Сиренен научен проект

американски

"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.sciachingamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text =" Регистрация "data-newsletterpromo_art button-link = "https://www.sciachingamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "articleBody">

Основни понятия
Химия
Наука за храната
Протеини
Ензими

Въведение
Наливали ли сте си някога чаша мляко и вместо гладка течност получавате само бучки? Това обикновено е признак, че млякото се е развалило. И ако мирише кисело, сигурно има. Но физическият процес на случилото се с млякото се нарича коагулация, което е механизмът, който се появява, когато протеините в млякото се натрупват. Въпреки че не е задължително да искате това в млякото си, без коагулация (или подсирване) няма да има сирене или кисело мляко, поради което това е много важен процес в хранителната индустрия. Чудите се как можете да направите млякото да се извива, без да се разваля? Опитайте тази дейност, за да разберете!

Заден план
Хората са превърнали млякото в многофункционална течност. Само по себе си млякото е богата на хранителни вещества напитка. Но когато започнете да обработвате млякото в различни процеси, могат да се създадат всякакви други продукти като масло, кисело мляко, мътеница и сирене. Млякото се състои най-вече от мазнини, протеини, лактоза (вид захар) и вода. Млечната мазнина се суспендира във водата като фини капчици, което я прави емулсия. Млякото също съдържа много протеини, които в този случай са предимно суроватка и казеин. Тъй като казеинът е слабо разтворим във вода, неговите протеини изграждат сферични структури, наречени мицели, които им позволяват да останат в суспензия, сякаш са разтворими.

С мазнини и протеини в суспензия, млякото е бяла течност, както го познаваме. Структурите на мицелата обаче могат лесно да бъдат нарушени или променени и след като бъдат променени, те не могат да бъдат реформирани. Тъй като мицелата задържа казеиновия протеин в суспензия, без него мицелите ще се слепват и казеинът излиза от разтвора. Резултатът от този процес на коагулация или подсирване на млякото е желатинов материал, наречен извара.

Процесите за приготвяне на много други млечни продукти като извара, рикота, панир и крема сирене започват с подсирване на мляко. Ето защо производителите на сирене искат млякото да се изсипва. Има различни начини за започване на коагулация на млякото. Можете да го направите с киселина или топлина, както и като оставите млякото да остарее достатъчно дълго или със специфични ензими (които са протеини, които извършват специфична химическа реакция). Химозинът, например, е ензим, който променя структурата на казеиновата мицела, за да накара млякото да се свие. Протеазите са други ензими, които нарушават структурата на казеиновата мицела, като нарязват протеини, причинявайки млякото да се съсирва. В тази дейност ще изпробвате два различни метода за приготвяне на мляко - и ще получите някои сиреневи резултати!

Материали

  • Мляко
  • Лимон (пресен)
  • Ананас (пресен)
  • Изстисквач за лимон
  • Ренде за храна, сокоизстисквачка или пасатор
  • Чаена лъжичка
  • Супена лъжица
  • Нож
  • Дъска за рязане
  • Две парчета тензух или памучен плат
  • 10 малки прозрачни чаши и микровълнови чаши (всяка от които държи около две унции)
  • Хартиени кърпи
  • Микровълнова печка
  • Перманентен маркер
  • Възрастен помощник
  • Работно пространство, което може да толерира разливи
  • Таймер (по избор)

Подготовка

  • Маркирайте четири от малките чашки с етикетите „сок от ананас“, „сок от ананас (нагрят)“, „лимонов сок“ и „лимонов сок (загрят)“.
  • Вземете пресен ананас и с помощта на възрастен отрежете кората на дъска за рязане. Използвайте само около една пета от ананаса. Нарежете месото на по-малки парчета и го настържете. Като алтернатива можете да използвате сокоизстисквачка или пасатор. След това поставете настъргания плод в парче тензух и изстискайте поне една чаена лъжичка сок във всяка чаша, която сте етикетирали със „сок от ананас“.
  • Поставете чашата, която сте означили като „сок от ананас (нагрят)“, в микровълновата фурна и я загрейте достатъчно дълго, за да заври (около 10 до 20 секунди). Когато започне да кипи, внимателно го извадете от микровълновата фурна и го оставете да се охлади.
  • Вземете пресен лимон и използвайте изстисквача за лимон, за да направите лимонов сок. Добавете поне една чаена лъжичка сок във всяка чаша, която сте означили с „лимонов сок“.
  • Отново поставете чашата с надпис „лимонов сок (нагрят)“ в микровълновата и я загрейте за 10 до 20 секунди. След като започне да кипи, внимателно го извадете и го оставете да се охлади.
  • Обозначете четири от останалите чаши с „1“ на „4.“ Напълнете всяка от тези чаши с около една супена лъжица мляко.
  • Етикетирайте последните две чаши „извара“ и „суроватка“.

Процедура

Наблюдения и резултати
Видяхте ли хубаво образуване на бучки в млякото ви? Докато редовното мляко изглежда гладко и бяло, то се променя много бързо, когато добавите чаена лъжичка лимонов сок. Почти веднага става по-плътна в консистенция и виждате как се образуват бели бучки, които се придържат към стената на чашата, когато леко завъртите млякото. Бучките или изварата се състоят от казеинови протеини, които обикновено са в разтвор, където образуват мицелни структури. Тези структури са много крехки и когато промените условията на разтвора, те лесно могат да се разпаднат и да образуват бучки казеинови протеини. Това може да се случи, ако промените рН или киселинността на млякото, което означава да го направите по-кисело. Лимоновият сок е много кисел и затова виждате как казеиновите протеини се слепват, след като го добавите. Нагряването на лимоновия сок не влияе на неговата киселинност, което означава, че когато сте добавили нагрят лимонов сок към млякото си, е трябвало да се случи точно същата реакция.

Ананасовият сок, от друга страна, не е достатъчно кисел, за да наруши мицелната структура на казеиновите протеини. Млякото ви все още се напълнява, когато го добавите. Този път не киселинността, а специалните ензими в ананаса правят млякото извито. Ананасът съдържа ензимен екстракт, наречен бромелаин, който съдържа протеазен ензим, който нарязва казеиновите протеини, разрушавайки тяхната мицелна структура. Може би сте забелязали, че подсирването не се е случило толкова бързо със сок от ананас, колкото с лимонов сок - ензимите се нуждаят от известно време, за да се активират, но в рамките на пет минути млякото е трябвало да изглежда много кашаво. Много ензими се деактивират при нагряване. Когато поставите ананасовия сок в микровълновата, ензимите вече няма да работят. Ето защо няма добавяне на мляко, когато добавите загрятия сок от ананас.

Филтрирането на изварата през тензух води до белезникаво-жълт разтвор, наречен суроватка, който се състои от около 94 процента вода и четири до пет процента лактоза и суроватъчни протеини. Твърдата част, изварата, прилича на извара - и всъщност е! Ако искате да го направите наистина вкусно, погледнете рецептата по-долу, дадена в раздела „Още за изследване“.

Почисти
Изсипете всичките си разтвори, включително подсиреното мляко в мивката. Можете да изхвърлите/рециклирате чашите си или да ги измиете със сапунена вода, ако искате да ги използвате повторно. Избършете работното си място с мокра хартиена кърпа.

Още за изследване
Химия на млякото, от Инструментария за наука за сиренето
Изваяна наука: Превърнете млякото в пластмаса !, от Scientific American
Рецепта от извара, от The Weekend Artisan
Приготвяне на млечна извивка с ананасови ензими, от Science Buddies
Научни дейности за всички възрасти !, от Science Buddies

Тази дейност ви донесе в партньорство с Science Buddies