Фрукти зіпсувалися? Відкрийте для себе ферментативний Браунінг

Науковий проект, що змінює колір від Science Buddies

"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.sciachingamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text =" Зареєструватися "data-newsletterpromo_art button-link = "https://www.sciachingamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "articleBody">

Ключові поняття
Біологія
Хімія
Хімічні реакції
Ферменти
Їжа

Вступ
Ви коли-небудь замислювались, чому скибочки яблук стають коричневими після того, як ви їх порізали, або чому жовтий банан з часом стає темним? Обидва ці явища мають одну і ту ж причину: ферментативне побуріння, викликане ферментом, який називається поліфенолоксидаза (РРО). У цій діяльності ви дізнаєтесь, як діє цей фермент, перетворивши банан із жовтого в коричневий за лічені секунди. Потім ви дослідите, як можна зберегти скибочки яблук свіжими!

Передумови
Тонни фруктів та овочів виробляються, переробляються та відправляються щодня, щоб ми могли купувати їх свіжими. Однак багато з цих шматочків продуктів ніколи не потрапляють у магазини. Це пов’язано з тим, що деякі фрукти та овочі, такі як абрикоси, гриби, салат та груші, з часом розкладаються через ферментативне підрум’янення. Ви можете переконатися в цьому самі, якщо спостерігаєте за бананом кілька днів або тижнів. Ви придбали б коричневий банан? Ферментативне підрум’янення є однією з найбільших причин втрати якості фруктів та овочів, хоча це не робить їжу шкідливою для вживання. Отже, що саме відбувається під час ферментативного побуріння?

Процес відбувається в кілька етапів. Фермент, відповідальний за побуріння, називається поліфенолоксидазою (або РРО). У присутності кисню фермент РРО перетворює речовини, відомі як фенольні сполуки (за допомогою процесу окислення), на різні сполуки, які називаються хінонами. Потім хінони реагують з іншими сполуками з утворенням меланіну. Меланін - це той самий темно-коричневий пігмент, який фарбує волосся, шкіру та райдужки очей. Він також набуває коричневого кольору фрукти та овочі. Однак ця реакція, як правило, не відбувається у свіжих фруктах та овочах, оскільки РРО та фенольні сполуки розділяються у рослинних клітинах рослин.

Ензимний процес побуріння запускається лише тоді, коли РРО, фенольні сполуки та кисень контактують між собою. Це саме те, що відбувається, коли плід ріжеться, падає або занадто сильно стукається. Коли фруктова тканина пошкоджується внаслідок тепла, холоду, віку або механічного стресу, її клітини розкриваються, і фенольні сполуки та фермент вивільняються і змішуються з киснем у повітрі. В результаті пошкоджена тканина майже відразу стає коричневою. У цій діяльності ви самі побачите цей процес побуріння та дослідите, як можна уникнути цієї реакції. Тож захопіть трохи фруктів і починайте!

Матеріали

Банан (жовтий без коричневих плям)
Піч
Горщик
Вода
Таймер
Дорослий помічник
Яблуко
Дошка для нарізання
Ніж
Лимонний сік
Дистильований оцет
Молоко
Додатково один-два банани (за бажанням)
Холодильник (за бажанням)
Стрічка (за бажанням)
Інші фрукти та овочі для тестування (необов’язково)

Підготовка

Наповніть горщик водопровідною водою.
За допомогою дорослого поставте казан на плиту і нагрівайте воду до кипіння. Завжди будьте обережні та допомагайте дорослим, коли працюєте навколо дуже гарячої води.

Процедура

Спостереження та результати
Чи змогли ви змінити колір банана? Швидше за все, так! Ви, напевно, не помітили великої різниці в банані відразу після того, як поклали його в кип’ячену воду, але протягом наступних 30 секунд і після виймання з води він повинен був стати досить темним. Ви повинні були помітити, що зміна кольору сталася лише там, де банан був занурений у гарячу воду. Це пов’язано з тим, що окріп викликав тепловий стрес клітин у зовнішніх шарах бананової шкірки і руйнував їх. Коли клітини розкривалися, вони вивільняли РРО та фенольні сполуки, які потім реагували з киснем повітря, утворюючи меланін. Ферментативне підрум’янення мало впливати лише на шкірку, оскільки внутрішня частина банана була захищена шкіркою.

Якщо ви ставите банан в холодильник, весь банан повинен зарум’янитися. Оскільки банан є тропічним фруктом, він розвивається для високих температур, саме тому клітини банана пошкоджуються на морозі. Однак, якщо ви заклеїли частини банана скотчем, ви повинні були помітити, що під стрічкою банан зберігав жовтий колір. Це пов’язано з тим, що стрічка закрила банан від кисню, який необхідний для того, щоб відбулася ферментативна реакція підрум’янення.

Коли ви вирізаєте яблуко, його тканина пошкоджується, а клітини руйнуються через механічне навантаження. Це знову викликає ферментативне підрум’янення, яке ви мали спостерігати на скибочках яблук. Тикнувши скибочками яблука виделкою, ви пошкодили ще більше клітин і виділили більше ферментних і фенольних сполук, саме тому ця скибочка яблука повинна була помітно темніти. Вміст РРО у фруктах чи овочах визначає ступінь його ферментативного підрум’янення. Ось чому деякі фрукти чи овочі, навіть різні типи яблук, що містять більше цих сполук, стають темнішими за інші.

Збризкуючи молоком, лимонним соком, оцтом та водою яблучні скибочки, ви мали помітити, що кислі розчини, такі як оцет та лимонний сік, запобігають ферментативному підрум’янюванню. Це пов’язано з тим, що РРО погано працює в кислому середовищі, а це означає, що фермент перестає працювати або значно сповільнюється. Тож наступного разу, коли ви з’їсте яблуко і не хочете, щоб воно набуло коричневого кольору, ви знаєте, що робити!

Прибирати
Якщо ви хочете, і якщо ви використовували чисті знаряддя, ви можете з’їсти експериментальні фрукти. Можна компостувати ненаїдені фрукти.

Ця діяльність була надана вам у партнерстві з Science Buddies