Почему темнеют яблоки
Авторы: Белков Сергей
Все, наверное, замечали, как разрезанное яблочко (или картошка) достаточно быстро темнеет и становится не очень привлекательным. Многие даже знают, почему это происходит. Половина из многих, как показывает личная практика, думает, что во всем виновато железо, которым богаты яблоки. Это не совсем так — железо тут ни при чем.
Часть первая, из которой мы узнаем о полифенолах в яблоках.
Если вы когда-нибудь смотрели телевизор, то наверняка слышали о полезности антиоксидантов. Связать полезность любого фрукта или овоща с содержанием в нем антиоксидантов (они же антиокислители) очень легко. Потому что они действительно содержатся в любом фрукте или овоще.
Одна из наиболее распространенных групп таких веществ — полифенолы. Их в природе встречается огромное количество разновидностей. Поли + фенолы. Много фенольных групп.
Самые известные из них — это, пожалуй, катехины, которым особенно часто приписывают разные полезные свойства. Вопрос этот неоднозначен, и, поскольку не имеет напрямую отношения к теме нашей истории, отложим его на другой раз. Сегодня больше о химии и о том, какое отношение все это имеет к потемневшим яблокам.
Часть вторая, в которой мы познакомимся с полифенолоксидазой
Дело в том, что в мякоти яблока (и не только) содержатся не только полифенолы. Есть еще фермент, так называемая полифенолоксидаза (в дальнейшем PPO). Сам фермент примечателен тем, что является металлокомплексным катализатором. Каждая молекула его содержит 4 атома натуральной, не побоюсь этого слова, органической меди. Основная функция этого фермента — окислить кислородом воздуха полифенол в соответствующий хинон.
(в качестве примера приведена реакция окисления катехина)
Окисление начинается лишь тогда, когда мы повредим оболочку плода и дадим ферменту доступ к кислороду. Эта реакция, однако, не является причиной потемнения яблок, ибо хиноны бесцветны.
Однако есть у них одно противное свойство.
В отличие от исходного катехина, который является антиокислителем, хинон является окислителем и вообще химически очень активным веществом. Как только он образуется в яблоке, он начинает взаимодействовать со всем, что попадется ему на пути. Может ненароком окислить аскорбиновую кислоту или другие полифенолы. Что, в конечном счете, приводит к образованию достаточно сложных молекул, которые и придают разрезанному яблоку ржавый цвет.
Например, могут образовываться такие штуки:
Это только пример, далеко не полный набор того, что там образуется.
Тенденции потемнения:
1. Чем больше полифенолов, тем сильнее темнеют яблоки (объяснение выше). Крайний случай потемнения можем наблюдать в черном чае. Его черный цвет получается в результате таких же реакций.
2. Сладкие яблоки темнеют быстрее кислых, и этому тоже есть объяснение. Во-первых, состав конечных продуктов (а значит, характер и интенсивность окраски) зависит от многих факторов. Например от кислотности — в кислой среде образуются предпочтительно неокрашенные продукты, ближе к нейтральной — окрашенные. А во-вторых, в кислой среде PPO работает не очень хорошо.
Еще хиноны могут взаимодействовать с белками, буквально денатурируя их и связывая их всех в одну большую гипермолекулу, по вкусу похожую скорее на кусок пластмассы, чем на что-то съедобное.
Нечто похожее на вкус пробовал любой, кто ел хурму или черемуху (хотя там задействованы немного другие вещества — танины). Вяжущий эффект во рту и в горле — это прямой результат связывания белков на поверхности вашего языка и слизистой в одну большую невкусную, несъедобную структуру.
Часть третья, в которой мы пытаемся докопаться до причин
Вопрос. Зачем растению антиокислители?
Одно дело каротин, который напрямую задействован в фотосинтезе (правда, остается непонятным, зачем он нужен в морковке). Но зачем нужны полифенолы? Зачем растению расходовать ценные ресурсы на синтез странных веществ?
Конечно, растение делает их не для нашего здоровья. Это защита.
Для начала факты: сами по себе полифенолы являются достаточно эффективным средством против грибковых заболеваний и не самым питательным субстратом для грибов и бактерий. Но это совсем не главное. Главное скрывается, конечно же, в хинонах, которые из них образуются под действием PPO.
Природа, как всегда, изящна. Она не хранит активный реагент (а хиноны, как уже было сказано выше, очень активны) в готовом виде — это сложно и небезопасно. Она синтезирует его в тот момент, когда надо. Гусеница повреждает ткань, кислород ферментативно окисляет полифенол, полученное вещество бьет по гусенице. Только (в отличие от бинарного химического оружия горчицы или миндаля) для начала атаки нужны 3 компонента: полифенол, PPO и кислород.
