Текст книги "Почему у пингвинов не мерзнут лапы? И еще 114 вопросов, которые поставят в тупик любого ученого"

Чем пахнет?

«Почему у собак черные носы?»

Рейчел Колин, 11 лет

Юдло, Квинсленд, Австралия

У подавляющего большинства собак действительно черные носы, но не у всех. Носы собак таких пород, как выжлец и веймарская гончая, по цвету подходят к шерсти – рыжей и серебристой соответственно, у щенков многих пород носы поначалу бывают розовыми и темнеют с возрастом. У меня была шотландская овчарка, ноздри которой изнутри остались розовыми до конца жизни.

Черный цвет защищает носы собак от солнечных ожогов. Остальное тело защищено шерстью, а носы, будь они светлыми, целыми днями были бы открыты солнечным лучам. Собакам с розовыми носами, бесшерстным породам и собакам с очень редкой шерстью на ушах требуется защита от солнца, как и людям на открытом воздухе, иначе собаки рискуют получить ожоги или заболеть раком.

Вдобавок многие собаководы давно решили, что для большинства пород единственный приемлемый цвет носа – черный. Это решение было принято в основном из эстетических соображений, однако оно до сих пор действует в качестве критерия отбора для заводчиков породистых собак. Таким образом человек руководит процессом эволюции, в котором уже давно наметилась естественная тенденция к преобладанию черных носов.

Джулия Экклар

Траффорд, Пенсильвания, США

Черная кожа собачьего носа содержит пигмент меланин в его темно-коричневой и черной эумеланиновой формах. Клетки меланоциты, которые вырабатывают пигмент, хранят его в клетках кожи, под воздействием солнца темнеющей еще сильнее. Меланин в клетках кожи защищает клеточную ДНК от мутаций, вызванных ультрафиолетовым излучением солнца.

Джон Ричфилд

Сомерсет Уэст, Южная Африка

4. Еда и напитки

Банановые доспехи

«В холодильнике кожура бананов темнеет быстрее, чем в обычном помещении, но сами плоды остаются вполне съедобным. Я думал, они темнеют от окисления, но тогда почему в холоде оно происходит быстрее?»

Алан Уолтерс

Кардифф, Великобритания

Я не рекомендовал бы хранить бананы в холодильнике. Как у всех живых организмов, плотность клеточных оболочек бананов приспособлена к тому, чтобы соответствовать нормальной для бананов температуре. Это достигается путем варьирования количества ненасыщенных жирных кислот в липидах оболочек: чем холоднее банан, тем выше содержание ненасыщенной жирной кислоты и тем более оболочка подвержена порче при данной температуре. Если переохладить плод, клеточные оболочки просто станут слишком вязкими и утратят способность отделять друг от друга клетки и их компоненты. Следовательно, ферменты и субстраты, которые в обычном состоянии разделены, перемешаются.

Вне холодильника перезрелый плод темнеет по тем же причинам, но в этом случае распад оболочек происходит в процессе общего старения растительной ткани. Повреждения, вызванные хранением в холоде фруктов, предназначенных на продажу, представляют серьезную проблему для экспортеров тропических плодов, в то время как фрукты умеренного климата, например яблоки и груши, можно спокойно хранить при температуре, близкой к точке замерзания. Интересно, какие бананы вкуснее – те, что хранились в холодильнике или в помещении? Поскольку помидоры – тоже субтропический плод, класть их в холодильник я опять-таки не советую.

Алистер Макдугал

Институт пищевых исследований,

Норидж, Норфолк, Великобритания

Многие фрукты в холодильнике хранятся дольше, но большинству тропических и субтропических плодов, особенно бананам, холод вреден. Идеальная температура для бананов 13,3 °C. При температуре ниже 10 °C банан портится быстрее из-за выделения ферментов, кожура может почернеть за одну ночь, мякоть и кожура размягчаются. Вытекание ферментов из клеточных хранилищ вызвано увеличением проницаемости клеточных оболочек. Процесс регулирует этиленовый газ: он управляет созреванием, реакцией на холод и на нападение паразитов.

Два фермента, вызывающих распад основных полимеров, отвечающих за клеточную структуру растения, – целлюлаза и пектинэстераза. Под их воздействием распадаются целлюлоза и пектин соответственно. При размягчении мякоти банана происходит также распад крахмалов под воздействием ферментов типа амилазы.

