השחמה אנזימטית
Question:

מטרת הפעילות 

  •  קישור הידע בתחום כימיה של מזון בכלל ותופעות ההשחמה בפרט, לרלוונטיות לחיי היומיום - היכרות עם התופעה ועם מגוון השיטות והטיפולים הטוכנולוגיים למניעת השחמה. 

  • מעורבות אישית תוך ביצוע ניסוי המציג את התופעה.

  • פיתוח מיומנויות חקר הכוללת: ביצוע הניסוי המתוכנן, עיבוד תוצאות ניסוי, ניתוחו במגוון ייצוגי מידע (טבלאות), הסקת מסקנות.

מטרת על 

התלמידים יצפו ויחשפו לתופעה מחיי היום יום - השחמת תפוחים אחרי שחותכים אותם, שתוצג בפניהם בתחילת השיעור כהקדמה לנושא של השחמה.

קיושר לסרטון המסביר על התופעה!

https://youtu.be/Rv7C5wSZijo

מבוא

ארצנו בורכה בפירות רבים. במקורות מחלקים את הפירות לכאלה שנאכלים קליפה ותוך, כתאנים, ענבים ותפוחים, כאלה שקליפתם נאכלת ותוכם נזרק, כזיתים, משמשים ותמרים, וכאלה שתוכם נאכל וקליפתם נזרקת, כרימונים, שקדים ואגוזים. לאורך השנה אנו נהנים מהפירות בעונתם בצורתם השלמה, בסלטים, במאפי עוגות ובבישולי לפתנים. אנו ממשיכים ליהנות מהם במשך כל השנה בריבות ומרקחות למיניהן, משומרים בסוכר או בסירופ ואף מיובשים ומוקפאים. אז למה משמרים אותם? למה מייבשים? למה מקפיאים? בואו אחריי ננסה לענות על השאלות.

פירות כמו תפוחים, אגסים ובננות, וכן ירקות מסוימים, כמו ארטישוק ותפוחי-אדמה, נוטים להשחיר תוך דקות לאחר שנחתכו או קיבלו מכה, בטמפרטורת החדר. תופעה זו נקראת "השחמה אנזימטית", שכן היא מתרחשת עקב פעילות אנזימים בפרי או בירק.

מהי השחמה אנזימטית?

חיתוך או קילוף של פרי / ירק גורם לחשיפה של הרקמה שלו. הקרע גורם לכך שנוצר מגע בין אנזים מסויים ברקמה, בשם פוליפנול אוקסידאז (PPO), לבין חומרים בשם פנולים. ברקמה הבריאה, האנזים והפנולים מופרדים זה מזה, עטופים כל אחד במעטפת שלו. לאחר הפגיעה ברקמת הפרי, האנזים יוצר תגובה בין הפנולים, בנוכחות חמצן, שיוצרת מולקולות ענק של פולי-פנולים, שבולעים אור בתחום החום-שחור, וכך נוצר הצבע הכהה. פוליפנול אוקסידאז הוא האנזים שבאמצעותו מתרחשת שרשרת התגובת המובילות להשחמה. בתגובות שבהן האנזים משתתף יש צורך בחמצן, בהיעדר חמצן לא מתרחש חמצון של פנולים. (מכאן השם: אוקסי = חמצן, פוליפנול כי זהו הסובסטרט).  

התוצאה של פעילות זו היא: 

  1. שינויים בצבע הפרי או הירק (חום-שחור – מכאן השם: השחמה). 

  2. שינויים במרקם הפרי או הירק (רך יותר). 

  3. שינויים בטעם (פחות ערב לחך). 

יש השלכות חשובות רבות על תעשיית המזון בכל הקשור לתזונה, טכנולוגיה ועלות כלכלית. החוקרים מתעניינים במיוחד בבחינת שליטה (עיכוב) על תגובות ההשחמה, ואת השיטות השונות שניתן להשתמש בהן כדי למקסם את העיכוב הזה ובסופו של דבר להאריך את חיי המדף של המזון

מדוע ההשחמה האנזימטית מתרחשת בטבע?

היצירה של התוצרים החומים היא תגובה לפציעה של הצמח בדומה לקרישת דם אצל אנימלים (למשל: בני אדם), הם בחלקם חומרים אנטימיקרובליים שהורגים את הפתוגנים ובנוסף הם יוצרים אזור קשיח. המטרה שלהם היא למנוע התקפות של מיקרואורגניזמים פתוגניים על רקמת הצמח, כלומר מדובר בדרך התגוננות של הצמח.

הערה: ההשחמה אינה סימן לקלקול מזון, זוהי הגנה של הצמח על עצמו מפני פגיעות, אך ההשחמה מעכירה את מראהו של הירק או הפרי. גם מכה חזקה בפרי / ירק, ללא חשיפת רקמה, עלולה לגרום להשחמה. כמו: בחיתוך או קילוף: תפוח עץ, תפוח אדמה, בננה, אגס, חציל, אבוקדו - תהיה השחמה אנזימטית.

תזכורת לגבי אנזימים

מה הם אנזימים?

