Enzymaktivitet i ananas

Tillhör kategori: biokemi, livets kemi, fysikalisk kemi, kemiska reaktioner, livsmedel, vardagens kemi

Författare: Pia Öhlund

Introduktion Riktlinjer Säkerhet Materiel Förarbete Utförande Förklaring Kemisk bakgrund Fördjupning Litteratur Fler experiment

Tid för förberedelse: 20 minuter

Tid för genomförande: 20 minuter

Antal tillfällen: 1

Säkerhetsfaktor: Ofarligt

Svårighetsgrad: Kräver viss labvana

Introduktion

Det kan vara svårt att få gelatinet att stelna på en tårta med rå ananas. Om vi istället använder konserverad ananas fungerar det mycket bättre!

Med detta experiment visar vi hur enzymerna i frukt denatureras av konservering som innebär stark upphettning av livsmedlet. Det kan ju faktiskt vara bra att veta om man ska lägga ananas på tårtan med gelé!

Riktlinjer

Detta försök är lämpligt som elevförsök eller som en demonstration.

Säkerhet

Experimentet i sig är riskfritt, men iakttag viss försiktighet med kniven.

I detta försök används inga farliga kemikalier. Avfallet komposteras lämpligen.

Materiel

Obs! Frukten får inte var för mogen, då går processen långsammare. Välj en ananas som är relativt hård (omogen).

Förarbete

Inget förarbete (förutom att ställa i ordning gelatinet).

Utförande

Gör ca 200 ml gelatin enligt anvisningar på paketet och fyll muggarna i förväg om du vill spara tid under själva experimentet.

  1. Skär upp tärningar av den färska ananasen.
  2. Skär upp tärningar av den konserverade ananasen (lika stora bitar som den färska!).
  3. Numrera muggarna, 1-3.
  4. När gelatinet nästan har stelnat, efter ca 6 minuter, tillsätt frukt i muggarna enligt nedan:
  5. Var noga med att frukten täcks av gelatinet!
  6. Observera vad som händer (bör vara klart inom cirka 30 minuter).

    mugg och innehåll 5 min 10 min 15 min 20 min 25 min 30 min
    1. Bara gelatin
     
               
    2. Gelatin + konserverad ananas            
    3. Gelatin + färsk ananas            

Notering! Enzymet finns i både josen och i fruktköttet, så båda går att använda. Effektiviteten hos enzymet i ananasen kan variera mellan olika tillfällen, kanske beroende på hur frukterna lagrats. För säkerhets skull bör du testa experimentet i förväg för att försäkra dig om att enzymet är effektivt.

Följdfrågor till experimentet

Gelatin är ett protein. Bromelain är ett enzym som bryter ned protein, som finns i ananas. Titta på etiketten på den konserverade ananasen innan du svarar på följande frågor:

  1. Vad hände i experimentet som antyder att det har skett någon form av enzymaktivitet?
  2. Skulle någonting annat ha kunnat orsakat detta?
  3. Vad är det för ingredienser i konserverad ananas?
  4. Vad var syftet med mugg nr. 1?
  5. Vad händer med ananasen då den konserveras?
  6. Vilken faktor skulle du föreslå har den största effekten på enzymaktivitet?
  7. Människor som arbetar med rå ananas måste bära handskar. Varför tror du att det är så?
  8. Köttmörare innehåller enzymer som bromelain, eller papain, ett liknande enzym från papaya. Föreslå hur dessa enzymer arbetar.

Variation 1

Variera temperaturen. Går det långsammare eller snabbare om det är kallt, rumstemperatur eller varmt?

Variation 2

Upphetta fruktbitarna i ugn vid 150 °C några minuter innan de läggs på gelatinet i rumstemperatur. Jämför med frukt som inte upphettats. Vad beror skillnaden på? (Observera: Även om ugnen är 150 grader blir själva frukten maximalt 100 grader ifall den inte torkar ut helt! )

Förklaring

I frukterna finns enzymer, proteiner som är "trimmade" till att katalysera (påskynda) specifika biologiska reaktioner. Enzym i frukten som används i experimentet har förmågan att påskynda nedbrytningen av proteiner i gelatinet, närmare bestämt peptidbindningarna mellan aminosyrorna.

