Livets kemi
Lærervejledning Baggrund: Ost menes at stamme fra Europa og kan dateres helt tilbage til 8000 år F.Kr. Måske fik vi idéen til at fremstille ost fra slagtede kalves løbemaver, som indeholdt en fast hvis masse. Den var velsmagende. Det måtte være noget i kalvemaven, der havde omdannet mælken, som kalven havde fået fra koen. Nu ved vi, at væsken i kalvens mave indeholder et enzym, der kaldes løbeenzym, som kan skille mælk i ost og valle. Osten laves på mælk gennem en proces, hvor en række faktorer har indflydelse på slutproduktet. I dag laves det meste ost på komælk eller gedemælk. Osten hører sammen med en række af syrnede mælkeprodukter. Fælles for alle disse er, at de er tilsat forskellige mælkesyrekulturer. Mælkesyrekulturene er en blanding af forskellige mælkesyrebakterier. Mælkesyrebakterierne omsætter mælkesukkeret til mælkesyre. Graden af surhed måles i ph-værdier mellem 1 og 14. ph-værdien 7 er neutral, mens en værdi lavere end 7 viser, at produktet er surt. Jo lavere en værdi, des sure er produktet. En anden fordel ved at sænke ph-værdien er, at langt de fleste uønskede bakterier ikke trives ved lave ph-værdier. Det gør bl.a. at syrnede produkter ofte har en længere holdbarhedstid end andre mælkeprodukter. Mælk indeholder en række proteiner. Et af dem er kasein, som udgør langt størstedelen af proteinindholdet. Kasein er fordelt i mælken som kugler, der er så små, at de ikke kan ses i et almindeligt mikroskop. Under syrningsprocessen klumper kaseinkuglerne sammen og danner et net gennem mælken. Mælken bliver af den grund tyktflydende den koagulerer og deles op i kaseinklumper og valle. Vallen består mest af vand, men også proteiner og en lille del laktose udskilles sammen med vandet. Mælk koagulerer altid, når den tilsættes en syre. I naturen sørger mælkesyrebakterierne for denne proces. I ostefremstillingen kan man fx hælde citronsyre ned i mælken for at se koaguleringen. I naturen findes desuden en række enzymer fra dyr og planter, som kan få mælken til at skilles i kasein og valle. Når man på mejerierne fremstiller fx oste tilsættes løbe til mælken. Osteløben kan bl.a. udvindes af kalvemaver, men det meste laves dog i dag, ved at gensplejse colibakterier. SIDE 2
Livets kemi handler om de fænomener og faktorer som vores liv er styret af. Gennem fremstillingen af ost introduceres eleverne for de nære fænomener som temperatur, bakterier og næringsstoffer. Materialet er beregnet til undervisning i natur/teknik på mellemtrinnet (4. 6. klasse) og kan indgå i hjemkundskab eller tværfaglige sammenhænge. Der lægges vægt på praktiske aktiviteter. Forløbet dækker følgende slutmål for natur/teknik undervisningen i 6. klasse: Undervisningen skal lede frem mod, at eleverne har tilegnet sig kundskaber og færdigheder, der sætter dem i stand til at beskrive vigtige kropsfunktioner og væsentlige faktorer, der påvirker disse, samt anvende viden om forhold, der har betydning for menneskets sundhed finde ligheder og forskelle mellem levevilkår og livsbetingelser for planter, dyr og mennesker i det nære og det fjerne planlægge, designe og gennemføre iagttagelser, undersøgelser og eksperimenter Forløbet er planlagt således, at det i vid udstrækning er elevernes egne iagttagelser, der danner grundlaget for den tilhørende teori. Forløbet kan tilrettelægges på forskellige måder dog skal mælken stå i køleskabet natten over en enkelt gang i starten af forløbet. Samlet set tager forløbet i omegnen af 10 lektioner. I denne lærervejledning vælges en forløbsmodel, hvor eleverne arbejder