עבודת חקר – כיצד תשפיע הטמפרטורה

על מידת התחמצנותו של התפוח?

מגישות :עופרי צלר וענבר שלהב

 כיתה: ט9

 תאריך :22.2.17

מורה: אורי הירשמן כהן

בית ספר : חטיבת יהלו”ם שהם

הקדמה

כאשר אנו חותכים פירות, ומשאירים אותם זמן מה חתוכים, ישנה תופעה שגורמת לפירות להתחיל “להשחיר”. לרוב נראה תפוח, למשל, לאחר כמה שעות מצהיב , אבל אם נבדוק למשך זמן רב נראה שהפירות בסופו של דבר משחירים.

התופעה שמתחרשת נקראת התחמצנות (השחמה אנזימתית) . כאשר הפרי נחתך הרקמה נפצעת, וחמצן בא במגע עם הרקמות הפנימיות של הפרי. השילוב בין החמצן לרקמות הפנימיות גורם לכך שאנזים המצוי בתוך הכלורופלסט נחשף ומחמצן תרכובות פנול המצויות ברקמה. לאותן תרכובות פנול אין צבע במצבן הראשוני ,ולאחר החמצון הן בעלות צבע חום.

שאלת החקר שלנו היא כיצד הטמפרטורה תשפיע על מידת התחמצנותו של התפוח?

מבוא

אנזימים-חלבונים המשמשים כזרזים של תהליכים כימיים בתוך התא של הצומח, או בתוך התא של החי.
PPO – אנזים בשם פוליפנול אוקסידאז ששייך למשפחת הטירוזינאז, נמצא בתא הכלורופסלט ברקמת הפרי, כאשר רקמת הפרי נפגעת, בנוכחות חמצן האנזים גורם לחמצון תרכובות פנוליות.
השחמה אנזימתית- חיתוך או קילוף של פרי / ירק גורם לחשיפה של הרקמה שלו. חשיפת הרקמה גורמת להשתחררות אנזימים מחמצנים המצויים בירק או בפרי. בעזרת אנזימים אלו נקשר החמצן שבאוויר אל תרכובות הפנול הנמצאות ברקמת הירק או הפרי. התוצאה של פעילות זו היא: שינויים בצבע הפרי או הירק (השחמה) , שינויים במרקם ,שינויים בטעם. השחמה זו של הפירות נקראת “השחמה אנזימטית” כיוון שהיא מתרחשת באמצעות אנזימים.

המשך מבוא

תהליכים אנזימטיים- תהליכים שנעשים על ידי פעולות של אנזימים. היכולת של האנזים לפעול תלויה במפגש מקרי עם מולקולת הסובסטרט הייחודית לו.
סוּבְּסְטְרָטמצע של אנזים – מולקולה עליה פועל האנזים, ומזרז תגובות הקשורות בה.
השפעת טמפרטורה על תהליכים אנזימטיים-לכל אנזים יש טמפרטורה מיטבית לפעילותו, ובה קצב התגובה הגבוה ביותר. הטמפרטורה משפיעה על פעילות האנזים בכך שככל שהטמפרטורה גבוהה יותר המולקולות המשתתפות בתגובה נעות מהר יותר, מתנגשות זו בזו בתדירות גבוהה יותר, ולכן עולה קצב התגובה.

השערה

שאלת החקר שלנו איך כיצד תשפיע הטמפרטורה על מידת ההתחמצנות של התפוח?
השערתנו היא שככל שהטמפרטורה תהיה גבוהה יותר, מידת ההשחמה של התפוח תהיה גבוהה יותר.

השערתנו מבוססת על זה שתהליך השחמת תפוחי עץ הוא תהליך אנזימטי שנעשה על ידי אנזים הPPO, וטמפרטורה ידועה בתור גורם משפיע על תהליכים אנזימטיים. ככל שהטמפרטורה תהיה גבוהה יותר, תנועת המולקולות הפעולות תהיה מהירה יותר ובשל כך התגובה תואץ. מכיוון שלכל אנזים יש טמפרטורה מיטבית משלו, אנחנו משערות שהתפוח שישחים במידה הגבוהה ביותר, יהיה התפוח שנמצא בטמפרטורה המיטבית לאנזים הPPO

תכנון הניסוי

ערכנו ניסוי כדי לבדוק כיצד הטמפרטורה תשפיע על מידת ההשחמה של התפוח. בניסוי מילאנו 4 כוסות של מים בטמפרטורות שונות ובכל אחת מהם שמנו 3 חתיכות תפוח ירוק מזן סמיט.