Enzymerna tappar sin funktion, de denatureras, om de upphettas för mycket, som sker vid t ex konservering, eller utsätts för extrema pH (höga eller låga). Enzymerna fungerar bäst vid cirka 40 °C. Enzymer kan denatureras på grund av till exempel extrema temperaturer, pH och metaller.

Kemisk bakgrund

Vy för utskrift av kemisk bakgrund och fördjupning

Enzymer i frukt som kan bryta ned peptidbindningar

Tabellen visar vilka enzymer i några frukter som kan bryta ned proteiner, genom att spjälka deras peptidbindningar. Ett protein består av flertalet aminosyror som binder till varandra med hjälp av peptidbindningar. En peptidbindning bildas mellan en aminosyras amingrupp och en annans karboxylgrupp. Frukt och stam hos ananas, ananas comosus, innehåller bromelin, ett enzym som spjälkar (sönderdelar) proteiner i till exempel gelatin och hindrar därigenom gelatin från att stelna.

Bromelin katalyserar sönderdelningen av proteiner efter aminosyror alanin, glycin, lysin och tyrosin. Enzymet används även som antiinflammatoriskt ämne. Kiwi innehåller enzymet actinidin, som har förmågan att möra kött (finns inte i gul kiwi). Fikon har ficin och papaya enzymet papain.

FruktEnzym
papaya papain
(3D-struktur)
kiwifrukt actinidin (aktomyosin)
(3D-struktur)
ananas bromelin
fikon ficin

Proteiner

Proteiner har två viktiga funktioner i din kropp. Dels utgör proteinerna det viktigaste materialet för att bygga upp kroppens olika delar, dels styr proteinerna de kemiska omvandlingar som är hela grunden för liv. Man känner idag till flera tusen proteiner med olika funktion, av vilka de flesta är enzymer. Enzymer är alltså de proteiner som sköter de kemiska omvandlingarna i kroppen och fungerar som katalysatorer. En katalysator är ett ämne som i liten mängd påskyndar en reaktion mellan andra ämnen utan att själv förbrukas.

Gelatin består liksom kött av proteiner. Proteiner är uppbyggda av mindre molekylbyggstenar, nämligen aminosyror. Det finns 20 olika aminosyror. I en vanlig proteinmolekyl är det oftast flera hundra aminosyror ihopkopplade med så kallad peptidbindningar. Proteiner är inte bara långa raka kedjor av aminosyror, de böjer och veckar kedjorna på olika sätt. Det är aminosyrorna som avgör vilken form proteinet skall få och det är också aminosyrorna som bestämmer vilken funktion proteinet får i kroppen. Samma aminosyraföljd ger alltid samma "nystan", det vill säga samma 3-dimensionella form. Funktionen hos sådana proteiner bygger på att denna tredimensionella form vänder speciella "kemiska ytor och håligheter" mot omgivningen. Andra molekyler och cellstrukturer kan sedan samverka med dessa.

Kött består av muskelvävnad (bindväv) som samlar sig kring senor som i sin tur fäster musklerna i skelettet. Det huvudsakliga proteinet i bindväven är kollagen. Det är långa spiralvridna kedjor av proteiner bestående av cirka 1050 aminosyror. Mellan dessa kollagenkedjor finns tvärbindningar som är mer eller mindre stabila. Tre av dessa kedjor bildar tillsammans en trippelspiral. Flera trippelspiraler bildar tillsammans kollagenfibriller, som stabiliseras genom tvärbindningar i ett tredimensionellt nätverk. Muskelfibrerna innehåller små proteintrådar, aktin och myosin , som bildar ett regelbundet mönster. När musklerna drar ihop sig bildas tvärbindningar mellan dessa proteiner, aktin och myosin. Musklerna förkortas och utför på så vis ett arbete. För att arbete ska kunna uträttas behövs energi, denna energi heter glykogen (uppbyggt av amylos vars nedbrytning katalyseras av enzymet amylas ) i muskelcellerna.

