Kluczowe pojęcia
Biologia
Mikroorganizmy
Mikroskopijne
Metabolizm
Dwutlenek węgla
Wprowadzenie
Czy wiesz, że suche drożdże są w rzeczywistości żywe? Dodaj odpowiednie składniki i presto, mieszanka staje się bąbelkową, sączącą się plątaniną życia. Ale jakie warunki są wymagane, aby to się stało? Co jest potrzebne drożdżom, aby stały się aktywne i dobrze się rozwijały? Spróbuj tego zadania naukowego, aby dowiedzieć się samemu!
Tło
Drożdże są maleńkimi, mikroskopijnymi organizmami – mikroorganizmami – które w rzeczywistości są rodzajem grzyba. Oznacza to, że są one bliżej spokrewnione z grzybami niż z roślinami i zwierzętami lub bakteriami (te ostatnie są również mikroorganizmami). Te małe stworzenia mogą wydawać się dziwne i inne, ale ludzie używają ich od tysięcy lat, aby chleb mógł wyrosnąć. Jak to się dzieje? Ma to związek z metabolizmem drożdży, lub, innymi słowy, z tym co jedzą i w co zamieniają ten pokarm.
Tak jak my, drożdże muszą otrzymywać pożywienie z otaczającego je środowiska, aby rosnąć i rozmnażać się – to znaczy, aby produkować więcej drożdży. Co jedzą? Drożdże żywią się cukrami i skrobią, których pełno jest w cieście chlebowym! Zamieniają one ten pokarm w energię i w rezultacie uwalniają dwutlenek węgla. Proces ten znany jest jako fermentacja. To właśnie gazowy dwutlenek węgla wytwarzany podczas fermentacji sprawia, że kromka chleba jest tak miękka i gąbczasta. Kieszenie gazowe są wytwarzane przez drożdże, kiedy ciasto może rosnąć przed pieczeniem.
Materiały
- Trzy plastikowe dwulitrowe butelki
- Łyżka miarowa
- Biały cukier stołowy
- Sól, soda oczyszczona lub ocet
- Marker permanentny (opcjonalnie)
- Kubki miarowe
- Ciepła woda z kranu
- Jeden średniej wielkości garnek lub miska, co najmniej dwie kwarty
- Sześć paczek suchych drożdży lub równoważna ilość ze słoika
- Trzy standardowej wielkości balony lateksowe
- Zegar lub minutnik
Przygotowanie
- Wyczyść każdą butelkę dokładnie wodą i usuń wszelkie etykiety.
- Dodaj dwie łyżki cukru do dwóch z trzech butelek. Jak sądzisz, jak cukier wpłynie na aktywność drożdży?
- Do jednej z butelek, do których dodałeś cukier, dodaj również dwie łyżki soli, sody oczyszczonej lub octu. Jak sądzisz, w jaki sposób dodanie soli, sody oczyszczonej lub octu wpłynie na aktywność drożdży?
- Przez cały czas trwania eksperymentu, śledźcie co dodaliście do każdej butelki. W razie potrzeby możesz oznaczyć butelki markerem permanentnym.
Procedura
- Wypełnij średniej wielkości garnek lub miskę co najmniej ośmioma szklankami bardzo ciepłej wody z kranu. Dostosuj temperaturę ciepłej wody płynącej z kranu, aż będzie prawie zbyt gorąca, aby utrzymać pod nią ręce. Użyj tej temperatury wody do napełnienia garnka.
- Używając ciepłej wody z garnka, napełnij każdą butelkę około dwoma i pół kubkami (lub około jedną trzecią pełną). Nałóż pokrywkę z powrotem na każdą butelkę i wstrząśnij każdą z nich dokładnie, aby rozpuścić wszystkie składniki.
- Do każdej butelki dodaj dwie paczki suchych drożdży (lub równoważną ilość ze słoika). Załóż z powrotem pokrywkę na każdą butelkę i potrząśnij każdą z nich delikatnie, aby wymieszać drożdże.
- Zdejmij każdą pokrywkę i rozciągnij balon całkowicie nad otworem butelki (na wszystkich grzbietach). Dlaczego uważasz, że ważne jest, aby utworzyć szczelne zamknięcie z balonem na otworze butelki?
