Single-Celled Science: Yeasty Beasties

Key concepts
Biology
Microorganisms
Microscopic
Metabolism
Carbon dioxide
Introduction
Wist je dat droge gist eigenlijk leeft? Voeg de juiste ingrediënten toe, en presto, het mengsel wordt een borrelende, sijpelende puinhoop van leven. Maar wat zijn de voorwaarden om dit te laten gebeuren? Wat heeft die gist nodig om actief te worden en te gedijen? Probeer deze wetenschappelijke activiteit om daar zelf achter te komen!
Achtergrond
Gisten zijn kleine, microscopische organismen – of micro-organismen – die eigenlijk een soort schimmels zijn. Dit betekent dat ze nauwer verwant zijn aan een paddestoel dan aan planten en dieren of bacteriën (de laatste zijn ook micro-organismen). Deze kleine beestjes klinken misschien vreemd en anders, maar mensen gebruiken ze al duizenden jaren om brood te laten rijzen. Hoe dat in zijn werk gaat? Het heeft te maken met het metabolisme van de gisten, of, met andere woorden, wat ze eten en wat ze van dat voedsel maken.
Zoals wij, moeten gisten hun voedsel uit hun omgeving halen om te groeien en zich voort te planten – dat wil zeggen, om meer gist te maken. Wat eten ze? Gisten voeden zich met suikers en zetmeel, die in overvloed aanwezig zijn in brooddeeg! Ze zetten dit voedsel om in energie en geven daarbij koolzuurgas af. Dit proces staat bekend als gisting. Het koolzuurgas dat tijdens de gisting ontstaat, maakt een sneetje brood zo zacht en sponzig. De gasbellen worden geproduceerd door gisten wanneer men het deeg laat rijzen voor het bakken.
Materialen

• Drie plastic tweeliterflessen
• Meetlepel
• Witte tafelsuiker
• Zout, zuiveringszout of azijn
• Permanente stift (facultatief)
• Meetbekers
• Warm kraanwater
• Een middelgrote pan of kom, minstens twee kwart liter
• Zes pakjes droge gist of een gelijke hoeveelheid uit een potje
• Drie latex ballonnen van standaardformaat
• Klok of timer

Voorbereiding

• Spoel elke fles goed uit met water en verwijder eventuele etiketten.
• Voeg twee eetlepels suiker toe aan twee van de drie flessen. Hoe denkt u dat de suiker de activiteit van de gist zal beïnvloeden?
• Voeg aan een van de flessen waaraan u suiker hebt toegevoegd, ook twee eetlepels zout, zuiveringszout of azijn toe. Hoe denk je dat het toevoegen van zout, zuiveringszout of azijn de activiteit van de gist zal beïnvloeden?
• Tijdens het experiment moet je bijhouden wat je aan elke fles hebt toegevoegd. Indien nodig, kunt u de flessen labelen met een permanente marker.