Denaturering av proteiner

Denaturering innebär att ett ämnes egenskaper förändras så att det inte kan användas för ett specifikt ändamål. Då proteiner denatureras ändras deras form och proteinets biologiska aktivitet försvinner. Proteinerna består, så som ovan nämnts, av långa, mer eller mindre veckade kedjor. Veckningen stabiliseras genom att olika delar av en kedja binds till varandra. Bindningarna är dock relativt svaga och därför bryts de lätt, vilket leder till att molekylens form ändras. Detta leder i sin tur till att och att dess löslighet ändras. Man säger att proteinet denatureras.

Ett protein är därför känsligt för bland annat värme, extrema saltkoncentrationer, organiska lösningsmedel, reducerande medel och pH förändringar. Vid höga temperaturer denatureras proteinet . Ökad värmerörelse stör de intermolekylära intraktionerna inom proteinet. pH-ändringar , medför ändrade laddningar i vissa aminosyror, vilket påverkar deras samverkan med andra grupper i kedjan. Den tredimensionella formen på ett protein blir alltså annorlunda om temperaturen eller pH ändras. Om temperaturen ändras väldigt mycket kommer alltså proteinet att förändras så pass mycket att det förlorar sin funktion, dvs. proteinet (ex. enzymet bromelain) förstörs och denna process är inte reversibel.

Gelatin

Gelatin kan framställas ur växter eller djur. Det har genom tiderna framställts från berberisbär, röda vinbär, äpplen, islandsmossa, karragentång, hjorthorn och fiskars simblåsor. Idag görs 90 % av världens geltatin av hud (svinsvål och nötspalt). Gelatin görs nästan bara av grissvål, men ibland tillsätts även kollagen, som tas från ben och hudar från nötdjur som slaktats och godkänts som humanföda.

Proteinet kollagen i ben och hud är den egentliga råvaran vid framställning av gelatin. Naturligt kollagen tillhör strukturproteinerna, vars grundbyggsten är en polypeptidkedja, bestående av cirka 1050 aminosyror. På grund av sin struktur är kollagen olösligt. Det kan göras lösligt genom hydrolys till gelatin eller gelatinhydrolysat.

Konservering

Det finns olika typer av konservering som används för att förhindra att mat blir förstörd av bakterier, jästsvampar eller mögel. Exempel på konserveringsmetoder är: torkning, rökning, saltning, fermentering (mjölksyrajäsning), värmebehandling, kemisk konservering, djupfrysning och förpackningsgaser.

Kemisk konservering innebär att man tillsätter vissa kemiska ämnen till livsmedlen för att öka deras hållbarhet. Förutom kemiska tillsatser finns ”naturliga” ämnen som har konserverande effekt, t ex salt (natriumklorid), höga koncentrationer av socker och etanol.

Fördjupning

Livsmedel

Maten håller igång oss

Livsmedel behövs för att hålla igång vårt biologiska maskineri. Det är via maten som vi får energi att röra oss, tänka, men också att växa och reparera våra celler i kroppen. Kroppens maskineri är oerhört komplicerat, men det klarar att styra flödena av både energi och näring till kroppens olika delar vid rätt tillfälle. Kroppen hanterar också att ta hand om de restprodukter som vi måste göra oss av med.

Processerna i kroppen när maten bryts ned, fördelas, omvandlas och görs av med, är i grund och botten kemiska reaktioner som drivs av energin i maten. Maskinen är vår biologiska kropp, men de enskilda reaktionerna är kemiska. På så sätt kan man säga att vår kropp är en kemisk maskin.

Matens ursprung

Ursprungligen hittade vi vår föda i naturen. I det moderna samhället är de flesta livsmedlen processade på något sätt. Även livsmedel som inte är processade i sig är ofta odlade eller uppfödda med metoder som skiljer sig från det som sker i naturen. Syftet är att öka produktionen och att säkerställa kvalitén.

Att livsmedlen inte är helt naturligt producerade behöver inte vara ett problem. Det är bra att vi kan producera mera med mindre resurser. Det är också bra att vi har koll på kvalitén. Men vissa saker är inte bra. Tillsatser som gör att livsmedlen får längre hållbarhet, ser mer aptitliga ut och smakar bättre är inte alltid nyttiga, även som det kan verka så.

