Galaretki okiem chemika

Większość dzieci, ale też sporo dorosłych, lubi galaretki owocowe. Kiedyś zrobienie takiego deseru wymagało nieco pracy. Dziś sprawa jest dziecinnie prosta: kupujemy opakowanie galaretki o wybranym smaku, rozpuszczamy w gorącej wodzie i czekamy, aż zastygnie. Gotowe.
Ale czasem mamy ochotę tę galaretkę nieco ulepszyć, np. dodając do niej owoce – świeże lub mrożone. Jeśli weźmiemy truskawki, wiśnie czy jabłka, sprawa jest prosta, wszystko musi się udać. Jednak w przypadku niektórych owoców napotkamy problem. Każdy, kto próbował użyć do zrobienia galaretki czegoś takiego jak świeże mango, ananas, papaja czy kiwi mógł się zdziwić, ponieważ galaretka pozostaje płynna. Wiele gospodyń (i gospodarzy) domowych doskonale o tym wie.
No ale dlaczego tak się dzieje? Głównym składnikiem galaretki jest żelatyna. Zazwyczaj pozyskuje się ją z odpadów zwierzęcych (przede wszystkim wieprzowych) zawierających kolagen, jedno z najbardziej powszechnych białek, występujących także w organizmie człowieka. I właśnie żelatyna jest tu problemem.

Spróbujmy sobie wyjaśnić, co takiego się dzieje, że galaretka nie chce przejść ze stanu płynnego w stały. A w ogóle z czego jest galaretka? Podstawowym surowcem do jej otrzymania jest żelatyna. Skąd się ona bierze? Surowcem do jej uzyskania jest kolagen, zazwyczaj wieprzowy (wołowy został w zasadzie wycofany w związku z epidemią choroby szalonych krów – BSE). Kolagen to powszechnie występujące, stosunkowo proste białko, bogate w niektóre aminokwasy (glicyna, prolina). Żelatyna to też mieszanina podobnych białek, ale o znacznie krótszych łańcuchach. W skrócie można powiedzieć, że to jest tak, jakby długie łańcuchy kolagenowe zostały pocięte na mniejsze kawałki. Zwykle dokonuje się tego w procesie chemicznej hydrolizy przy pomocy kwasów albo zasad, albo też po prostu dłuższego gotowania. Tak czy inaczej uzyskany produkt ma ciekawe właściwości. Żelatyna bezwodna przypomina kryształki, czasami są one uformowane w listki. Pod działaniem ciepłej wody mieszają się one, tworząc gęstą jednorodną ciecz, naukowo zwaną zolem. Gdy ona ostygnie, zmienia się w żel, czyli właśnie w galaretkę. Dostępne na rynku galaretki spożywcze poza żelatyną zawierają regulator kwasowości (zwykle kwas cytrynowy), aromaty i barwniki spożywcze.

Jak pisałem, galaretka zrobiona z dostępnych na rynku porcji zastygnie, jeśli się ją po rozpuszczeniu ochłodzi. Dodatek świeżych owoców może ją uatrakcyjnić, ale tu musimy uważać. Jeżeli użyjemy truskawek, pomarańcz czy agrestu – wszystko będzie dobrze. Czasem jednak chce się uatrakcyjnić skład i używa np. ananasów czy kiwi. I wtedy pojawia się problem – galaretka pozostaje płynna i nawet kilkugodzinne chłodzenie nie pomaga. Co to za dziwne zjawisko?


