Почему у пингвинов мерзнут лапы и еще 114 вопросов, которые поставят в тупик любого ученого - Мик О’Хэйр

Алистер Макдугал Институт пищевых исследований, Норидж, Норфолк, Великобритания

Многие фрукты в холодильнике хранятся дольше, но большинству тропических и субтропических плодов, особенно бананам, холод вреден. Идеальная температура для бананов 13,3 °C. При температуре ниже 10 °C банан портится быстрее из-за выделения ферментов, кожура может почернеть за одну ночь, мякоть и кожура размягчаются. Вытекание ферментов из клеточных хранилищ вызвано увеличением проницаемости клеточных оболочек. Процесс регулирует этиленовый газ: он управляет созреванием, реакцией на холод и на нападение паразитов.

Два фермента, вызывающих распад основных полимеров, отвечающих за клеточную структуру растения, — целлюлаза и пектинэстераза. Под их воздействием распадаются целлюлоза и пектин соответственно. При размягчении мякоти банана происходит также распад крахмалов под воздействием ферментов типа амилазы.

Почернение кожуры вызывает еще один фермент — полифенилоксидаза (ПФО). Это кислородозависимый фермент, который полимеризует естественные фенолы банановой кожуры, превращая их в полифенолы, сходные по структуре с меланином, образующимся в загоревшей на солнце человеческой коже.

Кислота ингибирует ПФО, именно поэтому яблокам не дают темнеть, сбрызгивая их лимонным соком. У бананов низкая кислотность, возможно, поэтому они темнеют так быстро. И наконец, потемнение кожуры можно замедлить, если покрыть банан воском, препятствующим проникновению в ткани кислорода.

М. В. Уэринг Брейнтри, Эссекс, Великобритания

В дополнение к предыдущему ответу: да, потемнение — реакция окисления. Да, она начинается при охлаждении. Но пониженная температура не ускоряет реакцию окисления у бананов.

Бананы любят жаркий климат, оболочки их клеток повреждаются при хранении в холодильнике. Повреждение оболочек вызывает утечку таких фенольных аминов, как допамин, который обычно присутствует в вакуолях клеток кожуры банана, и реакцию этих аминов с окисляющими ферментами (ПФО). Затем допамин может окислиться под воздействием атмосферного кислорода, образуются бурые полимеры, служащие защитным барьером. Начавшуюся из-за повреждения охлажденных оболочек реакцию потемнения может ускорить тепло.

В порядке эксперимента положите банановую кожуру в холодильник на несколько часов. Она останется светлой, потому что, несмотря на разрушение клеточных оболочек от мороза, оксидаза при таких низких температурах не действует. Затем дайте кожуре полежать всю ночь при комнатной температуре: поскольку допамин окислится, кожура станет угольно-черной. Контрольную кожуру храните всю ночь при комнатной температуре: она останется светлой, потому что оболочки вакуолей не пострадают.

Стивен Фрай Университет Эдинбурга, Великобритания

Белый напиток

Анисовые напитки обязаны своим вкусом ароматическим соединениям — терпенам. Терпены растворяются в спирте, но не в воде. Алкоголя крепостью 40 % достаточно, чтобы растворить терпены, но если напиток смешивают с водой, терпены вытесняются из раствора и образуют молочную суспензию.

Напиток абсент на основе полыни, в настоящее время запрещенный в ряде стран из-за токсичности, дает еще более впечатляющую зеленую суспензию. Терпены — основной компонент множества резких растительных запахов и вкусов, в том числе лимонного сорго и тимьяна.

Томас Ламли Ньютаун, Новый Южный Уэльс, Австралия

Прозрачный камень

В домашних морозильниках лед неизбежно получается непрозрачным потому, что в воде из-под крана содержится растворенный воздух (около 0,003 % от общего веса). Когда вода в ванночке для льда замерзает, по краям отсеков образуются кристаллы. Они из чистого льда и почти не содержат воздуха, поскольку растворимость воздуха внутри льда очень низкая, а под ним в воде он все еще содержится в жидком виде.

Когда концентрация воздуха в воде достигает 0,0038 % от общего веса, а температура падает до -0,0024 °C, жидкость утрачивает способность содержать воздух, начинается новая реакция. По мере замерзания воды воздух вытесняется из нее. Естественное состояние воздуха при данной температуре и давлении — газообразное, поэтому он образует пузырьки во льду.

Коммерческие аппараты для производства льда делают красивый прозрачный лед, пропуская постоянный поток воды между замораживающими металлическими выступами или над замораживающими металлическими ванночками. При этом часть воды замораживается, а остальную сливают, потому что концентрация воздуха в ней резко возрастает. Когда лед становится достаточно толстым, выступы или ванночки нагревают, чтобы отделить прозрачный, кристально-чистый лед, который вполне достоин съемки в рекламе.

Увы, без такого аппарата автору вопроса не изготовить прозрачные кубики льда.

Эндрю Смит Ньюкасл-апон-Тайн, Великобритания

Наибольшую плотность вода имеет при температуре около 4 °C. При более низкой температуре вода становится менее плотной и приближается к точке замерзания.

Воздушные пузырьки образуются во льду, когда остывание воды происходит слишком быстро, поэтому в разных слоях воды температура различается. Обычно лед образуется сначала на поверхности воды, потому что более теплая и плотная вода уходит вниз и остается под слоем формирующегося льда.

Вдобавок верхний слой обычно находится в контакте с холодным воздухом. То же самое происходит при замерзании воды в озере. Разная скорость расширения в толще воды неизбежно приведет к появлению пузырьков воздуха, которые не смогут всплыть, потому что на поверхности уже образовалась ледяная корка.

Чтобы избежать появления пузырьков, необходимо охлаждать воду очень медленно, без больших перепадов температуры, вызывающих разное расширение. При медленном охлаждении воздуху хватает времени, чтобы всплыть на поверхность и испариться прежде, чем воду покроет слой льда.

Хань Ин Лоук Эдинбург, Великобритания

Если вам не удалось изготовить прозрачный лед даже из кипяченой воды, возможно, все дело в фильтрации и кипячении. Например, газ может быть растворен в воде даже после кипения, жесткую воду понадобится деионизировать, чтобы очистить от газа.

Кроме того, при остывании воды полезно ограничить доступ воздуха к ней, например закрыть сосуд пищевой пленкой. Постарайтесь дойти до точки замерзания, охлаждая воду медленно, сверху вниз, может быть, в полистироловой емкости, закрытой сверху пленкой. Не пользуйтесь вакуумными емкостями, поскольку стекло — слишком хрупкий материал.