כמות המים בכל הכוסות זהה ( 150מ”ל), כל חתיכות התפוחים מאותו זן של תפוח (סמיט). שמנו 3 חתיכותת של תפוח באותו גודל בכל כוס בשביל החזרות, לבדוק שהתוצאה היא לא מקרית. הכוס החמישית היא כוס ללא מים, בתור בקרה לניסוי. המים התחממו בתמי 4 לטמפרטורות שונות, ולאחר מכן מדדנו את הטמפרטורה שוב בעזרת מד חום.
לאחר חצי שעה הוצאנו את התפוחים ומדדנו את מידת ההשחמה שלהם לפי מחוון מ1-5 שהחלטנו עליו.

רשימת כלים וחומרים

תפוחי עץ ירוקים זן סמיט (חתוכים ל15חתיכות שוות)
5 כוסות מלאות מים בנפח זהה של 150מ”ל
כוס 1: טמפרטורה 10 מעלות
כוס 2 :טמפרטורה 30 מעלות
כוס 3 טמפרטורה 50 מעלות
כוס 4 טמפרטורה 70 מעלות
כוס 5: ללא מים -בקרה.
תמי 4
מד חום

טבלת סיכום תוצאות הניסוי:

מחוון מידת ההשחמה של התפוח:

1 – לא השחימו בכלל, נשאר בצבעו מתחילת הניסוי.
2- השחימו במידה מועטה מאוד.
3- השחימו במידה מועטה.
4- השחימו במידה רבה.
5- השחימו במידה רבה מאוד.

גרף תוצאות הניסוי

מסקנות מהניסוי

מתוצאות הניסוי ניתן לראות שההשערה שלנו הייתה נכונה. ככל שהטמפרטורה הייתה גבוהה יותר, כך מידת ההשחמה של התפוח הייתה גובהה יותר. מכיוון שלכל אנזים של טמפרטורה מיטבית, ולפי תוצאות הניסוי בטמפרטורה של 70 מעלות התפוח השחים כמעט בכולו, ניתן להסיק שהטמפרטורה המיטבית של האנזים היא בסביבות ה70 מעלות.

ההשלכות של הניסוי עבור עולמנו הוא שכדי לשמור תפוחים חתוכים בטמפרטורות נמוכות על מנת לעקב את תהליך ההתחמצנות של התפוח. רעיונות וניסויים אפשריים בנושא זה שעלו לנו בעקבות החקר היו ניסוי לבדיקת השפעת הזמן שבו התפוח נשאר חתוך על מידת ההשחמה שלו , השפעת מידת ההשחמה של התפוח על הטעם שלו, או השפעת סוג התפוח על קצב ההשחמה שלו.

ביבילוגרפיה

אתר- מדע בצלחת, כתבה : מזון בדיוני – תפוח שאינו משחיר.

https://scienceinmyplate.com/2015/09/15/%D7%9E%D7%96%D7%95%D7%9F-%D7%91%D7%93%D7%99%D7%95%D7%A0%D7%99-%D7%AA%D7%A4%D7%95%D7%97-%D7%A9%D7%90%D7%99%D7%A0%D7%95-%D7%9E%D7%A9%D7%97%D7%99%D7%A8/
אתר : מכון דוידסון – מדוע תפוחי עץ משחירים

http://davidson.weizmann.ac.il/online/askexpert/life_sci/%D7%9E%D7%93%D7%95%D7%A2-%D7%AA%D7%A4%D7%95%D7%97%D7%99-%D7%90%D7%93%D7%9E%D7%94-%D7%95%D7%A2%D7%A5-%D7%9E%D7%A9%D7%97%D7%99%D7%A8%D7%99%D7%9D-%D7%9C%D7%90%D7%97%D7%A8-%D7%A9%D7%97%D7%95%D7%AA%D7%9B%D7%99%D7%9D-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%9D-%D7%9E%D7%AA%D7%9F

המשך ביבילוגרפיה

אתר: סנונית – מסע להכרת פעילות האנזימים – השפעת הטמפרטורה

http://agribio.snunit.k12.il/Enzymes_site/inner_virtualenzyme.htm

אתר: ויקיפדיה – ערך אנזים.

https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A0%D7%96%D7%99%D7%9D

אתר: ויקפדיה – ערך סובסטרט.

https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A1%D7%95%D7%91%D7%A1%D7%98%D7%A8%D7%98