Почернение кожуры вызывает еще один фермент – полифенилоксидаза (ПФО). Это кислородозависимый фермент, который полимеризует естественные фенолы банановой кожуры, превращая их в полифенолы, сходные по структуре с меланином, образующимся в загоревшей на солнце человеческой коже.

Кислота ингибирует ПФО, именно поэтому яблокам не дают темнеть, сбрызгивая их лимонным соком. У бананов низкая кислотность, возможно, поэтому они темнеют так быстро. И наконец, потемнение кожуры можно замедлить, если покрыть банан воском, препятствующим проникновению в ткани кислорода.

М. В. Уэринг

Брейнтри, Эссекс, Великобритания

В дополнение к предыдущему ответу: да, потемнение – реакция окисления. Да, она начинается при охлаждении. Но пониженная температура не ускоряет реакцию окисления у бананов.

Бананы любят жаркий климат, оболочки их клеток повреждаются при хранении в холодильнике. Повреждение оболочек вызывает утечку таких фенольных аминов, как допамин, который обычно присутствует в вакуолях клеток кожуры банана, и реакцию этих аминов с окисляющими ферментами (ПФО). Затем допамин может окислиться под воздействием атмосферного кислорода, образуются бурые полимеры, служащие защитным барьером. Начавшуюся из-за повреждения охлажденных оболочек реакцию потемнения может ускорить тепло.

В порядке эксперимента положите банановую кожуру в холодильник на несколько часов. Она останется светлой, потому что, несмотря на разрушение клеточных оболочек от мороза, оксидаза при таких низких температурах не действует. Затем дайте кожуре полежать всю ночь при комнатной температуре: поскольку допамин окислится, кожура станет угольно-черной. Контрольную кожуру храните всю ночь при комнатной температуре: она останется светлой, потому что оболочки вакуолей не пострадают.

Стивен Фрай

Университет Эдинбурга, Великобритания

Белый напиток

«Почему напитки, в состав которых входит анис, например перно или самбука, белеют при добавлении воды?»

Александер Хеллеманс

Амстердам, Нидерланды

Анисовые напитки обязаны своим вкусом ароматическим соединениям – терпенам. Терпены растворяются в спирте, но не в воде. Алкоголя крепостью 40 % достаточно, чтобы растворить терпены, но если напиток смешивают с водой, терпены вытесняются из раствора и образуют молочную суспензию.

Напиток абсент на основе полыни, в настоящее время запрещенный в ряде стран из-за токсичности, дает еще более впечатляющую зеленую суспензию. Терпены – основной компонент множества резких растительных запахов и вкусов, в том числе лимонного сорго и тимьяна.

Томас Ламли

Ньютаун, Новый Южный Уэльс, Австралия

Прозрачный камень

«Как заморозить прозрачный лед? В кубиках льда из моей морозилки всегда присутствуют пузырьки. Я фильтрую воду, использую только кипяченую, но лед никогда не выглядит таким, как в рекламе скотча».

Филип Сасмен

Университет Монаш, Виктория, Австралия

В домашних морозильниках лед неизбежно получается непрозрачным потому, что в воде из-под крана содержится растворенный воздух (около 0,003 % от общего веса). Когда вода в ванночке для льда замерзает, по краям отсеков образуются кристаллы. Они из чистого льда и почти не содержат воздуха, поскольку растворимость воздуха внутри льда очень низкая, а под ним в воде он все еще содержится в жидком виде.

Когда концентрация воздуха в воде достигает 0,0038 % от общего веса, а температура падает до –0,0024 °C, жидкость утрачивает способность содержать воздух, начинается новая реакция. По мере замерзания воды воздух вытесняется из нее. Естественное состояние воздуха при данной температуре и давлении – газообразное, поэтому он образует пузырьки во льду.

Коммерческие аппараты для производства льда делают красивый прозрачный лед, пропуская постоянный поток воды между замораживающими металлическими выступами или над замораживающими металлическими ванночками. При этом часть воды замораживается, а остальную сливают, потому что концентрация воздуха в ней резко возрастает. Когда лед становится достаточно толстым, выступы или ванночки нагревают, чтобы отделить прозрачный, кристально-чистый лед, который вполне достоин съемки в рекламе.

Увы, без такого аппарата автору вопроса не изготовить прозрачные кубики льда.