Конкретные проявления такого механизма могут быть разными. Например, в буквальном смысле «склеивание» жующих аппаратов насекомых путем полимеризации всего, что есть во рту у гусеницы. Иногда это деактивирование ферментов в пищеварительной системе желающего покушать, и, как следствие, проблемы с пищеварением. Или просто связывание аминокислот в пищеварительной системе, приводящее к дефициту оных в питании. Или даже просто снижение питательной ценности еды, образование невкусных, непитательных веществ (той самой пластмассы) с целью вызвать у вредителя устойчивое отвращение.
Ну и еще можно добавить создание «защитной пленки» на надкушенной части растения и воспрепятствование заражению «оголенных» тканей вирусами, бактериями и грибами.
Иными словами, это механизм, который позволяет съедобному и вкусному растению оперативно превращаться в малосъедобное и невкусное. Если совсем схематично, то получается примерно так:
Описанный механизм весьма популярен в живой природе. Потемнение яблок — это всего лишь один его побочный эффект.
Часть четвертая, в которой начинается пропаганда
Зачем нам нужны яблоки, которые темнеют? Низачем не нужны.
Потемневшие яблоки — это, как минимум, некрасиво, пользы от этого для здоровья никакой, а фермерам да торговым сетям сплошное разорения. Продать потемневшие яблоки тяжелее, чем светлые. Значит, с этим надо как-то бороться.
Мы выяснили, что в ненужном нам процессе потемнения необходимо участие 3 компонентов:
— полифенолов;
— кислорода;
— PPO.
Очевидно, что если избавиться от любого их них, то яблоки, теоретически, темнеть не будут.
Приступим.
1. Долой полифенолы.
Сам я весьма скептически отношусь к полезности полифенолов в яблоках или где-то еще, но окончательное мнение по этому вопросу не сформировал. В принципе, считается, что они нужны и приносят много пользы. Поэтому, в связи с неопределенностью ситуации, избавляться от полифенолов не будем.
А значит, надо избавляться от чего-то другого.
2. Долой кислород, привет Е-шки.
Конечно, вы замечали, что магазинные яблочки чем-то сверху таким блестящим и жирным покрыты? Это покрытие традиционно делается из добавок с индексами Е901…Е913. Многие осторожные домохозяйки и даже домохозяева, сам видел, обходят стороной такие фрукты, считая это покрытие чем-то вроде предвестника запора, аллергии и рака. Что, конечно, имеет мало отношения к объективной реальности.
Смысл этого покрытия — это не только защита яблоко от вредителей и болезней. Оболочка надежно защищает фрукт от соприкосновения с кислородом через незначительные повреждения в кожуре, которые обязательно будут образовываться при передвижении яблок от производителя к потребителю.
А если нет воздуха? Правильно. PPO не может окислить полифенолы, и хиноны не могут изменить окраску фруктов.
Несмотря на то, что это покрытие безвредно, лучше его смыть. Кто его знает, где это яблоко хранилось и какие мышки по нему бегали.
3. Долой ферменты.
Можно инактивировать фермент нагреванием, как это обычно делается. С учетом того, что PPO достаточно стабильна, нагревать придется хотя бы до 70–80 градусов Цельсия, что не очень хорошо для свежих яблок, но вполне подходит для соков.
Еще способ — просто химически инактивировать фермент. В лабораторных экспериментах этого добиваются с помощью разных страшных соединений типа диэтилтиокарбамата, сероводорода или цианидов. Но в еду этого не добавишь, ибо отрава. Хотя способ химической инактивации PPO иногда используется. Сульфиты, добавляемые в вино (вообще их добавляют с другой целью), снижают активность PPO. Есть и другие варианты. Однако ни один из них не позволяет полностью и красиво решить задачу.
4. Привет ГМО.
Избавиться от ферментов в уже готовом яблоке невозможно. Но можно поступить изящнее. Поскольку синтез ферментов, как и всего остального, управляется не загадочными жизненными силами, а конкретными участками ДНК, то можно эти самые участки определить и заблокировать.
Это не совсем классический ГМО, так как никакого встраиванию чужих генов не происходит. Происходит просто-напросто «блокировка» генов, отвечающих за синтез PPO. А если нет ферментов, значит, яблоко не потемнеет. А поскольку ничего, кроме нескольких «ненужных» участков, не затрагивается, то ни полезность, ни вредность яблока не страдают.
Плюсы такого подхода? Можете придумать сами. Мне больше всего нравится перспектива появления в магазинах «не темнеющих яблок в нарезке» или «очищенных яблок в вакуумной упаковке». Да и в салатике такие фрукты будут смотреться симпатичнее. Хотя, конечно, это решение вряд ли сможет накормить мир.
Кстати, такие яблоки уже есть, и борцы с ними тоже.
(Одно из этих яблок — обычное, второе — ГМО. Можно отличить по цвету.)