I tu pojawia się znane zapewne słowo „enzymy”. Są to dość złożone cząsteczki chemiczne występujące w naturze, w organizmach zwierzęcych i roślinnych. W tym przypadku mamy do czynienia ze specjalną klasą enzymów. Omówię ją pokrótce na przykładzie ananasa. Zawiera on cały szereg enzymów, z których bardzo istotna jest bromelaina (zwana też bromeliną). W zasadzie jest to mieszanina grupy enzymów proteolitycznych (proteaz). Wiem, trudne słowo, więc postaram się je rozszyfrować. „Proteo-” odnosi się do białka, „lysis” to z kolei „rozkład, rozpuszczanie”. Tak więc enzymy proteolityczne „rozpuszczają”, czyli w zasadzie degradują białka.
Atakują one występujące w łańcuchach aminokwasów wiązania peptydowe, tnąc je na mniejsze kawałki. Proces ten sprawia, że łańcuchy białkowe w żelatynie robią się znacznie krótsze, co zmienia także ich właściwości fizyczne, m.in. przechodzenie z zolu w żel. Jeśli wrzucimy plasterki ananasa (czy też papai albo kiwi) do płynnej galaretki, bromelaina atakuje łańcuchy białkowe i tnie je na kawałki.
Tylko tyle i aż tyle. Czy da się jednak zrobić galaretkę z ananasem? Jasne, że tak.

Jak wspomniałem, enzymy to dość złożone cząsteczki chemiczne. Zwykle jest tak, że coś złożonego jest jednocześnie dość delikatne, łatwe do zniszczenia. Tak jest i tutaj. Aby unicestwić obecne w tych owocach proteazy, wystarczy przez krótki czas sparzyć owoce. Po prostu zalewamy wrzątkiem na kilka(naście) sekund, żeby potem bez problemów galaretka stężała. Enzymy zostaną zniszczone, a owoce zachowają kolor i smak. Ewentualnie można też użyć owoców z puszki – one też są wcześniej obrabiane termicznie, a więc enzymy są tutaj także nieaktywne.
Jest jeszcze jeden sposób – po prostu nie używać żelatyny. Na rynku można dostać inne substancje, które mogą z powodzeniem ją zastąpić. Są to np. pektyny oraz agar, substancje pochodzenia roślinnego (ważne dla wegetarian i wegan), niebędące białkami. Z chemicznego punktu widzenia są to polisacharydy (wielocukry), całkowicie niewrażliwe na enzymy proteolityczne. Tak tylko jako ciekawostkę dodam, że pektyny są otrzymywane głównie z jabłek i cytrusów, natomiast agar to produkt uzyskiwany z wodorostów.

Pozostaje mi tylko życzyć smacznego.

Etylen – tajemnica dojrzewających owoców

Zapewne część z czytelników pamięta ze szkoły o związku, który nazywa się etylen. Dla porządku przypomnę: jest to stosunkowo prosta cząsteczka, składająca się z dwóch atomów węgla oraz czterech atomów wodoru. Jest to najprostszy węglowodór nienasycony, a jego wzór strukturalny wygląda tak:

Pomiędzy atomami węgla mamy tu wiązanie podwójne – i to ono jest odpowiedzialne za właściwości chemiczne tego związku. Czasami związek ten nazywany jest hormonem roślinnym, ponieważ właśnie taką rolę pełni w stosunku do niektórych roślin.
Zacznijmy od pewnych pojęć, które niekoniecznie są szeroko znane. Chodzi o podział owoców na klimakteryczne i nieklimakteryczne. W czym rzecz? Jak wiadomo, o klimakterium mówimy najczęściej w przypadku kobiet. Oznacza ono ten okres życia, który przypada na czas pomiędzy wiekiem prokreacyjnym a początkiem starzenia się. Podobnie jest w przypadku owoców. Niektóre z nich dojrzewają nadal po zerwaniu, mimo że nie mają już dostarczanych substancji odżywczych – są to właśnie owoce klimakteryczne, takie jak banany (uwaga: z botanicznego punktu widzenia banan jest owocem typu jagody!), gruszki, pomidory czy awokado. Dokładniejsze badania pokazują, że dojrzewanie to jest efektem całej kaskady niezwykle złożonych reakcji chemicznych. Okazuje się, że te procesy zależą głównie od wspomnianego wyżej, prostego związku chemicznego. Są także owoce, które trzeba zbierać w postaci dojrzałej, ponieważ po zerwaniu nie będą one mogły już dojrzeć. Należą do nich m.in. truskawki, wiśnie, winogrona, maliny czy owoce cytrusowe.

