Key concepts
Biology
Microorganisms
Microscopic
Metabolism
Carbon dioxide
Introduction
Tiesitkö, että kuivahiiva on itse asiassa elävää? Lisää oikeat ainesosat, ja presto, seoksesta tulee kupliva, tihkuva elämän sotku. Mutta mitkä ovat ne olosuhteet, joita tämä vaatii? Mitä hiiva tarvitsee tullakseen aktiiviseksi ja menestyäkseen? Kokeile tätä tiedeaktiviteettia ja ota itse selvää!
Tausta
Hiivat ovat pieniä, mikroskooppisia organismeja – tai mikro-organismeja – jotka ovat itse asiassa eräänlaisia sieniä. Tämä tarkoittaa, että ne ovat läheisempää sukua sienille kuin kasveille ja eläimille tai bakteereille (joista jälkimmäiset ovat myös mikro-organismeja). Nämä pienet otukset saattavat kuulostaa oudoilta ja erilaisilta, mutta ihmiset ovat käyttäneet niitä jo tuhansia vuosia saadakseen leivän kohoamaan. Miten tämä toimii? Se liittyy hiivojen aineenvaihduntaan eli toisin sanoen siihen, mitä ne syövät ja miksi ne muuttavat tuon ruoan.
Hiivojen, kuten meidänkin, on saatava ravintoa ympäröivästä ympäristöstään kasvaakseen ja lisääntyäkseen eli tehdäkseen lisää hiivaa. Mitä ne syövät? Hiivat syövät sokereita ja tärkkelystä, joita on runsaasti leipätaikinassa! Ne muuttavat tämän ravinnon energiaksi ja vapauttavat sen seurauksena hiilidioksidikaasua. Tätä prosessia kutsutaan käymiseksi. Käymisen aikana syntyvä hiilidioksidikaasu tekee leivästä niin pehmeän ja pehmeän. Hiivat tuottavat kaasutaskuja, kun taikinan annetaan kohota ennen leivontaa.
Materiaalit
- Kolme kahden litran muovipulloa
- Mittalusikallinen ruokalusikallinen
- Valkoinen pöytäsokeri
- Suola, ruokasooda tai etikka
- Kestävä tussi (valinnainen)
- Mittakupit
- Lämmin vesijohtovesi
- Yksi keskikokoinen kattila tai kulho, vähintään kahden litran kokoinen
- Kuusi pakettia kuivahiivaa tai vastaava määrä purkista
- Kolme standardikokoista lateksia sisältävää ilmapalloa
- Kello tai ajastin
Valmistelu
- Huuhtele jokainen pullo huolellisesti vedellä ja poista mahdolliset etiketit.
- Lisää kahteen kolmesta pullosta kaksi ruokalusikallista sokeria. Miten luulet sokerin vaikuttavan hiivan toimintaan?
- Lisää yhteen niistä pulloista, joihin lisäsit sokeria, myös kaksi ruokalusikallista suolaa, ruokasoodaa tai etikkaa. Miten luulet suolan, ruokasoodan tai etikan lisäämisen vaikuttavan hiivan aktiivisuuteen?
- Kokeen aikana pidä kirjaa siitä, mitä lisäsit kuhunkin pulloon. Tarvittaessa voit merkitä pullot pysyvällä tussilla.
Menetelmä
- Täytä keskikokoinen kattila tai kulho vähintään kahdeksalla kupillisella hyvin lämmintä hanavettä. Säädä hanasta tulevan kuuman veden lämpötilaa, kunnes se on melkein liian kuumaa, jotta voit pitää käsiäsi sen alla. Käytä tätä veden lämpötilaa kattilan täyttämiseen.
- Täytä kattilasta tulevan lämpimän veden avulla kukin pullo noin kahdella ja puolella kupillisella (tai noin kolmanneksella täyteen). Laita kansi takaisin kuhunkin pulloon ja ravista niitä kumpaakin perusteellisesti, jotta kaikki ainesosat liukenevat.
- Lisää kuhunkin pulloon kaksi pakettia kuivahiivaa (tai vastaava määrä purkista). Laita kansi takaisin kunkin pullon päälle ja ravista kumpaakin varovasti hiivan sekoittamiseksi.
- Poista kunkin pullon kansi ja venytä ilmapallo kokonaan pullon aukon yli (kaikkien harjanteiden yli). Miksi mielestäsi on tärkeää, että ilmapallo muodostaa tiiviin tiivisteen pullon aukon päälle?