אנזימים הם חלבונים המשמשים כזרזים של תהליכים כימיים  (פירוק ובנייה של חומרים) בתוך התא של הצומח, או בתוך התא של החי. הם נוצרים בתאים כמו שנוצרים חלבונים אחרים. אין חיים בלעדיהם. הם רבים מאוד ופעילים בכל מערכות החי והצומח. האנזימים פועלים מבלי שהם עוברים שינוי או נגמרים. הם גורמים לשינוי הכימי בתא ונשארים במצבם הראשוני.  לכל אנזים תפקיד ייחודי - ספציפי משלו. לכל אנזים שם בהתאם למצע - הסובסטרט - עליו הוא פועל או בהתאם לפעולה אותה הוא מזרז. 

התנאים הספציפים הדרושים לפעילות האנזימים:

א. מצע מזון - סובסטרט -החומר אליו מתקשר האנזים ועליו הוא פועל, לצורך בניה או פירוק.  הסובסטרט הוא המגיב לפעילות האנזים.

ב. pH  - לכל אנזים יש רמת החומציות המיטבית לפעילותו והוא פחות פעיל ברמות חומציות אחרות. רמת  החומציות משפיעה על מבנה האנזים ועל קצב פעילותו. כמו: אנזימים של הקיבה פעילים בסביבה מאוד חומצית (pH=2 - נמוך) בקיבה. הם אינם פעילים בסביבה בסיסית כמו שיש במעיים. ולהפך: האנזימים של המעיים אינם פעילים בקיבה.

 ג. טמפרטורה - לכל אנזים טמפרטורה אידיאלית שבה הוא פועל בצורה הטובה ביותר וביעילות הגבוהה ביותר. . מעל לטמפרטורה המיטבית, משנה האנזים את מבנהו וקצב פעילותו יורד. רובם מתחילים להתפרק בחום גבוה ונהרסים.

ד.  מים – האנזימים מסיסים במים ופעילים רק בתמיסה.

ה. חמצן – מזרז את פעילות האנזים.

הפעילות

תפוחים חתוכים, היכן כדאי לשמרם

שאלת חקר:  האם וכיצד משפיעה הסביבה הגאוגרפית של האדם וסוג התפוח הקיים במקום מגוריו על השחרתו (הופעת צבע חום או שינוי צבע התפוח)?

שלב א': ביצוע ניסוי

כלים:

  1. כוסות לשימוש חד-פעמי
  2. סכין חיתוך
  3. כפית
  4. כפפות, חלוק ומשקפי מגן

חומרים:

  1. חצי ליטר מים
  2. 250 מ"ל דבש
  3. בקבוק מיץ לימון
  4. קילו מלח
  5. 2 תפוחים

מהלך הניסוי:

  1. רשום את סוג התפוח שנמצא במקום מגוריך וחתוך כל אחד מהתפוחים ל- 4 רבעונים
  2. רשום את הטמפרטורה שבה אתה עושה את הניסוי
  3. לכוס ריקה הוסף חתיכת תפוח
  4. לכל אחת מהכוסות הוסף אחד מהחומרים: מים, דבש, מיץ לימון ומלח ולאחר מכן הוסף את חתיכת תפוח כך שהיא תהיה טבולה בחומר הספציפי מכל צדדיה.
  5. המתן 30 דקות בדיוק (היעזר בסטופר)
  6. בעזרת כפפות, הוציא את חתיכות התפוח ונסה באצבעות לגרד/להסיר את שאריות החומר שטבלתם אותם בו. ומיד רשום תצפיותיך בטבלה המצורפת למטה. והעלו תמונות לתוצאות שקיבלתם.

סוג הטיפול

תצפיות ברמת המקרו

כוס ריקה

 

כוס במילוי מים

 

כוס במילוי דבש

 

כוס במילוי מלח

 

כוס במילוי מיץ לימון

 

 

     7. פרשו ונתחו את התוצאות תוך התבססות על ידע מדעי רלוונטי בטבלה המצורפת

סוג הטיפול

תצפיות ברמת המיקרו

כוס ריקה

 

כוס במילוי מים

 

כוס במילוי דבש

 

כוס במילוי מלח

 

כוס במילוי מיץ לימון

 

 

שלב ב': הסקת מסקנות:

א) ענה על השאלות הבאות:

  • מהו המשתנה התלוי ומהו המשתנה הבלתי תלוי?
  • האם יש בקרה בניסוי? אם כן, מהי ומה תפקידה? ואם לא, הסבר מדוע.

ב) אחרי שביצעתם את הניסוי, היכן לדעתכם מומלץ לשמר פירות וירקות? תנו לפחות 4 הצעות. תנסו לקשר את תשובתכם לדרכים שבהם העולם משתמש היום להאריך את חיי המדף של המזון ותנו דוגמאות. נמקו באמצעות התוצאות שקיבלתם/ בעזרת המידע שחיפשתם

Provide an answer by clicking on "Map" and then on "Add an Answer".



