Concetti chiave
Biologia
Microorganismi
Microscopici
Metabolismo
Diossido di carbonio
Introduzione
Lo sapevate che il lievito secco è in realtà vivo? Aggiungete gli ingredienti giusti, e presto, la miscela diventa un frizzante e trasudante pasticcio di vita. Ma quali sono le condizioni necessarie perché questo accada? Di cosa ha bisogno il lievito per diventare attivo e prosperare? Prova questa attività scientifica per scoprirlo da solo!
Sfondo
I lieviti sono piccoli organismi microscopici – o microrganismi – che sono in realtà un tipo di fungo. Questo significa che sono più strettamente legati a un fungo che a piante e animali o batteri (questi ultimi sono anch’essi microrganismi). Queste piccole creature possono sembrare strane e diverse, ma la gente le ha usate per migliaia di anni per far lievitare il pane. Come funziona? Ha a che fare con il metabolismo dei lieviti, o, in altre parole, cosa mangiano e in cosa trasformano quel cibo.
Come noi, i lieviti devono ottenere il loro cibo dall’ambiente circostante per crescere e riprodursi – cioè, per fare altro lievito. Cosa mangiano? I lieviti si nutrono di zuccheri e amidi, che sono abbondanti nell’impasto del pane! Trasformano questo cibo in energia e come risultato rilasciano anidride carbonica. Questo processo è noto come fermentazione. Il gas di anidride carbonica prodotto durante la fermentazione è ciò che rende una fetta di pane così morbida e spugnosa. Le sacche di gas sono prodotte dai lieviti quando l’impasto viene fatto lievitare prima della cottura.
Materiali
- Tre bottiglie di plastica da due litri
- Cucchiaio per misurare
- Zucchero bianco da tavola
- Sale, bicarbonato o aceto
- Marcatore permanente (opzionale)
- Tazze per misurare
- Acqua di rubinetto calda
- Una pentola o ciotola di medie dimensioni, almeno due litri
- Sei pacchetti di lievito secco o una quantità equivalente da un barattolo
- Tre palloncini in lattice di dimensioni standard
- Orologio o timer
Preparazione
- Sciacquare bene ogni bottiglia con acqua e rimuovere le etichette.
- Aggiungi due cucchiai di zucchero a due delle tre bottiglie. Come pensi che lo zucchero influenzerà l’attività del lievito?
- A una delle bottiglie a cui hai aggiunto lo zucchero, aggiungi anche due cucchiai di sale, bicarbonato o aceto. Come pensi che l’aggiunta del sale, del bicarbonato o dell’aceto influenzerà l’attività del lievito?
- Durante l’esperimento, tieni traccia di ciò che hai aggiunto ad ogni bottiglia. Se necessario, puoi etichettare le bottiglie con un pennarello indelebile.
Procedura
- Riempi la pentola o la ciotola di medie dimensioni con almeno otto tazze di acqua di rubinetto molto calda. Regolare la temperatura dell’acqua calda proveniente dal rubinetto fino a quando non è quasi troppo calda per tenerci sotto le mani. Usa questa temperatura dell’acqua per riempire la pentola.
- Utilizzando l’acqua calda della pentola, riempi ogni bottiglia con circa due tazze e mezzo (o circa un terzo pieno). Rimettete il coperchio su ogni bottiglia e scuotetele accuratamente per sciogliere tutti gli ingredienti.
- Ad ogni bottiglia, aggiungete due pacchetti di lievito secco (o una quantità equivalente da un barattolo). Rimetti il coperchio su ogni bottiglia e agita delicatamente ognuna di esse per mescolare il lievito.
- Rimuovi ogni coperchio e stendi un palloncino completamente sull’apertura della bottiglia (su tutte le creste). Perché pensi che sia importante formare una chiusura ermetica con il palloncino sull’apertura della bottiglia?