Эндрю Смит

Ньюкасл-апон-Тайн, Великобритания

Наибольшую плотность вода имеет при температуре около 4 °C. При более низкой температуре вода становится менее плотной и приближается к точке замерзания.

Воздушные пузырьки образуются во льду, когда остывание воды происходит слишком быстро, поэтому в разных слоях воды температура различается. Обычно лед образуется сначала на поверхности воды, потому что более теплая и плотная вода уходит вниз и остается под слоем формирующегося льда.

Вдобавок верхний слой обычно находится в контакте с холодным воздухом. То же самое происходит при замерзании воды в озере. Разная скорость расширения в толще воды неизбежно приведет к появлению пузырьков воздуха, которые не смогут всплыть, потому что на поверхности уже образовалась ледяная корка.

Чтобы избежать появления пузырьков, необходимо охлаждать воду очень медленно, без больших перепадов температуры, вызывающих разное расширение. При медленном охлаждении воздуху хватает времени, чтобы всплыть на поверхность и испариться прежде, чем воду покроет слой льда.

Хань Ин Лоук

Эдинбург, Великобритания

Если вам не удалось изготовить прозрачный лед даже из кипяченой воды, возможно, все дело в фильтрации и кипячении. Например, газ может быть растворен в воде даже после кипения, жесткую воду понадобится деионизировать, чтобы очистить от газа.

Кроме того, при остывании воды полезно ограничить доступ воздуха к ней, например закрыть сосуд пищевой пленкой. Постарайтесь дойти до точки замерзания, охлаждая воду медленно, сверху вниз, может быть, в полистироловой емкости, закрытой сверху пленкой. Не пользуйтесь вакуумными емкостями, поскольку стекло – слишком хрупкий материал.

Хотя количество вымерзающего газа не зависит от метода замораживания, постепенное достижение температуры замерзания позволяет получить хороший толстый кусок прозрачного льда. Со временем начнет появляться мутный лед, тогда процесс можно будет остановить.

Джон Ричфилд

Деннесиг, Южная Африка

В воде содержатся растворенные газы. Когда вода замерзает, газ вытесняется из нее и образует пузырьки, которые остаются во льду и придают ему непрозрачный вид.

Чтобы сделать прозрачный лед, необходимо взять не холодную, а теплую воду, поскольку в ней содержится меньше растворенного газа. Кроме того, попробуйте уменьшить мощность морозильной камеры, чтобы газ успевал выходить из воды в процессе замерзания. Я попробовал этот способ и убедился в его эффективности.

Габриэль Соуза

Кембридж, Великобритания

Боюсь, автора вопроса соблазнила профессиональная фотография из тех, на которых в скотче лежат вырезанные вручную кубики плексигласа, изображающие лед. Плексигласом заменяют лед потому, что в ярко освещенной студии он быстро растает. Присмотревшись, автор вопроса заметит также на менисках других напитков мелкие стеклянные пузырьки из тех, которые не исчезают в нужный момент.

Мартин Хасуэлл

Бристоль, Великобритания

Через край

«Если налить игристое вино или пиво в сухой бокал, оно вспенится. Если бокал влажный, этого не произойдет. Если налить немного игристого вина в бокал так, чтобы оно вспенилось и пена дошла до краев, затем дать пене осесть, можно быстро долить бокал до краев, зная, что пена не потечет через край. Почему?»

Х. Сидней Кертис

Хауторн, Квинсленд, Австралия

Пиво, игристые вина и другие шипучие напитки – жидкости, чрезмерно насыщенные газом. В термодинамике известны газы, образующие пузырьки в растворенном состоянии. Их количество зависит от температуры воды и атмосферного давления.

Давление этих пузырьков может достигать 30 атмосфер при диаметре всего 0,1 микрометра. Поскольку растворимость газов увеличивается с ростом давления (закон Генри), газ снова переходит в растворенную форму так же быстро, как вышел из нее.

Пузырьки могут образовываться вокруг частиц пыли, неровностей поверхности и царапин. Эти очаги – гидрофобные, в них возникают воздушные карманы, которые разрастаются сначала без формирования мелких пузырьков. После достижения критического размера воздушный карман лопается и превращается в выгнутый пузырь, радиус кривизны которого достаточно велик, чтобы предотвратить самосхлопывание.

Д.П. Мейтленд

Кафедра теоретической и прикладной биологии,

Университет Лидса, Западный Йоркшир, Великобритания

Кроме того, здесь наблюдается каскадный эффект. Когда количество пузырьков достигает определенного критического числа на единицу объема, само по себе это создает физический дисбаланс и приводит к появлению новых пузырьков.