Dojrzewanie owoców takich jak jabłka, banany czy awokado w największym stopniu zależy właśnie od obecności etylenu. Już jakiś czas temu zauważono, że proces ten ma charakter autokatalityczny. Co to oznacza? Sprawa jest dość prosta: dojrzewający owoc wydziela etylen, a im więcej tego związku się wydziela, tym szybciej postępuje proces dalszego dojrzewania, co powoduje jeszcze większą produkcję etylenu. Uważni obserwatorzy kuchenni zapewne to zauważyli.
Sam proces generowania etylenu i jego dalszego wpływu na dojrzewanie jest bardzo skomplikowanym zjawiskiem biochemicznym. Bierze w nim udział cały szereg enzymów. W jego trakcie skrobia (wielocukier) zaczyna się rozkładać z wytworzeniem cukrów prostych (dzięki czemu owoc staje się coraz słodszy), rozkładowi ulega też chlorofil, stąd zmiana koloru skórki banana z zielonej na żółtą.
Od czasu, gdy zauważono to zjawisko, wykorzystuje się je w przechowalniach owoców. Zielone, niedojrzałe banany przechowuje się w niskiej temperaturze, co spowalnia proces ich dojrzewania. Jeśli chce się je wypuścić na rynek, używa się prostego chemicznego tricku. Przestrzeń, w której są przechowywane, wypełnia się mieszanką azotu i etylenu (zwykle 96:4), co uruchamia proces dojrzewania. Za kilka dni z zielonych stają się żółte – i wtedy mogą być transportowane do sklepów.

No dobrze, dość teorii. Pora na kilka domowych wskazówek praktycznych. Zacznijmy od owoców nieklimakterycznych. Zazwyczaj mają one dłuższy czas przydatności do spożycia, ponieważ nie dojrzewają, gdy już je kupimy. Jednak należy uważać, ponieważ mogą one ulegać gniciu, a w zasadzie zawsze ulegają temu procesowi (z różną szybkością). Dlatego regułą w tym przypadku jest to, że kupujemy je i zjadamy w miarę szybko. Aby przetrwały one nieco dłużej, można je przechowywać w chłodnym miejscu, np. w lodówce. Jeśli trafiły nam się np. truskawki czy maliny niedojrzałe, mamy pecha, ponieważ nie ma domowego sposobu na to, aby spowodować ich dojrzewanie.
Inaczej jest w przypadku owoców klimakterycznych, np. bananów czy jabłek. Tu możemy do pewnego stopnia sterować ich dojrzewaniem. Jeśli np. mamy nie do końca dojrzałe jabłka, warto umieścić je w pojemniku lub torbie papierowej z dojrzałymi jabłkami lub bananami. Te ostatnie, wydzielając etylen, spowodują przyśpieszenie dojrzewania jabłek. Warto jednak to kontrolować, aby nie uruchomić procesu gnicia, bo takie owoce nie bardzo będą się potem nadawać do zjedzenia. Zwykle po kilku dniach mamy dojrzałe, smaczne owoce. Z kolei jeśli chcemy, aby kupione owoce nie dojrzewały zbyt szybko, nie umieszczajmy ich w żadnych pojemnikach, lecz przechowujmy luzem w miejscu, w którym wydzielany etylen nie będzie oddziaływał na znajdujące się obok. Warto od czasu do czasu wietrzyć pomieszczenie, aby pozbyć się nadmiaru etylenu.
Warto pamiętać, że żadnych owoców klimakterycznych nie należy przechowywać w workach foliowych – to prosta droga do tego, że błyskawicznie dojrzeją i zaczną gnić. I oczywiście warto te owoce przechowywać z dala od źródeł ciepła (piece, kaloryfery, piekarniki). A co z lodówką? Tam można włożyć te banany, których skórka już zaczęła brązowieć. Przedłuży to ich przydatność do zjedzenia, ale tylko o 2-3 dni. Do przechowywania można też używać specjalnych torebek próżniowych.

No to pozostało mi tylko życzyć smacznego!