Results, Analysis and Discussion


Comments:
1.  levy paola (16.12.2019 pm 07.34.51)
הערכת עמיתים

הי,

החקר שהכנת יסודי מאוד ופונה הן למורה והן לתלמיד. ההסבר להשחמה האינזימטית ברור ומפורט. 

לקח לי קצת זמן להבין מה ההבדל בין 6 ל 7. בסוף החלטתי שהמאקרו כפי שרשמת זה פשוט מה שאני רואה בעוד שב7 אני נדרשת לנסות להבין מה קרה ברמה המולקולרית. אולי לתלמידים ההבדל לא יהיה מספיק ברור. הייתי מוסיפה ב7 שערו מה התרחש ברמת התאים והמולקולות של התפוח כשבא במגע עם החומרים השונים. 

אולי כדאי להוסיף אפליקציית טמפרטורה. 

המצגת מציגה היטב את התופעה שאת מסבירה (שאגב לא הכרתי אותה קודם לכן ברמה הכימית ביולוגית). האנימציה מגניבה ממש ומשמעותית בהבנה של פעולת האינזים. עם זאת היא הייתה מעט מהירה עבורי ונדרשתי לעצור כדי להספיק לקרא. שימי לב למספר מקומות של הגהה. 

אולי ניתן ללהוסיף את הסרטון הבא כדי להרחיב על רמת ההשחמה 

השאלות המנחות מצויינות בכך שהן מובילות שלב אחרי שלב את הלומד אל תוך נבכי הנושא בצורה מעניינת ובהירה. 

ברמה הטכנית ואלי כדאי היה להכין שאלות כחלק מהניסוי כך שניתן להזין שם ואת תוכלי להוציא דוח אקסל 

ברמה האישית נהניתי מאוד. את הפעילות הכנתי עם הילדים ולמדנו ממנה המון. כפי שאת רואה המוטיבציה שלהם עלתה עד כדי חיפוש חומר נוסף במרשתת. 

תודה רבה 

פאולה 

2.  levy paola (16.12.2019 pm 07.35.52)
סרטון של הערכת עמיתים

אני רואה שזה לא קלט את הסרטון אז הנה הלינק 

https://www.youtube.com/watch?v=mF47HNjb6Pk

תודה פאולה 

3.  levy paola (22.12.2019 pm 08.43.17)
Paola's picture of your experiment

4.  Grupman Liraz (23.12.2019 pm 06.06.28)
השחמה אנזימטית

שלום רב,

  ראשית, שאלת החקר תוכננה נכון, נבחר טווח  רחב של טיפולים המשפיעים על פעילות האנזים. טווח רחב מספיק בכדי לבדוק את התופעה הנחקרת. הניסוי עצמו קל לביצוע והתוצאות מהירות.
הרקע לתופעה הוסבר בצורה מפורטת, וכלל גם רקע הסבר על פעילות אניזמים. 

לעניות דעתי, צריכה להיות הגדרה ברורה לאילו תוצאות את מצפה בסיום התצפיות, האם הכוונה למרקם התפוח, לצבע שלו בסיון הניסוי וכן הלאה.
מכיוון שכל תלמיד לוקח תפוח מזן אחר, בהתאם לזנים הנפוצים באיזור מגוריו, חייבת להיקבע סקאלת צבעים של גווני חום אחידה עבור צבע התפוח בסיום הניסוי.  אילולא סקלת אחידה, כל תלמיד יגדיר לעצמו את עוצמת הצבע. למשל חום כהה, שאני אגדיר כמספר 6 מתוך סקלה של 1-10, תלמיד אחר יגדיר כמספר 5 או 4. לכן סקלת צבעים אחידה תהווה גורם קבוע ומדד מהימן לכל מבצעי החקר.

עוד רעיון שיכול להעלות את מהימנות הניסוי היא כל תלמיד יגדיר את רמת הצבע ההתחלתית והסופית של צבע התפוח ויחשב את ההפרש בשינויי הצבע.

 
 

זו למשל סקלה שאפשר להוסיף לשאלת החקר, ולכל גוון לתת מספר וכך יהיה נירמול של התוצאות.

.- https://www.schemecolor.com/real-skin-tones-color-palette.php

אהבתי מאוד את השאלה המסכמת שמחברת את התופעה לחיי היום, מקשרת את המדע לתלמיד

כאן יש מידע נוסף לגבי האנזים פנול אוקסידאז

https://lbscience.org/2018/09/09/%D7%9C%D7%9E%D7%94-%D7%AA%D7%A4%D7%95%D7%97-%D7%9E%D7%A9%D7%97%D7%99%D7%9D/



History of edits
Edited BY: Diana Moadi Edit Date: 2019-12-10 21:26:07
Edited BY: Diana Moadi Edit Date: 2019-12-10 21:24:00
Edited BY: Diana Moadi Edit Date: 2019-12-03 17:28:43
Edited BY: Diana Moadi Edit Date: 2019-12-03 17:28:10
Edited BY: Diana Moadi Edit Date: 2019-12-03 16:46:22
Created By: Diana Moadi Edit Date: 2019-11-25 09:55:55