السلامة الغذائية في تسخين الأغذية بالمايكروويف: مراجعة علمية متعددة المحاور

في خضم الاستخدام الواسع النطاق لأفران المايكروويف في البيوت والمكاتب، غالبًا ما يغيب عن الأذهان أن هذا الجهاز لا يُعادل في بنيته الحرارية ولا في أثره الكيميائي أي أداة طهي تقليدية. فالموجات الكهرومغناطيسية التي تُسخّن الطعام لا تخضع لمعيار التجانس الحراري، وتُنتج تفاعلات كيميائية ومركبات قد تتباين بين النافع والضار حسب بنية الغذاء، مادته، ووعائه.

إن هذه السلسلة العلمية لا تهدف لإدانة المايكروويف أو التهويل من أثره، بل إلى تفكيك آلياته الفيزيائية، وتحليل تغيراته الكيميائية، واستكشاف أبعاده الصحية على ضوء الدراسات الحديثة، وصولًا إلى توصيات مدعّمة تجنب الاستخدام الضار وتوجه نحو السلوك الغذائي السليم.

نبذة تاريخية: من هو مخترع المايكروويف؟ وما أول استخداماته؟

يرجع الفضل في اختراع فرن المايكروويف إلى المهندس الأمريكي بيرسي سبنسر (Percy Spencer) في عام 1945، وذلك أثناء عمله على أنظمة الرادار لشركة Raytheon. لاحظ سبنسر صدفةً أن لوح الشوكولاتة في جيبه قد بدأ بالذوبان بينما كان واقفًا أمام صمام مغناطيسي نشط (magnetron)، وهو جهاز ينتج الموجات الكهرومغناطيسية ذات التردد العالي.

فدفعه هذا الاكتشاف الفضولي إلى إجراء سلسلة من التجارب، فقام بتوجيه الموجات نحو بذور الذرة، فلاحظ أنها انفجرت وتحولت إلى فشار، ثم اختبر تسخين بيضة، فانفجرت أيضًا. هذه الظواهر دفعت الشركة إلى تطوير أول نموذج صناعي يُعرف باسم Radarange، وهو فرن مايكروويف تجاري بحجم الثلاجة وطول مترين تقريبًا، وكان يستخدم في المقاصف العسكرية والمطاعم الكبرى فقط نظرًا لضخامته وارتفاع تكلفته.

لم يتم طرح المايكروويف في السوق الاستهلاكية المنزلية إلا في أواخر الستينات وبداية السبعينات، مع تصغير الحجم وخفض التكاليف، ليصبح بعد ذلك أحد أكثر الأجهزة انتشارًا في العالم، بفضل سرعته وسهولة استخدامه.

مبدأ عمل المايكروويف وتأثيره الفيزيائي

تُعدّ أفران المايكروويف من أكثر أجهزة التسخين استخدامًا في البيئات المنزلية والمكتبية، ويرتكز مبدأ عملها على توليد موجات كهرومغناطيسية بتردد يقدر عادة بـ 2.45 غيغاهرتز، تقوم بتحفيز جزيئات الماء والدهون داخل الطعام على الاهتزاز بسرعة عالية، ما يؤدي إلى توليد حرارة داخلية تؤدي إلى تسخين الطعام من الداخل إلى الخارج.

طبيعة التسخين بالمايكروويف: تفاعل موجي-جزيئي

تخترق الموجات الكهرومغناطيسية السطح الخارجي للطعام لمسافة تتراوح بين 2 إلى 4 سنتيمترات، بحسب كثافة وتركيبة الطعام. في هذه المسافة، تبدأ جزيئات الماء، وهي القطبية بطبيعتها، بالاهتزاز استجابةً للتبدّل السريع في الحقول الكهربائية. هذه الحركة الاحتكاكية تُولّد حرارة داخلية تُسخّن الطعام بسرعة نسبيًا مقارنة بطرق التسخين التقليدية التي تعتمد على انتقال الحرارة من الخارج إلى الداخل عبر التوصيل أو الحمل.

غير أن هذا النموذج من التسخين له عيب جوهري يتمثل في التوزيع غير المتجانس للحرارة، وهو موضوع سيُعالج تفصيليًا في جزء مستقل لاحقًا. لكن من المهم الإشارة إلى أن اختلاف المحتوى المائي والدهني في أجزاء مختلفة من الطعام يؤدي إلى تفاوت في الامتصاص، ما يفسّر لماذا قد تكون بعض الأجزاء ساخنة جدًا وأخرى لا تزال باردة، رغم التسخين بنفس الزمن والطاقة.