Очагами образования пузырьков могут стать различные шероховатости. Мельчайшие кристаллы солей (например, сульфата кальция) остаются на стенках бокала, если его сушили на воздухе методом испарения, после того, как ополоснули жесткой водой. Если бокал вытерли посудным полотенцем, на стенках остались частицы волокон хлопка. Пыль может осесть в бокал, если он постоит вертикально достаточное время. А мелкие царапины присутствуют на внутренней поверхности всех бокалов, кроме самых новых.

Когда внутри бокал влажный, все кристаллы солей растворяются, любые частицы волокон уже не служат очагами пенообразования. Но почти вся пыль и царапины остаются на прежнем месте. Однако они уже будут смочены жидкостью, а новая порция жидкости, насыщенной газом, достигнет их очень медленно, в процессе диффузии. Пузырьки все равно будут появляться, но с такой скоростью, что каскадный эффект уже не возникнет. В итоге пена не перельется через край.

Аллан Дидс

Дейвентри, Нортгемптоншир, Великобритания

Чтобы продемонстрировать описанное выше, возьмите бокал и старательно смажьте его изнутри растительным маслом, которое лучше покрывает поверхность, чем вода. Затем налейте в бокал газированный напиток, например лимонад. Вспенивание будет нулевым или минимальным. Добавьте несколько миллионов очагов вспенивания в виде столовой ложки сахарного песка, и образование пены будет подобно извержению вулкана.

Рональд Бленкинсоп

Уэстклифф-он-Си, Эссекс, Великобритания

Благодаря современным технологиям производства бокалы получаются настолько идеальными, что некоторые производители намеренно делают на стенках шероховатости, особенно на пивных кружках, чтобы в напитке образовывалось достаточно пузырьков и пена доходила до самого края.

Тони Флури

Ипсвич, Суффолк, Великобритания

Луковое горе

«Что это за раздражающее вещество, от которого льются слезы, когда режешь лук? Есть ли какой-нибудь способ избежать слез?»

Стивен Митчелл

Редрут, Корнуолл, Великобритания

В составе лука и чеснока есть производные серосодержащих аминокислот. При нарезке лука одно из этих соединений, S-1-пропенилцистеин-сульфоксид, ферменты преобразуют в летучий пропантиал S-оксид – луковый слезоточивый газ.

При контакте с водой, в данном случае в глазах, это вещество подвергается гидролизу и разлагается на пропанол, серную кислоту и сероводород. Выделяя слезы, глаза пытаются растворить кислоту. Но аромат лука, возникающий при тепловой обработке, – заслуга тех же серных соединений.

Чтобы избежать слез, можно посоветовать один из следующих способов: не употреблять в пищу лук (но при этом вы лишитесь аппетитного аромата), носить очки типа «консервы» (но выглядеть вы будете глуповато), нарезать лук под водой (но при этом смоется вкусный запах) или перед тем, как нарезать лук, вымыть его и не вытирать.

Бернд Эгген

Эксетер, Девон, Великобритания

Если не хотите лить слезы, выждите максимально возможное время, чтобы раздражающее вещество рассеялось. Самый очевидный способ – стоять на расстоянии вытянутых рук от луковицы. Полезно также отклоняться от лука, а не наклоняться над ним.

Еще один способ уменьшить слезотечение – дышать ртом. Вместо того чтобы создавать движущийся через нос к глазам поток воздуха, насыщенный раздражающим веществом, дышите ртом: воздух будет поступать непосредственно в легкие, а при выдохе – отгонять луковый запах от лица.

Чтобы случайно не сделать вдох носом, зажмите в зубах металлическую ложку. При этом воздух будет проходить между зубами, а когда у нас открыт рот, мы дышим преимущественно им, а не носом. Я обнаружил, что держать перевернутую ложку особенно удобно и эффективно, но не знаю, как можно объяснить это с научной точки зрения.

К. Берк

Фарнхем, Суррей, Великобритания

Я убедилась, что контактные линзы предохраняют глаза от раздражающего вещества при нарезании лука.

Илейн Даффин

Кигли, Западный Йоркшир, Великобритания

Нарезая лук, надо положить под верхнюю губу ломтик лимона. Смотрится неприглядно, зато не приходится лить слезы.

