Kemičar u kući (#71): zrelo voće, prezrelo voće – etilen-voće

U serijalu „Kemičar u kući“ objavljujemo kemijske zanimljivosti iz svakodnevnog života. Želimo vam pokazati kako znanje kemije može svakome, pa i ne-kemičaru, pomoći u svakodnevnom životu.

Nenad Raos nedjelja, 23. listopada 2022. u 06:00

Prvi sam susret s etilenom imao u dobi od 15 godina, u ona (za neke) davna vremena kada se najednostavniji nezasićeni ugljikovodik, eten, još zvao etilen i nikako drugačije te je pripadao razredu olefina, a ne alkena. Pokus koji sam radio bio je posve jednostavan: prevodio sam alkoholne pare preko ugrijane glinice (Al2O3), koja se tada prodavala kao sredstvo za pranje, točnije ribanje posuđa. Drugi, neizravni susret s tim ugljikovodikom imao sam poslije mnogo godina kada sam istraživao komplekse bakra s 1-aminociklopropan-1-karboksilnom kiselinom (ACC) i od te aminokiseline neobične strukture dobio kristale još neobičnije strukture. (U stanicama biljaka i životinja nema samo 20 aminokiselina, to su samo one koje izgrađuju proteine – ima ih na stotine.) Od te cikličke aminokiseline nastaje u biljkama etilen koji opet služi kao biljni hormon.

Upravo je fascinantno da biljka treba napraviti nešto tako složeno kao što je molekula ACC da bi dobila nešto tako jednostavno kao što je molekula etena (etilena). Eten je naime najjednostavniji nezasićeni ugljikovodik. Formula mu je C2H4 ili CH2=CH2. To je plin karakterističnog, slatkastog okusa i mirisa (koji mi je ostao u nosu još od moje 15. godine!), velišta -104 oC, koji se lako miješa sa zrakom jer oba plina, etilen i zrak, imaju praktički jednaku gustoću. Etilen je važan za čovjeka – jer od njega se proizvodi sve i sva, a ponajviše polietilen (PE) – a još više za biljku. Bez etilena biljka nikad ne bi sazrela.

I kao što je tehnologija kemijskih proizvoda od etilena komplicirana (etilen-glikol, etilen-oksid, etanol...) isto je, ako ne i više, komplicirana njegova biokemija, njegova biosinteza i fiziologija, djelovanje na biljku. Biljke imaju barem šest vrsta receptora za etilen, a u njegovoj ekspresiji sudjeluje mnoštvo gena. No ono što je najvažnije reći s praktičkog gledišta je da etilen ima dva načina djelovanja na biljku, Sustav 1 i Sustav 2.

Da ne mučim čitateljima sa shemama i formulama, reći ću samo da Sustav 1 djeluje kad biljka raste, dok se razvija. Biljka nastoji održati normalnu razinu etilena u svojim stanicama, nastoji održati homeostazu. To znači da ako biljci dajemo etilen izvana, ona će ga prestati proizvoditi. Isto tako, ako biljci dajemo inhibitor (o tome ćemo poslije), ona će njegovo djelovanje pokušati suzbiti proizvodnjom etilena. Nasuprot tome, Sustav 2 je autokatalitički. To znači da dodatak etilena potiče biljku da ga još više sama proizvodi. Inhibitori pak djeluju onako kako trebaju djelovati, što znači da sprječavaju djelovanje etilena, tj. sazrijevanje. Ovaj drugi sustav, Sustav 2, je aktivan kada biljka više ne raste, drugim riječima kad plod uberemo s grane (Sustav 2 aktivira nedostatak vode ili vlage u zraku).