الطاقة المودعة وتأثيرها على التركيب الجزيئي

على مستوى الجزيئات، فإن تعريض الطعام لموجات المايكروويف لا يؤدي إلى "تشعيعه" أو جعله مشعًا، وهو تصور خاطئ شائع. فالموجات المستخدمة ليست أيونية، ولا تكفي طاقتها لفصل الإلكترونات عن الذرات كما هو الحال في الأشعة السينية أو أشعة غاما. لكنها رغم ذلك تُحدث تغيرات حرارية داخلية سريعة، تختلف طبيعتها عن التسخين البطيء التقليدي.

هذا الاختلاف قد يؤدي إلى:

• انهيار البنية الثلاثية للبروتينات بسرعة عالية.

• تفكك بعض الروابط الهيدروجينية والضعيفة بشكل انتقائي.

• تشكّل جيوب بخار داخلية تؤدي إلى انفجار موضعي أو تمدد ضار.

الاعتبارات الفيزيائية المتعلقة بمكونات الطعام

الأطعمة ذات المحتوى العالي من الدهون تمتص الموجات بشكل أبطأ من تلك الغنية بالماء، لكن تحتفظ بالحرارة لفترة أطول. أما الأغذية المجمدة أو التي تحتوي على طبقات غير متجانسة، فتُعد من الأصعب تسخينًا بشكل متساوٍ، وقد تحتفظ ببرودة أو ببكتيريا في طبقاتها الداخلية رغم التسخين الخارجي الظاهري.

الفرق بين تسخين الأغذية وتحضيرها باستخدام المايكروويف

يخلط الكثير من الناس بين مفهومي التسخين (Reheating) والتحضير أو الطهي (Cooking/Preparation) في المايكروويف، فيظنّون أن الجهاز قادر على أداء المهمتين بالكفاءة نفسها. غير أن الحقيقة التقنية والكيميائية تُظهر فوارق جوهرية في الآليات، الأهداف، والنتائج الغذائية والصحية لكلا الاستخدامين.

التسخين – Reheating

التسخين يعني رفع درجة حرارة الطعام المطهو سابقًا للوصول إلى حرارة مناسبة للاستهلاك. يتسم هذا الاستخدام بما يلي:

الخصائص:

• زمن قصير (عادة أقل من 3 دقائق).

• لا يتطلب طهيًا داخليًا للبروتين أو تغييرًا في البنية الكيميائية.

• الهدف هو الوصول إلى درجة حرارة ≥ 74 °C لضمان السلامة من البكتيريا.

• يستخدم غالبًا للأطعمة الجاهزة، الوجبات المطبوخة مسبقًا، المشروبات، أو المعلبات.

المزايا:

• فعّال من حيث الوقت.

• لا يؤثر كثيرًا على التركيب الغذائي.

• لا يحتاج إلى مراقبة مستمرة.

المخاطر المحتملة:

• تفاوت درجة الحرارة داخل الطعام مما قد يبقي بعض البكتيريا حية.

• خطر "النقاط الباردة" خاصة في الأطعمة الكثيفة أو متعددة الطبقات.

التحضير – Cooking or Preparation

المقصود به طهي الطعام الخام أو غير الناضج كليًا، مثل اللحوم، الدجاج، البيض، الخضروات الصلبة، الحبوب، وغيرها.

الخصائص:

• زمن أطول (من 5 إلى 15 دقيقة).

• يتطلب تسخينًا منتظمًا للجزء الداخلي والخارجي للطعام.

• الهدف هو الإنضاج الكامل عبر تفاعلات فيزيائية وكيميائية مثل تكسير البروتين، الجلتنة، وتفاعل الميلارد.

التحديات:

• عدم التجانس الحراري بسبب طبيعة الموجات التي تخترق فقط بضعة سنتيمترات.

• خطر كبير في لحوم الدواجن والبيض إذا لم يتم الوصول إلى درجات حرارة داخلية كافية.

• بعض الأطعمة (مثل الأرز النيء أو البطاطس) قد لا تنضج بشكل صحيح وتظل غير آمنة.

الاستثناءات:

• يمكن تحضير الخضروات الرقيقة (مثل البروكلي أو الفاصوليا) بكفاءة عالية في المايكروويف باستخدام كمية قليلة من الماء مع تغطية جيدة.

• بعض الأطعمة الصناعية الجاهزة صُممت خصيصًا لتُطهى بالكامل في المايكروويف.