- Odstaw butelki na 45 minut w ciepłe miejsce. Trzymaj baloniki z dala od bezpośredniego światła słonecznego. Jak balony zmieniają się w czasie?
- Po 45 minutach, zbadaj butelki i balony. Które balony zostały nadmuchane? Jak duże są w porównaniu do siebie? Czy zauważyłeś jakieś różnice w zawartości butelek?
- W którym środowisku drożdże wytworzyły najwięcej dwutlenku węgla? Co to mówi o warunkach potrzebnych do fermentacji drożdży?
- Dodatkowe: Możesz określić ilościowo swoje wyniki z tej aktywności poprzez użycie testu wyporności wody. Aby to zrobić, możesz napełnić duży garnek całkowicie wodą, umieścić go na większej tacy, patelni lub w garnku. Szybko zawiąż balon, który chcesz zmierzyć, nie pozwalając gazowi uciec, a następnie zanurz balon w wodzie. Możesz zmierzyć, ile wody przelało się z naczynia do tacki, aby określić, ile wody wyparł balon, a co za tym idzie, jaka jest objętość dwutlenku węgla w balonie. Jeśli określisz swoje wyniki ilościowo, to jak bardzo różnią się rozmiary baloników?
- Dodatkowe: Innym warunkiem środowiskowym, który może wpływać na aktywność drożdży i proces fermentacji jest temperatura. Możesz to zbadać przygotowując kilka butelek w tych samych warunkach, a następnie umieszczając każdą z nich w innym miejscu o innej temperaturze. Po 45 minutach, jak różnią się rozmiary balonów?
- Extra: Możesz spróbować tej aktywności ponownie, ale następnym razem skup się tylko na tym, jak użycie różnych rodzajów i źródeł cukrów wpływa na produkcję dwutlenku węgla. Jak cukry z różnych soków lub innych źródeł wpływają na ilość produkowanego dwutlenku węgla?
Obserwacje i wyniki
Czy balon na butelce z samymi drożdżami i wodą pozostał nienadmuchany? Czy balon na butelce z dodatkiem cukru nadmuchał się najbardziej?
Gdy drożdże jedzą cukier i zamieniają go w energię, produkują również dwutlenek węgla. Ten proces jest znany jako fermentacja. W tej aktywności, balony na butelkach powinny przechwycić dwutlenek węgla produkowany przez drożdże podczas fermentacji. W butelce, która zawierała drożdże, ale nie zawierała cukru, drożdże nie miały pożywienia (tj. cukru), więc balonik nie powinien był się nadmuchać. W butelce, która zawierała drożdże i cukier (ale nie sól, sodę oczyszczoną lub ocet), drożdże powinny były się rozwijać i wytwarzać dużo dwutlenku węgla, wyraźnie nadmuchując balonik. Kiedy dodano sól, sodę oczyszczoną lub ocet, drożdże powinny wytworzyć mniej dwutlenku węgla, nadmuchując balonik w mniejszym stopniu, niż kiedy użyto tylko cukru. Dzieje się tak dlatego, że dodanie tych substancji zmieniło środowisko i uczyniło je mniej idealnym dla drożdży. W szczególności, dodanie soli zwiększyło zasolenie środowiska, a dodanie sody oczyszczonej lub octu zmieniło pH środowiska, czyniąc je bardziej zasadowym lub kwaśnym, odpowiednio, w porównaniu do neutralnego środowiska zapewnianego przez zwykłą wodę.
Sprzątanie
Kiedy skończysz z tą czynnością, pozbądź się drożdży kompostując je lub (za pozwoleniem) wyrzucając je gdzieś na zewnątrz. Nie wylewaj drożdży do kanalizacji bez rozcieńczenia ich wodą, ponieważ mogą uszkodzić rury, gdy się rozszerzą.
Więcej do odkrycia
Fun Facts About Fungi: Fermentation, z Utah State University
Experiments with Acids and Bases, z Fun Science Gallery
Fun, Science Activities for You and Your Family, z Science Buddies
Yeasty Beasties, z Science Buddies
This activity brought to you in partnership with Science Buddies
.