Шейла Рассел

Стейнс, Миддлсекс, Великобритания

Могу подсказать старую хитрость: держать между зубами кубик сахара, который впитывает раздражающее вещество. Действует не только сахар, но и серные спички, хотя сейчас ими пользуются редко.

Мишель Тюрио

Женева, Швейцария

Нарезая лук, держите между губами кусочек хлеба, например четверть ломтика. Моих родных научил этому в 60-х годах ХХ века в Танзании наш повар Виктор Мапунда из Малави.

Джон Нурвик

Лондон, Великобритания

Вопрос стиля

«Нам говорили, что красному вину надо дать “продышаться”, чтобы улучшились его аромат и вкус, а потом пить. Рискую прослыть плебеем, но все-таки: не проще ли будет вылить вино в шейкер для коктейлей, поболтать секунд десять и дать пене осесть?»

Крис Джек

Лондон, Великобритания

Вину дают «продышаться», чтобы летучие и ароматические вещества начали испаряться: это помогает нам прочувствовать букет. Взбалтывание напитка в шейкере – совсем другое дело. Напиток в шейкере содержит газ, он насыщен кислородом. В окисленном виде вино имеет совсем другой вкус.

В некоторых случаях вкус может оказаться приятным. Но если вы окислите вино, получится уксус, который вряд ли придется вам по вкусу. Следовательно, истинная причина указаний вроде «смешать, не взбалтывать» зависит от того, что у вас в бокале.

Пол Маврос

Университет Аристотеля,

Фессалоники, Греция

Причины, которыми раньше объясняли необходимость декантации красных вин, в последние несколько лет изменились. Все дело в двух обстоятельствах: развитии технологии виноделия и вкусе вина.

Изначально вино декантировали для того, чтобы отделить от органического осадка, скоплений виннокаменной кислоты, таниновых соединений, микрочастиц, присутствовавших в отжатом виноградном соке, белковых веществ, образующихся при выдерживании вина.

Поскольку размеры этих частиц варьируются от очень мелких до микроскопических, а их плотность немногим выше плотности самого вина, согласно закону Стокса, при случайном взбалтывании содержимого бутылки оседание этих частиц на дно будет происходить чрезвычайно медленно.

Великолепное механическое устройство, декантер, для того и существует, чтобы очень медленно наклонять бутылку, не взбалтывая в ней осадок.

Совсем иная причина, требующая декантации, – аэрирование вина, благодаря которому раскрываются вторичные элементы букета. Если традиционные старые вина могут отчасти лишиться аромата из-за интенсивной аэрации и быстро приобрести застоялый запах, декантация с целью аэрации способствует развитию вкуса молодых вин или вин, выдержанных в дубовых бочках; соотношение первичных и вторичных компонентов аромата у этих вин совсем другое.

В Италии, где много прогрессивных виноделов экспериментируют с новыми купажами и методами выдерживания, под декантацией нередко подразумевают выливание содержимого бутылки в графин-декантер. При этом возникает хаотическое вихревое движение с интенсивным перемешиванием воздуха и вина.

В руках опытного и самоуверенного сомелье такая процедура может превратиться в эффектное зрелище. Эта причина декантации получила логическое развитие: современные стеклянные декантеры в Италии стали делать плоскими, что обеспечивает максимальное взаимодействие вина и воздуха и усиливает аэрирование.

Оливер Строб

Базель, Швейцария

Принято считать, что красное вино должно иметь естественную температуру при употреблении, а поскольку его зачастую хранят в относительно прохладных помещениях (близко к полу), вину дают «продышаться» в первую очередь для того, чтобы повысить его температуру.

Но естественная температура воздуха в Великобритании обычно низковата, а красное вино особенно приятно пить при температуре 30 °C. Поместите бутылку красного вина в микроволновку на 50–60 секунд (в зависимости от времени года) на большой мощности: это поможет добиться желаемого эффекта без необходимости ждать, когда вино «продышится». Не забудьте только снять колпачок из фольги и выдернуть пробку. Альтернативный способ – взбалтывание вина в шейкере для коктейлей– приведет к образованию различных продуктов окисления, в том числе уксуса, что отрицательно скажется на вкусе.

М. В. Уэринг

Брейнтри, Эссекс, Великобритания

Только химики употребляют красное вино при температуре 30 °C. Наши эксперты по винам рекомендуют примерно 17 °С. – Ред.