المقارنة المباشرة

التغيرات الكيميائية وتكوّن المركبات الضارة

ما هو الأكريلاميد وكيف يتكوّن؟

الأكريلاميد هو مركب عضوي سام يتكوّن بشكل رئيسي في الأطعمة النشوية عند تعرضها لدرجات حرارة مرتفعة (> 120 °C)، وينتج عن تفاعل حمض الأسباراجين (Asparagine) مع السكريات المختزلة ضمن ما يُعرف بـ "تفاعل الميلارد" . وقد صنفه الوكالات الدولية مثل IARC ضمن المجموعة الثانية A كـ"مسرطن محتمل للإنسان"، رغم أن الأدلة الوبائية لا تزال محدودة حتى الآن .

تأثير المايكروويف على تكوّن الأكريلاميد

• تشير دراسات عديدة إلى أن التسخين بالمايكروويف، خاصة عند مستويات قوة عالية، يمكن أن يؤدي إلى نسب أعلى من تكوّن الأكريلاميد مقارنة بالتسخين التقليدي .

• تجربتان بارزتان:

  1. دراسات من NCBI تفيد أن التسخين الميكروويفي للطّعام ينتج كميات أكبر من الأكريلاميد مقارنة بالطرق التقليدية .

  2. تجربة محددة أظهرت أن تسخين المسحوق النشوي مع Asn في الميكروويف أنتج زيادة بمقدار 3.5 مرات في تركيز الأكريلاميد مقارنة بنفس العملية بكتلة حرارية .

• دراسات أخرى على البطاطا المبشورة أظهرت نتائج مشابهة، حيث تجاوزت مستويات الأكريلاميد تلك الناتجة عن القلي .

السبب العلمي: تؤدي المجالات الكهربائية المتقلبة إلى تسريع تفاعلات الميلارد، وتخفيض العتبة الطاقية اللازمة لتفكك الأسباراجين، مما يزيد من معدل تكون الأكريلاميد بسرعة أكبر مما يحدث عند التسخين التقليدي .

أكسدة الدهون وتكوّن مركبات ضارة

عند تسخين الزيوت والدهون في الميكروويف، تحدث عمليات أكسدة تؤدي إلى إنتاج الجذور الحرة، البيروكسيدات، والبوليمرات المؤكسدة التي تعتبر ضارة عند استهلاكها:

1. دراسة على زيت الزيتون البكر (EVOO) أظهرت أن:

   • تعرّض الزيت لقوة 500 W أدى إلى ارتفاع واضح في درجة الحمضية (free acidity) وقيم الامتصاص عند طول موجي 270 نانومتر (K270)، مع فقدان واضح للمواد المضادة للأكسدة (الفينولات)، وارتفاع محتوى acrolein مقارنة بالتسخين التقليدي. 

2. دراسات إضافية على زيوت مختلفة (الكتان، عباد الشمس، فول الصويا) سجلت:

   • ارتفاعًا كبيرًا في قيمة البيروكسيد (peroxide value)

   • انخفاضًا حادًّا في مضادات الأكسدة وتكوين نواتج الأكسدة الثانوية مثل الألدهيدات والبنزينات 

3. أمثلة على منتجات اللحوم أظهرت أن الاستخدام المتكرر للمايكروويف أثناء الطهي أو إعادة التسخين يزيد من نشوء مركّبات أكسدة الكوليسترول (COPs) مثل 7‑hydroxycholesterol، وهي مواد ذات تأثير سام ومسبّبة للالتهابات والأمراض القلبية.

الخلاصة :

لا يكمن الخطر في المايكروويف كأداة بذاتها، بل في الجهل بطبيعة عمله، والتساهل في استخدامه دون وعي بالمكونات، أو الأوعية، أو طبيعة الطعام. فالمايكروويف، رغم سرعته وسهولة استخدامه، يطرح تحديات حرارية لا تُرى بالعين المجردة، وتفاعلات كيميائية قد لا يُشتمّ لها رائحة، لكنها تترك أثرًا بيولوجيًا يتراكم ببطء داخل الخلايا. من هنا، فإن تبني منظور علمي رشيد لا يعني رفض التكنولوجيا، بل احتواؤها ضمن أُطر معرفية تحمي الصحة وتُبقي على سلامة الغذاء. والحكمة ليست في الرفض المطلق أو القبول المطلق، بل في التوازن المعرفي بين الفائدة والمخاطر، وهو ما تسعى هذه الدراسة لتقديمه.