الأطعمة المكونة من الحبوب النباتية المختلفة التي يشكل النشاء المكون الأساسي حجماً ، فقد أثبتت الدراسات الحيوية على أن الكتلة الغذائية للخبز الأبيض تحتوي وسطياً على 22% من اللعاب، في حين أن المعكرونة تحتوي على 3,9% من اللعاب فقط قبل البلع وبالمقابل فإن حوالي 50% من نشاء الخبز و25% من نشاء المعكرونة كلاهما ينتهي ضمن آلية المضغ والبلع إلى جزيئات أصغر و قد أشار هذا الاستنتاج إلى أن جزيئات الخبز تتطلب كمية أكبر من اللعاب لترطيبها و تجميعها ككتلة واحدة أثناء عملية المضغ على عكس المعكرونة التي تحتاج كمية أقل من اللعاب لتتكتل و تصبح قابلة للبلع.
ويرتبط تحديد هذه الخصائص بمدى تقليص حجم جزيئات الطعام وامتزاجها باللعاب، وذلك لتقييم سرعة ومسار تفكك الخبز وتشكّل اللقمة أثناء عملية المعالجة الفموية (المضغ). و لهذا الغرض، تم تصميم طريقة ريولوجية باستخدام جهاز البثق أو الكبس (هو جهاز مخبري يقوم بضغط لقمة الخبز الممضوغة و دفعها عبر فتحة ضيقة، لمحاكاة القوة التي يضغط بها اللسان و الحلق على الطعام أثناء البلع)، بنفس الطريقة التي يتبعها الجهاز الريومتري الشعري، كما تم إجراء اختبارات قص تذبذبية صغيرة باستخدام هندسة الريشة (أداة تشبه المروحة الصغيرة متصلة بجهاز القياس الريومتري , تُغمس داخل لقمة الخبز اللزجة و المطحونة ).
أبراز النتائج:
من خلال هذه الدراسة المختصرة نصل إلى التأكيد على الآليات المشاركة في العملية الفيزيولوجية العضوية والتي تؤكد جدوى الأمور التالية:
1. يفيد قياس اللزوجة الشعري في تحديد اللزوجة الظاهرية للكتلة الغذائية.
2. يمكن تحديد حجم جزيئات كتلة الخبز الغذائية عن طريق تحليل الصور
3. أثناء المضغ يصبح الخبز أقل تماسكاً حيث يتناقص قوامه أثناء المضغ
4. الماء الموجود في اللعاب هو المسؤول عن اللدونة في اللقمة، كما أنه يرطب النشاء ويجعله ليّناً وهو العامل الرئيسي المتحكم في عملية تفتيت الخبز.