Grunden till all produktion av livsmedel är solens energi och växternas fotosyntes. I nästa steg kan djuren äta växterna och producera kött som vi sedan kan äta, men ursprunget är växterna. Men om inte djuren och människorna fanns, så skulle växterna till slut bli utan koldioxid som de behöver för sin fotosyntes. Djur och människor andas ut koldioxid. Kropparna bryts också ned till koldioxid och mineraler när de förmultnar. Detta tar växterna hand om, ofta med svamparna som mellanled. Det hela är ett kretslopp där både växter, svampar och djur ingår. Allt levande både äter och äts. Det som får kretsloppet att hålla igång är strålningen från solen.

Tycke och smak

Genom evolutionen har vi lärt oss att välja vad som är bra med hjälp av lukten och smaken. Oftast är det som vi gillar också nyttigt. När maten är skämd, brukar den börja lukta illa, vilket gör att vi inte äter det som kan göra oss sjuka.

Men det vi tycker om är inte nödvändigtvis bra för oss. Sötma är en signal att maten är bra, vilket stämde väl när människan levde nära naturen och behövde den energi man kunde finna. Men nu finns socker i överflöd. Det blir för mycket av det goda, så att vi blir feta och får sjukdomar som karies och diabetes.

Smaken för maten är också en kulturell fråga. Den mat vi lär oss tycka om från barnsben tycker vi oftast om resten av livet. Det finns också kulturella aversioner mot vissa typer av mat. I Sverige är vi inte vana att äta insekter, men insekter är förträfflig mat som är både nyttig och miljövänlig.

material på avancerad nivå kommer att läggas in här

Litteratur

  1. Frukt- och gröntregister, RP Frukt AB
    http://www.rpfrukt.se/register/register.asp (2004-09-10)
    • Ananas
      http://www.rpfrukt.se/register/register.asp?reg=frukt_02.htm (2004-09-10)
    • Papaya
      http://www.rpfrukt.se/register/register.asp?reg=frukt_37.htm (2004-09-10)
    • Kiwi
      http://www.rpfrukt.se/register/register.asp?reg=frukt_26.htm (2004-09-10)
    • Fikon
      http://www.rpfrukt.se/register/register.asp?reg=frukt_15.htm (2004-09-10)
  2. Ananas, Livsmedelsverige
    http://www.livsmedelssverige.org/livsmedel/vegetabilier/frukt/frukt_ananas.htm (2004-09-10)
  3. Papain, Shenet Aroma
    http://www.shenet.se/ravaror/papain.html (2004-09-10)
  4. Kött, Jenny Månsson
    http://anka.livstek.lth.se/distans/modul1/uppsatser99/jenny/Uppsats_Koett.htm (2004-09-10)
  5. Gelatin, Shenet
    http://www.shenet.se/ravaror/gelatin.html (2005-05-02)
  6. Fakta om gelatin, Gelita
    http://www.gelita.com/DGF-swedish/GRUNDS.HTM (2005-05-02)
  7. Användningsområden, Gelita
    http://www.gelita.com/DGF-swedish/ANWENDS.HTM (2005-05-02)
  8. Proteins, Massachusetts Institute of Technology (MIT)
    http://web.mit.edu/esgbio/www/lm/proteins/aa/aminoacids.html (2005-05-02)
  9. The Peptide Bond, Massachusetts Institute of Technology (MIT)
    http://web.mit.edu/esgbio/www/lm/proteins/peptidebond.html (2005-05-02)
  10. Amino Acids, Virtual Chembook, Elmhurst College
    http://www.elmhurst.edu/~chm/vchembook/560aminoacids.html (2005-05-02)
  11. Proteins, Virtual Chembook, Elmhurst College
    http://www.elmhurst.edu/~chm/vchembook/565proteins.html (2005-05-02)
  12. Biological Basics - Protein Denaturation, Jena Centre for Bioinformatics
    http://www.imb-jena.de/~rake/Bioinformatics_WEB/proteins_denaturation.html (2005-05-02)
  13. Collagen, Thomas M. Terry, University of Connecticut
    http://wwwfac.mcdaniel.edu/Chemistry/CH3321JPGs/Proteins/Collagen.jpg (2005-08-25)
  14. Relationship of Collagen Structure and Mechanical Properties on Nano- and Micro- Scale, Lanti Yang, University of Twente
    http://pbm.ct.utwente.nl/dopdrachten/yang.htm (2005-08-25)