i en emneuge med nogle få timer hverdag. Temaet for emneugen kunne være livet. Overordnet ser forløbet således ud: Organisering: Mandag Tirsdag Onsdag Torsdag Fredag Der hældes økologisk sødmælk i skåle og de stilles i køleskabet. Fløden skummes fra og laves til smør. Der laves en starterkultur. Mælken for modnes og løbeenzymet tilsættes. Tidsforbrug: Ca. 1 lektion Tidsforbrug: Ca. 2 lektioner Tidsforbrug: Ca. 2 lektioner Der laves undersøgelser for protein og kulhydrat. Vallen hældes fra og osten ældes. Tidsforbrug: Ca. 2 lektioner Der bages pizzaer med de fremstillede ost. Tidsforbrug: Ca. 2 lektioner SIDE 3
Lokaler: Det bedste er, hvis man har mulighed for at benytte skolens hjemkundskabslokale tirsdag, onsdag og fredag. Ligeledes egner torsdagens arbejde med kemikalier sig bedst til natur/teknik lokalet. Prøverne for protein og kulhydrat må ikke laves i lokaler, hvor eleverne til dagligt spiser. Det er desuden vigtigt, at eleverne instrueres i omgangen med kemikalierne, herunder gældende sikkerhedsregler for brug af disse. Som lærer bør man læse arbejdspladsbrugsvejledningerne eller sikkerhedsdatabladene på de anvendte kemikalie inden anvendelse. Grupper: Eleverne kan arbejde i grupper med en størrelse på 3-4 elever. Materialer: Til forløbet hører en materialekasse, der indeholder følgende Osteløbe 3 stk. digitale ph-meter 3 stk. digitale termometre Skolen skal selv skaffe følgende: 1 ltr. uhomogeniseret økologisk sødmælk pr. gruppe 1 ltr. letmælk pr. gruppe 2 gryder til hver gruppe en 1-1½ ltr. gryde og en 3-5 ltr. gryde. 1 jævningsryster med låg pr. gruppe 1 bæger økologisk yoghurt naturel pr. gruppe 1 tom mælkekarton til hver gruppe gemmes fra første dag NaOH i flasker opløsningen skal være 1 M (svag opløsning) CuSO4 i dråbeflasker opløsningen skal være 1 M Træklemme Reagensglas helst i størrelsen 18 x 180 mm. Måleglas 10 ml SIDE 4
Et målebæger En paletkniv pr. gruppe Forskellige fødevarer herunder sukker og æggehvide Sikkerhedsbriller til hvert barn Vandafvisende forklæde til hvert barn Forløbet: Dag 1: Eleverne skal præsenteres for ugens arbejde og formålet med at arbejde med ostefremstilling som et eksempel på nogle af de fænomener og faktorer der styrer vores liv. Lad eleverne komme med forslag til hvilken rolle temperatur og bakterier spiller i vores liv. Start med at se filmen om Arla på Caseweb.dk for at give eleverne et indblik i virksomheden og den proces de selv skal efterligne i løbet af ugen. I den fælles snak på klassen, er det vigtigt at eleverne introduceres for begreberne homogeniseret og uhomogeniseret. Begrebsforståelsen skal sikre, at eleverne forstår hvorfor mælken deler sig op i løbet af natten. I det første filmklip fortælles der om selve Arla og eleverne møder for første gang Bjarke, som er mejeriingeniør på Arla. Bjarke er den gennemgående autentiske person gennem hele forløbet. Materialer pr. gruppe: Opgave: 1 ltr. uhomogeniseret sødmælk 1 stk. skål Grupperne skal hælde deres uhomogeniserede sødmælk over i en skål og stille det i køleskabet til dagen efter. Dag 2: På klassen gennemgås dagens opgaver. På Caseweb.dk ligger der filmklip, der beskriver dagens opgave med fremstilling af starterkultur. Eleverne skal desuden introduceres til fænomenet ph-værdi. Det kan gøres ved at lade eleverne måle på forskellige ting med phpapir og snakke med eleverne om ph-skalaen. SIDE 5