Ethylene Control of Fruit Ripening: Revisiting the Complex Network of Transcriptional Regulation – PMC

Wyjmijcie rozsądek z kieszeni – czyli  gorzka refleksja o wypadkach z chemią w roli głównej

Z zawodu jestem chemikiem i z coraz większym niepokojem czytam prasowe doniesienia (niestety coraz częstsze) o tragicznych zdarzeniach i wypadkach w Polsce, w których pojawiają się słowa: chemikalia, zatrucia, toksyny itp. W zasadzie nie ma tygodnia, żeby w mediach nie pojawiały się tego typu informacje.

Informacje medialne o tragicznych wypadkach.

To, co często łączy te wszystkie zdarzenia, to udział w nich dzieci, niestety często jako ofiar śmiertelnych oraz, co trzeba stanowczo podkreślić, ludzka bezmyślność. Oczywiście każdą sprawę osobno się bada i są specjaliści, którzy wydają potem opinie co do przyczyn i dokładnych okoliczności wypadku, ale w wielu przypadkach to właśnie brak rozsądku i odpowiedzialności dorosłych osób często stoi za wielkimi rodzinnymi tragediami. Wśród tych najczęstszych zdarzeń są zatrucia tlenkiem węgla, zatrucia grzybami (muchomorami), przypadkowe połkniecie toksycznych chemikaliów, czy (to te ostatnie przypadki w Polsce) śmiertelne zatrucia toksycznymi gazami ze środków na gryzonie.

Słuchając o tych wypadkach, w miarę poznawania dokładnych okoliczności, nierzadko mam wrażenie (nie tylko jako chemik), że tych wszystkich sytuacji można było uniknąć. Wystarczyła odrobina rozsądku i rozwagi.

Cichy zabójca, jak nazywany jest tlenek węgla, co roku zabija wiele osób. Przyczyna jest najczęściej niepełne spalanie w wyniku kiepskiej wentylacji lub zbyt szczelnych pomieszczeń. Z tego powodu warto wietrzyć łazienki (z piecykami gazowymi) i nie zasłaniać kratek wentylacyjnych. Ale podstawowym urządzeniem w domach z piecami, piecykami i kotłowniami powinien być czujnik CO! To małe „pudełko” kosztuje kilkadziesiąt złotych (najprostsza wersja) i nie ma właściwie żadnego usprawiedliwienia do oszczędzania na czymś, co może uratować życie. Kupcie, jeśli was to dotyczy! A dodatkowo przeczytajcie wpis, który już kiedyś się u nas pojawil: Czad zabija!

Polska grzybami stoi i w okresie wysypów kto żyw biegnie z koszykiem do lasu. Są wśród grzybiarzy amatorzy gatunków „blaszkowych” takich jak gąski, pieczarki, gołąbki (sam nim jestem). To grzyby, które są najczęściej mylone z muchomorem sromotnikowym, który co jakiś czas zbiera tragiczne żniwo w naszym kraju (o zatruciach polecamy wpis: „Amanityna, czyli śmierć na grzybobraniu”). Czy doprawdy trzeba w te grzybowe uczty wciągać dzieci? Ich świat nie zawali się chyba, jeśli nie zjedzą jakiegoś okazu, za którym tata i mama biegali po lesie pół dnia. Odpuśćmy dzieciom grzyby! Celowo opuszczam tu apel o rozwagę dorosłych, bo to jest raczej oczywiste – jeśli nie znamy się dobrze na grzybach, to może darujmy sobie nadmierne ryzyko. Czy wiecie, że grzyby można zanieść do najbliższego Sanepidu, żeby sprawdzili, czy są jadalne? Może warto zostawić rozpoznanie fachowcom?

Wiele wypadków związanych jest z przypadkowym (choć do uniknięcia) spożyciem substancji chemicznych przez dzieci, ale też dorosłych. Kret do rur, pozostawione opakowania z lekami, zużyte baterie itp. To tylko kilka przykładów. Przypadki z ostatnich miesięcy to zatrucia (prawdopodobnie) fosforowodorem uwolnionym ze środka na gryzonie. Bez wdawania się w dyskusje o szczegółach, to jedno jest pewne: zawsze należy zachować ostrożność przy obchodzeniu się z chemikaliami. Bez względu na to, czy mówimy o środkach do zabijania szkodników, czy o małych bateryjkach „paluszkach”. Zamiast litanii chemicznych mądrości, po prostu wypunktujmy to, co ważne:

CZYTAJCIE ETYKIETY I INSTRUKCJE – wszystkie niezbędne informacje o tym, jak obchodzić się z daną substancją i jak ją stosować oraz przechowywać, są w ulotce/pliku. Poświęćcie parę minut na zapoznanie się z charakterystyką. Poszukajcie w sieci stron z piktogramami ostrzegawczymi (to te małe obrazki ostrzegawcze na opakowaniach)– to naprawdę użyteczna wiedza.

