Химия с нуля. Почему яблоки "ржавеют"?

Из-за железа. Ответ неверный.
Лет пять тому назад, когда готовил вопросы для местечкового ЧГК специально решил погуглить, чтобы оценить как быстро можно найти ответ на этот вопрос. Увы только 28-ая ссылка содержала правильный ответ. Сегодня не удержался и снова погуглил. Из первых 20 ссылок только в 3,5 есть правильный ответ. Этот раз радует, в топ-2 было как раз о том, что в "ржавлении" яблок железо не виновато. Поймите мою радость, так как в предыдущий поиск на химик точка ру читал вполне вменяемых химиков с их рассуждениями о том, что корни по-разному впитывают железо и это приводит к разному "ржавлению" яблок. Увы, многие химики не могут в биохимию. Но и к текущим "правильным" ответам буду придираться, есть к чему.

Так что же там происходит, когда мы откусываем? А происходит следующее, при повреждении клеток содержимое хлоропластов, вакуолей и цитоплазмы смешивается и ферменты оксидазы находят свои субстраты для инициации окисления. Субстрата два: первый - это кислород, он диффундирует из воздуха, так как мембраны клеток нарушены, второй - это фенолы, именно они подвергаются окислению оксидазами при участии кислорода. И тут появляется название этого фермента - полифенолоксидаза и субстрат... полифенол (даже картинку вставляют, мол посмотрите что к чему). Мдас, приплыли.

полифенол... взято из

Надо пояснить... под полифенолоксидазами понимается семейство оксидаз, выделяют два фермента. Тирозиназа берет монофенол (обращаю внимание монофенол молекула содержащая структурный фрагмент фенола) и окисляет его в дифенол. Далее дифенол этим же ферментом окисляется уже в хинон. Дифенолы еще имеют название катехолы, и второй фермент в семействе - катехолоксидаза может только катализировать вторую реакцию. И далее хиноны, без участия ферментов самопроизвольно полимеризуются и образуют цепочки окрашенных полифенолов.

PPO causes the rapid polymerization of o-quinones to produce black, brown or red pigments (polyphenols) that cause fruit browning. (wiki)

Так же от себя хочу добавить, что и убихиноны принимают активное участие в этом процессе. Это для тех, кому встречалось такое обозначение как Q10. Тем более убихинон переводится как вездесущий хинон, что обуславливает потемнение не только яблок, но и многих других объектов растительной и животной природы... даже в потемнении креветок виноваты эти оксидазы.

Теперь фокусирую основную мысль. Клетка повреждается, фермент, кислород и фенолы оказываются в одном месте и через цепочку химических превращений получаются окрашенные полифенолы.

А как же быть с ситуацией, когда кус кус, а потемнения нет? Тут надо рассмотреть несколько ситуаций.
С1. Сорвали с дерева.

• яблоко не успело накопить фенолы. Есть даже исследование показавшее корреляцию между фенольными соединениями и активностью этих оксидаз. Только эти вещества обладают антиоксидантным действием, так что пониженное их содержание снижает ценность яблочка.
• яблоко кислое и это в вашем случае ингибирует фермент. Но это не всегда, некоторым изоформам оксидаз кислая среда не помеха.

С2. Купили в магазине.

• яблоко изначально накапливает меньше фенольных соединений и поэтому меньше активность полифенолоксидазы. ценность такого яблочка ниже.
• яблоко ген-модифицировано и в геноме заблокирован последующий синтез оксидаз. Вероятность встречи сейчас низка. Правда у меня у самого интерес, а при блокировании полифенолоксидазы накопление фенолов будет как "обычно" или понизиться?
• производитель уверяет, что обработал продукт аскорбиновой или лимонной кислотой.

На последнем пункте хотел бы остановиться и выразить ИМХО, ибо лукавят бесы.

Аскорбиновая кислота - антиоксидант, теряет свои свойства в растворенном виде уже через час. Поэтому мне трудно представить как можно обработать аскорбинкой яблоки, чтобы от этого был бы толк и при надкусывании через неделю.

Лимонная же кислота не проявляет антиоксидантные свойства, а является хелатором иона меди входящий в "сердце" фермента. Она его "вырывает" из оксидазы так же, как если бы мы из работающего компьютера выдернули бы процессор из его слота и белок больше не может ничего окислить.

Специально скачал структуру этого белка и в специальной программе обозначил ион меди красным в активном сайте связывания.

Только снова вопрос, а как же лимонная кислота попадает внутрь яблока-то? )))

А вот обработка яблок E220 (диоксид серы, сульфит) лично мне кажется более вероятным, его применяют так же в производстве вина, как раз для блокирования полифенолоксидазы в этом напитке. Скажу так, сера условно "отравляет" медь в ферменте, что и проведет к отсутствию потемнения при надкусании. И снова от меня вопрос, а регламенты содержания этой добавки они выдерживают?

На этой позитивной ноте хочу вам пожелать быть здоровыми, кушать яблочки и следить за их "ржавлением" зная, что железо в этом не виновато.

9 - Физика и Химия с нуля для взрослых, для тех кто всё забыл
Статья написана для "Биржи тем" по заказу: @kavalsky, @kanenakat, @semasping, @del137