Procedure

• Vul de middelgrote pot of kom met ten minste acht kopjes zeer warm leidingwater. Regel de temperatuur van het warme water dat uit de kraan komt tot het bijna te heet is om uw handen onder te houden. Gebruik deze watertemperatuur om de pot te vullen.
• Met het warme water uit de pot vult u elke fles met ongeveer twee en een half kopje (of ongeveer een derde vol). Doe het deksel weer op elke fles en schud ze goed om alle ingrediënten op te lossen.
• Aan elke fles voegt u twee pakjes droge gist toe (of een gelijke hoeveelheid uit een potje). Doe het deksel weer op elke fles en schud ze voorzichtig om de gist erin te mengen.
• Haal elk deksel eraf en span een ballon helemaal over de opening van de fles (over alle ribbels). Waarom is het volgens u belangrijk om met de ballon de opening van de fles goed af te sluiten?
• Laat de flessen 45 minuten op een warme plaats rusten. Houd de ballonnen uit direct zonlicht. Hoe veranderen de ballonnen na verloop van tijd?
• Na 45 minuten onderzoekt u de flessen en de ballonnen. Welke ballonnen zijn opgeblazen? Hoe groot zijn ze vergeleken met elkaar? Zie je verschillen in de inhoud van de flessen?
• In welke omgeving heeft de gist de meeste kooldioxide gemaakt? Wat vertelt dit je over de omstandigheden die nodig zijn om gist te laten gisten?
• Extra: Je zou je resultaten van deze activiteit kunnen kwantificeren met behulp van een waterverplaatsingstest. Om dit te doen, zou je een grote pot volledig met water kunnen vullen, deze in een grotere schaal, pan of pot plaatsen. Bind de ballon die je wilt meten snel af zonder gas te laten ontsnappen, en dompel de ballon vervolgens onder in het water. U kunt meten hoeveel water uit de pan in de bak stroomt om te bepalen hoeveel water de ballon heeft verplaatst, en dus ook hoeveel kooldioxidegas er in de ballon zit. Als u uw resultaten kwantificeert, hoe verschillend zijn dan precies de afmetingen van de ballonnen?
• Extra: Een andere omgevingsconditie die de activiteit van gist en het gistingsproces kan beïnvloeden, is de temperatuur. Je zou dit kunnen onderzoeken door verschillende flessen onder dezelfde omstandigheden te bereiden, en vervolgens elke fles op een andere plaats met een andere temperatuur te zetten. Hoe variëren de ballonnen in grootte na 45 minuten?
• Extra: Je zou deze activiteit opnieuw kunnen proberen, maar de volgende keer alleen focussen op hoe het gebruik van verschillende soorten en bronnen van suikers de kooldioxideproductie beïnvloedt. Hoe beïnvloeden de suikers uit verschillende sappen of andere bronnen hoeveel kooldioxide er wordt geproduceerd?

Observaties en resultaten
Bleef de ballon op de fles met alleen gist en water niet opgeblazen? Werd de ballon op de fles met alleen toegevoegde suiker het meest opgeblazen?
Wanneer gisten suiker eten en omzetten in energie, produceren ze ook kooldioxide. Dit proces staat bekend als gisting. In deze activiteit moeten de ballonnen op de flessen kooldioxide hebben opgevangen die door de gisten tijdens de gisting is geproduceerd. In de fles die wel gisten maar geen suiker bevatte, hadden de gisten geen voedsel (d.w.z. suiker) en zou de ballon dus niet moeten zijn opgeblazen. In de fles met gisten en suiker (maar geen zout, zuiveringszout of azijn) zouden de gisten goed gedijt hebben en veel koolzuurgas hebben aangemaakt, waardoor de ballon duidelijk zou zijn opgeblazen. Wanneer zout, zuiveringszout of azijn werd toegevoegd, zouden de gisten minder kooldioxide moeten hebben gemaakt, waardoor de ballon minder zou zijn opgeblazen dan wanneer alleen suiker werd gebruikt. Dit komt doordat de toevoeging van deze stoffen de omgeving veranderde en minder ideaal maakte voor de gisten. Door de toevoeging van zout nam het zoutgehalte van de omgeving toe, en door de toevoeging van zuiveringszout of azijn veranderde de pH-waarde van de omgeving, waardoor deze respectievelijk meer basisch of zuur werd, vergeleken met de neutrale omgeving van gewoon water.
Sanering
Wanneer je klaar bent met deze activiteit, gooi je de gisten weg door ze te composteren of (met toestemming) ergens buiten te dumpen. Giet de gisten niet in de afvoer zonder ze met water te verdunnen, want ze kunnen leidingen beschadigen als ze uitzetten.
Meer om te ontdekken
Fun Facts About Fungi: Fermentatie, van Utah State University
Experimenten met zuren en basen, van Fun Science Gallery
Leuke wetenschappelijke activiteiten voor jou en je familie, van Science Buddies
Smakelijke beestjes, van Science Buddies

Deze activiteit wordt u aangeboden in samenwerking met Science Buddies