UŻYWAJCIE PREPARATÓW/SUBSTANCJI ZGODNIE Z PRZEZNACZENIEM – jeśli trutkę trzeba umieścić na tacce w dobrze wentylowanym pomieszczeniu, to nie dawajcie tego do małego pudełka pod regałem. Nie chodźcie na skróty!

PRZECHOWUJCIE SUBSTANCJE ZGODNIE ZE WSKAZANIAMI – jeśli trzeba coś przechowywać w chłodnym miejscu z dala od światła to parapet na nasłonecznionym oknie nie jest dobrym pomysłem. Jeśli coś ma być trzymane z dala od dzieci, to niech to będzie zamykana szafka, gdzie wścibskie maluchy się nie dostaną.

ZWRÓĆCIE UWAGĘ NA DATĘ WAŻNOŚCI – to bardzo ważne. Pomijając żywność i jej datę przydatności do spożycia, to substancje chemiczne używane w domu (płyny, detergenty) też mają swój „czas życia”. W najlepszym razie płyn nie będzie się pienił lub czegoś nie zmyje, ale może się zdarzyć, że coś się rozłoży z wydzieleniem niezbyt miłego zapachu, albo krem się rozwarstwi i może nawet podrażniać skórę. Każda substancja/preparat ma swoją datę ważności – nie ignorujcie tego!

PYTAJCIE MĄDRZEJSZYCH OD SIEBIE, JEŚLI MACIE WĄTPLIWOŚCI – to chyba najtrudniejsze do realizacji, zwłaszcza w Polsce, gdzie większość ludzi „nie takie rzeczy ze szwagrem robiła”. Uwierzcie mi, że chemia jest tak samo interesująca jak niebezpieczna zwłaszcza, jeśli podejście do niej jest nonszalanckie i bezrefleksyjne.

JEŚLI W POBLIŻU SĄ DZIECI, SPRAWDZAJCIE WSZYSTKO DWA RAZY –jeśli coś jest dobrze schowane, to duża szansa, że dziecko tam zajrzy i to wyciągnie (to stara tradycja znana każdemu rodzicowi). W każdym domostwie znajdzie się coś, co może stanowić zagrożenie dla maluchów. Pomyślcie dwa razy, zanim odstawicie butelkę z Domestosem na półkę. Sprawdzajcie też „bezpieczne korki” (to te kręcące się dookoła zakrętki, które zabezpieczają otwarcie) – potrafią się zepsuć i można je z łatwością odkręcić. Dmuchajcie na zimne!

Piktogramy ostrzegawcze obowiązujące od 2015r. (Wikipedia)
Piktogramy ostrzegawcze starego typu, wycofane z użycia w 2015r. – patrz komentarz. (Wikipedia)

Na zakończenie napiszę tylko o tym, czego życzyłbym sobie jako konsument, chemik i ojciec dwójki dzieci. Chciałbym, żeby w resorcie odpowiedzialnym za szkolnictwo i edukację zaczęto w końcu myśleć przyszłościowo i pochylono się nad przedmiotami w szkołach, gdzie porusza się tematykę związaną z odpowiedzialnością i bezpieczeństwem konsumenta. Gdzie, jak nie w szkole, młodzież powinna uczyć się tego, jak postępować z różnymi substancjami, jak bezpiecznie pracować w określonych warunkach i jak identyfikować zagrożenia? To wiedza, która przydaje się potem w życiu. A jak wiadomo: czego Jaś się nie nauczy, tego Jan nie będzie umiał.