Enzymaktivitet i ananas

Kemisk bakgrund

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