- Lascia le bottiglie a riposare in un luogo caldo per 45 minuti. Tenere i palloncini fuori dalla luce diretta del sole. Come cambiano i palloncini nel tempo?
- Dopo 45 minuti, esamina le bottiglie e i palloncini. Quali palloncini si sono gonfiati? Quanto sono grandi l’uno rispetto all’altro? Notate qualche differenza nel contenuto delle bottiglie?
- In quale ambiente il lievito ha prodotto più anidride carbonica? Cosa ti dice questo sulle condizioni necessarie affinché la fermentazione del lievito abbia luogo?
- Extra: Potresti quantificare i risultati di questa attività usando un test di spostamento dell’acqua. Per fare questo, si potrebbe riempire completamente d’acqua un grande vaso, metterlo in un vassoio, una padella o una pentola più grande. Legate velocemente il palloncino che volete misurare senza far uscire il gas, e poi immergete il palloncino nell’acqua. Puoi misurare quanta acqua è traboccata dalla pentola nella vaschetta per determinare quanta acqua ha spostato il palloncino e, di conseguenza, il volume del gas di anidride carbonica all’interno del palloncino. Se quantifichi i tuoi risultati, esattamente quanto sono diverse le dimensioni dei palloncini?
- Extra: Un’altra condizione ambientale che può influenzare l’attività del lievito e il processo di fermentazione è la temperatura. Potresti esplorare questo aspetto preparando diverse bottiglie usando le stesse condizioni, e poi mettendo ogni bottiglia in un posto diverso con una temperatura diversa. Dopo 45 minuti, come variano le dimensioni dei palloncini?
- Extra: Potresti riprovare questa attività, ma la prossima volta concentrati su come l’uso di diversi tipi e fonti di zuccheri influisca sulla produzione di anidride carbonica. In che modo gli zuccheri provenienti da diversi succhi o da altre fonti influenzano la quantità di anidride carbonica prodotta?
Osservazioni e risultati
Il palloncino sulla bottiglia con solo lievito e acqua è rimasto sgonfio? Il palloncino sulla bottiglia con solo zucchero aggiunto si è gonfiato di più?
Quando i lieviti mangiano lo zucchero e lo trasformano in energia, producono anche anidride carbonica. Questo processo è noto come fermentazione. In questa attività, i palloncini sulle bottiglie avrebbero dovuto catturare l’anidride carbonica prodotta dai lieviti durante la fermentazione. Nella bottiglia che conteneva lieviti ma non zucchero, i lieviti non avevano cibo (cioè, zucchero) quindi il palloncino non avrebbe dovuto gonfiarsi. Nella bottiglia che conteneva lieviti e zucchero (ma non sale, bicarbonato o aceto), i lieviti avrebbero dovuto prosperare e produrre molta anidride carbonica, gonfiando chiaramente il palloncino. Quando è stato aggiunto il sale, il bicarbonato o l’aceto, i lieviti avrebbero dovuto produrre meno anidride carbonica, gonfiando il palloncino meno di quando è stato usato solo lo zucchero. Questo perché l’aggiunta di queste sostanze ha cambiato l’ambiente rendendolo meno ideale per i lieviti. In particolare, l’aggiunta di sale ha aumentato la salinità dell’ambiente, e l’aggiunta di bicarbonato o aceto ha cambiato il pH dell’ambiente, rendendolo rispettivamente più basico o acido, rispetto all’ambiente neutro fornito dalla semplice acqua.
Pulizia
Quando hai finito con questa attività, smaltisci i lieviti facendoli compostare o (con il permesso) gettandoli fuori da qualche parte. Non versare i lieviti nello scarico senza diluirli con acqua, perché potrebbero danneggiare i tubi quando si espandono.
Altro da esplorare
Fatti divertenti sui funghi: Fermentation, from Utah State University
Experiments with Acids and Bases, from Fun Science Gallery
Fun, Science Activities for You and Your Family, from Science Buddies
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Questa attività ti è stata proposta in collaborazione con Science Buddies