Fler experiment


biokemi, livets kemi
Bjud din jäst på mat
DNA ur kiwi
Doft och stereoisomeri
Enzymkinetik för katalas
Framställ låglaktosmjölk
Fruktköttet får solbränna
Fruktmörade proteiner
Kallrörd vaniljkräm och saliv
Kan man tapetsera med abborrar?
Klorofyllets röda fluorescens
När fungerar enzymet bäst?
pH-förändringar vid fotosyntes
Varför skyddsglasögon?

fysikalisk kemi
Avdunstning och temperatur
Bestäm CMC för diskmedel
Bestämning av antalet kristallvatten i kopparsulfat
Blandningar av lösningsmedel
Blå himmel och röd solnedgång
Blåsa ballong med hjälp av PET-flaska
Brus-raketen
Den frysande bägaren
Den tillknycklade plåtburken
Den tunga koldioxiden
Diffusionshastigheten hos ammoniak respektive väteklorid - en jämförelse
Diska med äggula
En märklig planta
Enzymkinetik för katalas
Ett glas luft
Ett lysande experiment - Kemiluminiscens
Ett målande experiment - att rengöra en målarpensel
Flaskor mun mot mun
Flyter isen i matoljan?
Frigolit i aceton
Fryspunktsnedsättning
Försvinnande bläck
Gasvolym och temperatur
Gelégodis i vatten
Gore-Tex, materialet som andas
Gummi och lösningsmedel
Gummibandets elasticitet
Gör ett avtryck från papper till stearin
Gör kopparslanten skinande ren - med komplexkemi
Hockey-visir
Hur fungerar en torrboll?
Hur mycket vatten finns i maten?
Håller bubblan?
Identifiera plasten
Kemisk jämvikt hos ett osynligt bläck
Kemiskt snöfall
Klorofyllets röda fluorescens
Koka vatten i en spruta
Kondomen i flaskan
Kristallodling
Kristallvatten i kopparsulfat
Ljuset under glaset
Lödtenn 60
Löslighet och pH - En extraktion
Maizena gör motstånd
Majonnäs - en emulsion
Maskrosen som krullar sig
Matoljans viskositet och omättade fettsyror
Mentos-pastiller i kolsyrad läsk
Molnet i flaskan
Målarfärgens vattengenomsläpplighet
Mät CMC med hjälp av droppstorleken
När 1 plus 1 inte är 2
När flyter potatisen?
Olja som lösningsmedel
Osmos i ett ägg
Osmos i potatis
Osynlig gas
pH i kokt mineralvatten
Platta yoghurtburkar
Salta isen
Saltat islyft
Se genom papper
Smältpunkten för legeringen lödtenn
Snöflingeskådning
Stärkelse och vatten - fast eller flytande?
Såpbubblor
Tillverka din egen glidvalla
Tillverka en ytspänningsvåg
Trolleri med vätskor
Undersök en- och flervärda alkoholer
Utfällning av aluminium
Utsaltning av alkohol i vatten
Varför slipper bilen varma yllekläder på vintern?
Varför smäller inte ballongen?
Vattenrening
Vattenvulkan
Visa ytspänning med kanel
Vispa grädde
Värmeutvidgning
Åka hiss
Ägget i flaskan
Älskling, jag krympte ballongen

kemiska reaktioner
Elda stålull
Enzymkinetik för katalas
Framkalla fotopapper
Kallrörd vaniljkräm och saliv
Kemi i en plastpåse
Kemisk klocka med jod
Massverkans lag och trijodidjämvikten
När fungerar enzymet bäst?
pH-beroende avfärgning av rödkål
Reaktionshastighet med permanganat
Självantändning med glycerol och permanganat

