Практическая биология для школьников - Ксения Михеева

Чашка чая или кофе может нам поведать ещё кое-что о восприятии химических молекул. Любители горячих обжигающих напитков смогут подтвердить, что их вкус очень слаб и малозаметен, но по мере остывания можно уловить какие-то новые ноты и грани, например, фруктовые или цветочные, а горечь кофе тем менее ощутима, чем выше его температура. Если же зажать нос или задержать дыхание перед тем, как сделать глоток, впечатления будут менее яркими. Как это объяснить?

Средняя температура в ротовой полости здорового человека – около 37 °C. Вкус многих блюд и напитков ощущается более насыщенным, если их температура близка к этому значению или чуть выше него. В таких условиях чувствительность рецепторов максимальная, но она снижается при контакте с горячим. Поэтому при остывании чая или кофе мы и можем наблюдать постепенное изменение: вкус сначала незаметен или слабозаметен, появляется или усиливается по мере остывания напитка. Последнее можно ощутить, даже чуть подержав жидкость во рту, так как она охлаждается естественным образом и под действием слюны. Если же сосочки языка повредились чрезмерно горячей пищей, чувствительность утратится на некоторое время, но потом вернётся, так как эти структуры обновляются.

На вкусовое ощущение влияет не только информация от сосочков языка и температурных рецепторов, но также от рецепторов давления и обоняния. Воздействие пищи на челюсть, зубы и жевательную мускулатуру даёт представление о твёрдости, а запах помогает сделать образ объёмнее и детальнее. Дело в том, что вкус и обоняние – разновидности химической чувствительности, хеморецепции – одной из древнейших способностей, помогающих получать информацию из внешнего мира и внутренней среды. В головном мозге центры обработки информации от этих органов находятся рядом и влияют на работу друг друга, поэтому вкус хуже ощущается без запаха и наоборот, а при наличии обоих ярко выраженных ощущений одно усиливает другое. Вспомните, как это бывает, когда болеешь и ешь что-то с заложенным носом. А иногда только по аромату будто чувствуешь вкус чего-то.

Итак, задействуем одновременно вкус и обоняние и следим за температурой – простые правила, которые помогут получить максимальное удовольствие от чая, кофе или еды.

Задержимся ещё ненадолго у экспонатов в виде коробочек с заваркой. Что это за синий чай, опять какую-то химию придумали и людям подсовывают? Стоит признать, что дело действительно в химии, только в органической, естественной, то есть в веществах, которые есть в растениях и действительно отвечают за цвет.

Такие вещества называются пигментами. У организмов их очень много, даже у нас, например, меланин отвечает за цвет кожи, волос и радужки глаза. А растения содержат один из самых известных пигментов – хлорофилл (зелёный), чуть менее знакомые по названию каротиноиды (красные, оранжевые, жёлтые), ещё более незнакомые антоцианы (фиолетовые, синие, красные) и другие группы красящих веществ. Именно антоцианы отвечают за необычный цвет чая, в составе которого можно увидеть название растения клитория (анчан, клитория тройчатая). Из лепестков этого цветка получают синий порошок, используемый в качестве красителя, и делают чайный напиток.

Похожим образом обстоят дела с другими напитками необычного цвета. Изучите их состав, обратите внимание на интересные названия и поищите информацию в интернете. Если пигменты натуральные, то вы быстро найдёте подтверждение в сети. Помимо анчана их получают из экстракта куркумы, лепестков роз и гибискуса, свёклы и др. Если же цвет получают только за счёт искусственных красителей, это будет сразу понятно по составу.

Чай и кофе – очень хорошо, но, возможно, кому-то покажется их употребление неуместным в это время года. Например, лето и жара, зачем ещё и тёплые напитки пить? А вот в тех странах и городах, где высокие среднегодовые температуры и сухой климат, вряд ли зададут такой вопрос. Ведь люди здесь прекрасно знают, что после чашечки чая становится легче дышать, да и вообще жить в условиях жары.

Это связано с тем, что при употреблении тёплого питья температура внутри организма немного повышается, запускаются регуляторные механизмы, задача которых – вернуть всё в норму. В результате кровеносные сосуды расширяются, излучая больше тепла в окружающую среду, интенсивнее выделяется пот. На этот период уменьшается разница между температурой внутри организма и в окружающей среде, поэтому легче переносить жару. Правда, тёплые напитки помогают только в сухом климате, где пот быстро испаряется с поверхности тела. Во влажном воздухе механизм работает слабо, поэтому не принесёт облегчения (*тяжёлый вздох человека, проживающего в Санкт-Петербурге*).

Биология выпечки и йогурта

Проголодались? Я вот, кажется, да. Может, съесть круассанчик или пирожок с картошкой? А заодно обсудить биологию выпечки.

Для выпечки часто готовят или покупают дрожжевое тесто. Что это значит? Что в нём есть дрожжи. А вы помните, что они относятся к грибам? Дрожжи – микроскопические одноклеточные организмы, внутри которых происходят разные процессы жизнедеятельности. В холодильнике и на полке в магазине найдём прессованные или сухие дрожжи, которые, словно неживые, находятся в замершем, спящем состоянии – ждут подходящего момента. Этот момент наступит, когда окажутся в заготовке для теста, в тепле и с минимальным доступом кислорода (или совсем без него). Вот сейчас-то они и приступят к процессу брожения, который сделает наше тесто воздушным и пышным.

Брожение – процесс получения энергии в бескислородных условиях, то есть когда кислорода нет или недостаточно в среде, например воздухе. Именно поэтому тесто рекомендуется накрыть полотенцем или поставить в закрытый шкаф.

В тепле процесс пойдёт быстрее и эффективнее, так как ферменты положительно реагируют на температуру: чем она выше, тем активнее идёт брожение. Ферменты – это биологические катализаторы, специальные молекулы, ускоряющие реакции. Правда, по температуре есть некоторая оговорка: к увеличению скорости химических процессов повышение будет приводить только до определённого момента, потом показатель скорости замрёт на одном месте, а при дальнейшем повышении температуры – снизится. Подробнее об этом явлении поговорим позднее, а сейчас только отмечу, что брожение дрожжей в тесте максимально эффективно примерно при 26–27 °C (зависит от теста и культуры дрожжей).

Ещё для брожения дрожжам нужен сахар или другой источник углеводов, например крахмал муки. Они его окисляют и получают специальные молекулы АТФ, которыми расплачиваются за все прочие процессы жизнедеятельности. В ходе различных химических реакций, а здесь их достаточно много, выделяется углекислый газ. Он заполняет пространство между частицами теста и поднимает его, придавая ту самую пышность. Для дрожжей углекислый газ – просто побочный продукт (в общем-то как и для нас в процессе дыхания), но позволяющий получать такую прекрасную выпечку.

Давайте обобщим: заготовка для теста + дрожжи + тепло + мало кислорода = брожение = румяные