Som sidegevinst kan eleverne fremstille smør af den overskydende fløde fra mælken. Det er en god ide, at lade grupperne gøre dette som det sidste, således at opgaven bruges som en tidsbuffer. Materialer pr. gruppe: Opgave: Fedtprocent: 1 skål med mælk fra dagen før. En spiseske En jævningsryster med låg Et digitalt termometer Et digitalt ph-meter 2 gryder 1 bæger yoghurt naturel Et målebæger 1 ltr. frisk økologisk letmælk Eleverne skal sikre den rigtige fedtprocent. Skålene tages forsigtigt frem og fløden skummes forsigtigt af. Fløden hældes i målebægeret. Når al fløden er skummet af, hældes halvdelen tilbage i mælken og det hele stilles i køleskabet til senere brug. Den resterende del af fløden kan hældes i jævningsrysteren og stilles i køleskabet. Starterkulturen: Eleverne skal lave en starterkultur ved at hælde 1 dl. yoghurt naturel oveni en skål med 1 ltr. letmælk og rører godt rundt i den. Mælkekartonen skylles godt og gemmes til næste dag. Blandingen hældes i den lille gryde og varmes ved mild varme op til 44 C. I den store grydes varmes der sideløbende vand op til 44 C. Når temperaturen i den store gryde når 44 C skrues der ned på svag varme. Den lille gryde stilles ned i den store gryde og temperaturen i den lille gryde holdes på 44 C. Mens en elev holder øje med temperaturen, holder en anden elev øje med ph-meteret. Når ph-værdien er på 5,7 tages gryden op og stilles i køleskabet indtil næste dag. Det er vigtigt, at temperaturen ikke overstiger 45 C, da det betyder mælkesyrebakterierne dør. Kommer temperaturen under 42 C går syrningen langsomt. Det er dog bedre, at temperaturen falder under 44 C i forsøget end at den bliver højere. SIDE 6
Dag 3: Dette er dagen, hver eleverne skal gøre osten færdig. Eleverne skal inden arbejdet introduceres til begreberne osteløbe og valle. På Caseweb.dk ligger der film, der kan bruges som introduktion til dagens arbejde. Materialer pr. gruppe: Opgave: ½ ltr. af mælken fra køleskabet 1 lille gryde 1 stor gryde Et digitalt termometer 1 rengjort mælkekarton 1 ml osteløbe (1:10 del af den koncentrerede i materialekassen) 1 paletkniv Eleverne skal starte med at varmes vand op i den store gryde til et vandbad vandet må gerne være varmere end 44 C, men bør dog ikke være varmere end ca. 70 grader. Eleverne skal starte ostningsprocessen ved at tage ½ ltr. af den afskummede sødmælk fra dag 2 og hælde i en lille gryde. Til mælken tilsættes 1 dl. af den starterkultur eleverne fik lavet dagen forinden. Blandingen røres rundt og varmes op til 44 C i vandbadet i den store gryde. Når temperaturen er 44 C, skal blandingen køles ned til 32 C. Det kan enten ske ved at blandingen stilles i koldt vand eller i køleskabet. Temperaturen skal dog ikke længere ned end 32 C. Ved 32 C tilsættes 1 ml af osteløben og blandingen røres rundt. Efter omrøring skal temperaturen holdes på 32 C indtil ostemassen begynder at stivne. Eleverne må ikke røre i blandingen under denne proces. Stivheden af ostemassen kan kontrolleres ved at lave et snit ned i massen og forsigtigt løfte massen op i snittet. Hvis der kommer en gul væske, valle, ud i snittet, er massen ved at være klar. Når massen er klar, skæres massen i ostetern ved at skære på tværs i gryden i tern med en sidelængde på ca. 1 cm. Mens en elev skærer ostemassen i tern, skæres den ene side af mælkekartonen. I den modsatte side af mælkekartonen prikkes der masse af huller. Osteternene hældes op i mælkekartonen og vallen drypper fra. Husk at gemme noget af vallen til forsøg senere. Processen kan gøres hurtigere ved først at hælde ostemassen op i en si og derefter op i mælkekartonen. Skal man ikke bruge ostemassen dagen efter, kan den sagtens stå i køleskabet til senere brug. SIDE 7