Ova spoznaja, spoznaja o djelovanju etilena, posebice u Sustavu 2, ima dalekosežne posljedice. Još su stari narodi (Egipćani i Kinezi) znali da voće bolje sazrije ako je u blizini nečega što proizvodi etilen (to još nisu znali), naime zrelog voća. Europljani su to otkrili tek 1864. godine s uvođenjem plinske rasvjete; zapazili su naime da u blizini plinskih instalacija biljke brže zriju. Otkriće etilena kao biljnog hormona uslijedilo je međutim tek 1901. godine zaslugom ruskog botaničara Dmitrija Neljubova. I evo, sada znamo: biljni plodovi zriju i bez grane ako u zraku ima etilena. Je li to dobro ili nije?

Sve ovisi...  Ovisi o tom želimo li sačuvati ubrane plodove od propadanja, od prezrijevanja i truljenja, ili pak hoćemo postići da oni sazriju u skladištu nakon što smo ih još nezrele ubrali. Ovo drugo može se postići već s malim udjelom etilena u zraku (0,1 – 1 ppm). No želimo li da nam plodovi dugo traju, trebamo paziti da se prostorija u kojoj se oni nalaze dobro prozračuje da bi se uklonio etilen koji plodovi sami proizvode.

Koliko proizvode? To opet ovisi o biljci i načinu na koji se plod čuva. Trešnje, grožđe, jagode i šipak proizvode vrlo malo etilena, što znači da ne sazrijevaju u skladištu tako brzo poput jabuke, marelice, zreli avokado, kruške i šljive koje ga proizvode najviše. Proizvodnja etilena usto ovisi o temperaturi (viša temperatura – više etilena), a povećavaju je i oštećenja ploda. Iz toga nije teško zaključiti zašto neko voće lakše sazrijeva stajanjem, a drugo ne.

 Etilen se može, kao što rekoh, uklanjati provjetravanjem skladišnih prostora, no da bi se spriječilo prezrijevanje plodova sigurnije ih je obraditi inhibitorima. Najpraktičniji (jeftin, netoksičan itd., itd.) inhibitor pripada skupini nezasićenih ugljikovodika, poput etena, i ima cikličku strukturu poput prekursora tog biljnog hormona, aminokiseline ACC. Sustavno mu je kemijsko ime 1-metilcilopropen, kratica 1-MCP, a treba spomenuti i imena pod kojima se prodaje, EthylBlock i SmartFresh. No za čitatelja ovih mrežnih stranica najvažnije je znati da voću prijeti opasnost od drugog voća. Jer jedan plod potiče sazrijevanje drugog zbog kemijskog spoja jednostavne strukture, no složenog djelovanja – etilena.

Nenad Raos je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik, sada u mirovini. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti pišući za časopise Prirodu (kojoj je sedam godina bio i glavni urednik), Čovjek i svemir, ABC tehnike, Smib, Modru lastu te, naravno, Bug online. Autor je više stručnih  i 13 znanstveno-popularnih knjiga, a ove godine mu izlazi još jedna, „Kemija – muza arhitekture“, koju je napisao u koautorstvu s arhitektom Zvonkom Pađanom. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.



HI-FI EXPERIENCE WEEK

KEF

Od 28.11. do 16.12. 2022. posjeti našu slušaonu na Zagrebačkom Velesajmu i uživaj u KEF Wireless aktivnim zvučnicima.

Kupi

Hibridno integrirano pojačalo

VINCENT SV-737

Bluetooth, WiFi, 20 Hz - 20 kHz, > 90 dB, 47 kOhm, 590 W, WAV, FLAC, APE, LPCM, MP3, ACC, AC3, WMA, 6 x stereo RCA, 2 x Optical, 2 x Coaxial.

24.999 kn 3.317,94 € Kupi

Wireless podni zvučnici

KEF LS60

Visokokvalitetan streaming, Wi-Fi, Apple AirPlay 2, Google Chromecast, Roon Ready, Bluetooth, Spotify, Tidal, Deezer, 26 Hz - 36 kHz, 111 dB.

49.999 kn 6.636,01 € 52.699 kn Kupi