livsmedel
Bjud din jäst på mat
Blev disken ren?
Blå himmel och röd solnedgång
Coca-Cola vs Coca-Cola light
Den bästa bulldegen
Diska med äggula
Doft och stereoisomeri
Enzymkinetik för katalas
Flyter isen i matoljan?
Framställ låglaktosmjölk
Fruktköttet får solbränna
Fruktmörade proteiner
Gelégodis i vatten
Göra lim av kasein
Hur gör man kakan porös?
Hur moget är äpplet?
Hur mycket vatten finns i maten?
Höna med gummiben?
Innehåller koksaltet jod?
Kallrörd vaniljkräm och saliv
Kan man tapetsera med abborrar?
Koka Cola
Koka knäck
Maizena gör motstånd
Majonnäs - en emulsion
Massverkans lag och trijodidjämvikten
Matoljans viskositet och omättade fettsyror
Mentos-pastiller i kolsyrad läsk
Modellmassa av mjölk
Olja som lösningsmedel
Osmos i ett ägg
Osmos i potatis
Pektin och marmeladkokning
Popcorn
Regnbågens färger med Rödkåls-indikator
Skär sig majonnäsen?
Släcka fett på rätt sätt
Stärkelse och vatten - fast eller flytande?
Syror och baser i konsumentprodukter
Testa C-vitamin i maten
Utvinna järn ur järnberikade flingor
Vad händer när degen jäser?
Vad innehåller mjölk?
Vad är det i saltet som smakar salt?
Varför kan man steka i smör och olja men inte i lättprodukter?
Varför mörknar en banans skal?
Varför svider det i ögonen när man skalar lök?
Vispa grädde
Växtfärga med rödbetor enligt receptet från Västerbotten
Äta frusen potatis

vardagens kemi
Att döda bakterier - kan Klorin & Javex va´ nå´t?
Bestäm CMC för diskmedel
Blev disken ren?
Coca-Cola vs Coca-Cola light
Den bästa bulldegen
Den omöjliga tvålen - den är preparerad!
Diska med äggula
Eld - varför brinner det?
Eldprovet
Enzymer i Tvättmedel
Ett gammalt tvättmedel, del 1: Salt ur björkaska
Ett gammalt tvättmedel, del 2: Tvål ur saltet
Ett målande experiment - att rengöra en målarpensel
Falu rödfärgspigment ur järnvitriol
Framställ en detergent
Framställ låglaktosmjölk
Fruktköttet får solbränna
Färga ullgarn med svampar
Färgämnen i M&M
Gore-Tex, materialet som andas
Gör din egen limfärg
Gör din egen tandkräm
Gör ditt eget läppcerat
Gör hårt vatten mjukt
Göra lim av kasein
Hockey-visir
Hur fungerar en torrboll?
Hur gör man kakan porös?
Hur moget är äpplet?
Hur smakar salmiak?
Håller bubblan?
Karbidlampan
Kemi i en brustablett
Kemisk vattenrening
Majonnäs - en emulsion
Maskrosen som krullar sig
Modellmassa av mjölk
Myggmedel - hur funkar det?
Målarfärgens vattengenomsläpplighet
När flyter potatisen?
Olja som lösningsmedel
Optiska Vitmedel
Osmos i ett ägg
Osynlig gas
Pektin och marmeladkokning
Pelargonens färg
Permanenta håret
Pulversläckare
Rengöra silver
Rostbildning och rostskydd
Skär sig majonnäsen?
Smältpunkten för legeringen lödtenn
Snöflingeskådning
Superabsorbenter i blöjor
Surt regn
Syror och baser i konsumentprodukter
Såpbubblor
Tillverka din egen deodorant
Tillverka din egen glidvalla
Tillverka din egen tvål, del 1: Själva tvålen
Tillverka din egen tvål, del 2: Parfymera och färga tvålen
Tillverka ditt eget läppstift
Tillverka Falu rödfärg enligt gammalt recept
Tillverka papperslim
Tillverka rengöringskräm
Tvätta i hårt vatten
Utfällning av aluminium
Utvinna järn ur järnberikade flingor
Vad händer då något brinner?
Vad händer när degen jäser?
Vad innehåller mjölk?
Vad är det i saltet som smakar salt?
Vad är skillnaden mellan maskin- och handdiskmedel?
Varför färgas textiler olika?
Varför kan man steka i smör och olja men inte i lättprodukter?
Varför mörknar en banans skal?
Varför rostar järn och hur kan man förhindra det?
Varför slipper bilen varma yllekläder på vintern?
Varför svider det i ögonen när man skalar lök?
Varför äter vi Samarin?
Vattenrening
Visa ytspänning med kanel
Vispa grädde
Växtfärga med rödbetor enligt receptet från Västerbotten
Ägget i flaskan
Ärg på en kopparslant
Äta frusen potatis