Dag 4: På fjerde dagen af osteproduktionen står ostemassen i køleskabet og vallen løber fra. Dagens timer foregår i et forsøgslokale fx natur/teknik eller fysik. Eleverne skal iføres korrekt sikkerhedsudstyr og grundigt instrueres i dagens arbejde. Husk kemikalierne må ikke komme i kontakt med materialer brugt i fx hjemkundskab. Det er desuden dagen, hvor eleverne kan ælte og strække deres ostemasse, således det sidste valle presses ud og osten kommer til at få mozzarellaens egenskaber. Eleverne skal introduceres til begreberne protein og kulhydrat. Materialer pr. gruppe: Opgave: 1 flaske med NaOH 1 dråbeflaske med CuSO4 2 reagensglas helst 18 x 180 mm Træklemme eller andet til at holde reagensglasset med under opvarmning Vandbad kan laves af et bægerglas med varmt vand eller en skål. Æggehvide Sukker Eleverne skal undersøge forskellige fødevarer, herunder ostevallen fra dagen før og en lille del af ostemassen, for protein og kulhydrat. Eleverne skal starte med at lave et kontrolforsøg. Kontrolforsøget tjener som positiv reference for eleverne en slags sker det, er der protein/kulhydrat tilstede. Kontrolforsøg: Hæld 5 ml NaOH i et reagensglas og tilsæt 10 dråber CuSO4. Bed eleverne læg mærke til den lyseblå farve. Varm forsigtigt reagensglasset i et vandbad i 5 min. Læg mærke til at farven ikke ændres. Det betyder at væsken forbliver lyseblå medmindre der tilsættes protein eller kulhydrat. Kontrolforsøg for protein: Eleverne tager en lille mængde af æggehvide og putter det i et reagensglas. Til prøven tilsættes 5 ml NaOH og 10 dråber CuSO4. Prøven varmes ca. 5 min eller til farveskift i vandbadet. Farven skulle gerne skifte fra lyseblå til violet, hvilket indikerer tilstedeværelsen af protein. SIDE 8
Kontrolforsøg for kulhydrat: Eleverne tager en lille mængde af sukkeret og putter det i et reagensglas. Til prøven tilsættes 5 ml NaOH og 10 dråber CuSO4. Prøven varmes ca. 5 min eller til farveskift i vandbadet. Farven skulle gerne skifte fra lyseblå til orange, hvilket indikerer tilstedeværelsen af kulhydrat. Fremgangsmåde for fødevarer: (herunder valle og ostemasse) Eleverne tager en lille mængde af det materiale de vil undersøge og putter det i et reagensglas. Hvis det er et tørstof de undersøger (fx brød) kan det med fordel moses i lidt vand. Til prøven tilsættes 5 ml NaOH og 10 dråber CuSO4. Prøven varmes ca. 5 min eller til farveskift i vandbadet. Opgave 2: Det er vigtigt, at denne opgave ikke foregår i samme lokale som testen for protein eller kulhydrat. Ostemassen skal ældes godt, således at alt vallen presses ud. Efter æltning pakkes osten ind og lægges i køleskabet. Hvis man ønsker mozzarellaens egenskaber, skal osten strækkes i et vandbad med 40-50 C varmt vand. Denne del af processen er besværlig og kan undlades. Dag 5: Sidste dag og det er på tide at eleverne får lov til at nyde osten. En mulighed er, at eleverne får lov til at bage pizzaer i hjemkundskab med deres egen ost. Materialer pr. gruppe: 1 dl vand (lunkent) 2 dl mel 2 spsk. olivenolie 1 tsk. salt 25 g gær Pizzasauce SIDE 9
Opgave: Eleverne skal lave en pizzadej ved at opløse gæren i det lunkne vand. Herefter blandes de andre ingredienser i og dejen æltes godt. Efter æltning stilles dejen til hævning i min. 30 min. I den tid kan eleverne skære ostemassen i strimler og klargøre resten af tingene til pizzaen. Hygiejne Det er vigtigt at være omhyggelig med hygiejnen. Der skal vaskes hænder, og redskaberne skal være rene. Hjemmefremstillede madvarer skal normalt spises med det samme, og eventuelle rester kasseres. SIDE 10