- Jätä pullot lepäämään lämpimään paikkaan 45 minuutiksi. Pidä ilmapallot poissa suorasta auringonvalosta. Miten ilmapallot muuttuvat ajan myötä?
- Tutki pulloja ja ilmapalloja 45 minuutin kuluttua. Mitkä ilmapallot ovat täyttyneet? Kuinka suuria ne ovat toisiinsa verrattuna? Huomaatko eroja pullojen sisällössä?
- Missä ympäristössä hiiva tuotti eniten hiilidioksidia? Mitä tämä kertoo olosuhteista, joita hiivan käyminen vaatii?
- Extra: Voisit kvantifioida tästä toiminnasta saamasi tulokset käyttämällä veden syrjäytymistestiä. Tätä varten voisit täyttää suuren kattilan kokonaan vedellä ja asettaa sen suuremmalle tarjottimelle, pannulle tai kattilaan. Sido nopeasti kiinni ilmapallo, jonka haluat mitata, päästämättä kaasua ulos, ja upota ilmapallo sitten veteen. Voit mitata, kuinka paljon vettä valui kattilasta tarjottimeen, jotta voit määrittää, kuinka paljon vettä ilmapallo syrjäytti ja näin ollen myös ilmapallon sisällä olevan hiilidioksidikaasun määrän. Jos määrität tuloksesi, kuinka paljon ilmapallojen koot täsmälleen eroavat toisistaan?
- Extra: Toinen ympäristöolosuhde, joka voi vaikuttaa hiivan toimintaan ja käymisprosessiin, on lämpötila. Voit tutkia tätä valmistamalla useita pulloja käyttäen samoja olosuhteita ja sijoittamalla sitten jokaisen pullon eri paikkaan, jossa on eri lämpötila. Miten ilmapallojen koko vaihtelee 45 minuutin kuluttua?
- Extra: Voisit kokeilla tätä toimintaa uudelleen, mutta seuraavalla kerralla keskity vain siihen, miten erilaisten sokerityyppien ja -lähteiden käyttö vaikuttaa hiilidioksidin tuotantoon. Miten eri mehuista tai muista lähteistä peräisin olevat sokerit vaikuttavat siihen, kuinka paljon hiilidioksidia syntyy?
Havainnot ja tulokset
Pysyikö pelkkää hiivaa ja vettä sisältävän pullon ilmapallo puhkeamatta? Paisuiko ilmapallo pullossa, johon oli lisätty vain sokeria, eniten?
Kun hiivat syövät sokeria ja muuttavat sen energiaksi, ne tuottavat myös hiilidioksidia. Tätä prosessia kutsutaan käymiseksi. Tässä tehtävässä pulloissa olevien ilmapallojen olisi pitänyt sitoa hiilidioksidia, jota hiivat tuottavat käymisen aikana. Pullossa, joka sisälsi hiivoja mutta ei sokeria, hiivoilla ei ollut ravintoa (eli sokeria), joten ilmapallon ei olisi pitänyt täyttyä. Pullossa, joka sisälsi hiivoja ja sokeria (mutta ei suolaa, ruokasoodaa tai etikkaa), hiivojen olisi pitänyt kukoistaa ja tuottaa paljon hiilidioksidia, jolloin ilmapallo olisi selvästi täyttynyt. Kun pulloon lisättiin suolaa, ruokasoodaa tai etikkaa, hiivojen olisi pitänyt tuottaa vähemmän hiilidioksidia, jolloin ilmapallo olisi täyttynyt vähemmän kuin silloin, kun pullossa oli vain sokeria. Tämä johtuu siitä, että näiden aineiden lisääminen muutti ympäristöä ja teki siitä hiivoille vähemmän ihanteellisen. Erityisesti suolan lisääminen lisäsi ympäristön suolapitoisuutta, ja ruokasoodan tai etikan lisääminen muutti ympäristön pH:ta tehden siitä emäksisemmän tai happamamman verrattuna pelkän veden tarjoamaan neutraaliin ympäristöön.
Puhdistus
Kun olet lopettanut tämän aktiviteetin, hävitä hiivat kompostoimalla ne tai (luvalla) heittämällä ne jonnekin ulos. Älä kaada hiivoja viemäriin laimentamatta niitä vedellä, sillä ne voivat laajentuessaan vahingoittaa putkia.
Lisää tutkittavaa
Fun Facts About Fungi: Fermentation, Utah State University
Experiments with Acids and Bases, Fun Science Gallery
Fun, Science Activities for You and Your Family, Science Buddies
Yeasty Beasties, Science Buddies
Yeasty Beasties, Science Buddies