Gæring

VUC Nordsjælland Milnersvej 40, 3400 Hillerød

2010

Gæring 30bicfh11008 | Jonas Anker Rasmussen

Rapport over journaløvelse 2 omhandlende gæring.

Forsøget er udført 9. september 2010.

Hold 3 – 25*C ‐ bestående af Casper Søndenbroe og Jonas Anker Rasmussen.

Gæring 30bicfh11008

Jonas Anker Rasmussen

VUC Nordsjælland | Milnersvej 40, 3400 Hillerød Side 2

FORMÅL

Formålet med forsøget er følgende:

1. Vi vil blande sukker, gær og vand og se, om vi kan konstatere, at der dannes kuldioxid, og, at der

dannes alkohol.

2. Vi vil undersøge, hvilken betydning temperaturen har for gæringen.

TEORI

RESPIRATION

Respiration, også kaldet ånding, er en livsvigtig del for organismers overlevelse. Fra vores egen krop kender

vi respiration som den proces, som optager ilt, O2, forbrænder næringsstoffer og udskiller kuldioxid, CO2.

Ved fotosyntesen får planter energi fra sollyset og optagelse af kuldioxid fra luften. Produktet af

fotosyntesen bliver energirig sukker og ilt. Ilt er et affaldsprodukt i fotosyntesen og planterne afgiver derfor

dette. Ilt har dog alligevel en vigtig rolle, da der ikke er tilstrækkelig med sollys alle steder og i hele døgnet.

Planterne bruger ilten og glukosen til at lave respiration, når der ikke er lysenergi til stede – dette sker fx

om natten. Den kemiske formel for respiration forløber således:

C6H12O6 6O2 30 ADP P → 6CO2 6H2O 30 ATP

Ved respiration bliver glukose og ilt omdannet til energi og der dannes kuldioxid og vand. Planterne kan

bruge ATP, energi, til udførelse af arbejde – fx optage næringsstoffer.

Ilt er nødvendigt for at en celle kan lave respiration. En normal celleåndig kaldes en aerob forbrænding – på

græsk betyder aer = ilt. En aerob forbrænding er yderst effektiv, da der er tale om fuldstændig forbrænding

af glukosen. Dette vil sige, at produktet af respiration ikke kan spaltes videre. Den energi, som frigives ved

respiration fordeler sig lidt over halvdelen som varmetab mens resten lagres som små ”energiportioner” i

form af ATP.




GÆRING

Imidlertid er det også muligt at glukosen kan spaltes uden ilt – dette kaldes en anaerob forbrænding. En

sådan forbrænding foregår ved gæring. En anaerob forbrænding er en ufuldstændig forbrænding, hvilket vil

sige, at produktet efter en sådan forbrænding kan spaltes videre og dermed frigive energi. Den energi som

planten totalt får ud af en anaerob forbrænding er derfor mindre end en forbrænding med ilt, aerob.

Gærings kemiske formel ser således ud:

C6H12O6 → 2CH3 H2OH 2CO2 2ATP

Ved gæring bliver glukose omdannet til en alkohol og kuldioxid. Den energi, som udvindes ved

gæringsprocessen er 2ATP – meget mindre energi til organismen end ved respiration.

GÆR

Gær ‐ den mest brugte hedder Saccharomyces ‐ er en

svamp. Dens celler er typisk haploide celler – dvs. en

kopi af hvert kromosom i hver celle. En gærsvamp er en

eukaryot organisme – har en afgrænset cellekerne. Det

er en heterotrof svamp.

Organismen kan som alle andre eukaryote organismer

lave respiration med ilt – aerob forbrænding – men, når

gærsvampen befinder sig i iltfattige steder kan den også

danne energi uden brug af luft – anaerob forbrænding –

ved at lave gæring.

Gærcellens kerne indeholder 16 kromosomer ‐ disse er

gærens arveanlæg. Rundt om cellekernen er

kernemembranen, som er en tynd hinde med porer, der

er så små, at kromosomerne ikke kan trænge ud i

cytoplasmaet.

I cytoplasmaet ligger mitokondrier.

Mitokondrier er der hvor respirationen foregår, spalter

ATP (energien) i cellen. De bruges i respirationsprocessen, til energiproduktionen til cellebevægelse. En stor

del af gærcellen er Vakuolen. Dette er et lagerområde der bruges til at regulere trykket i cellen.

Cellemembranen ligger lige under cellevæggen, og har funktion som regulator for, hvilke stoffer, der

kommer ind og ud af cellen.

Figur 1: Tværsnit af en gærcelle.




Gær lever af glukose, som der ved gæringsprocessen omdannes til alkohol, kuldioxid og energi.




FORMERING

Gærs haploide celler laver mitoser og formerer sig ved knopskydning.

Resultatet af en knopskydning er altid to ens celler. Når et a‐celle og ‐celle bliver parret, dannes et diploid celle – såkaldt zygote. De

diploide celler kan også formere sig videre ved knopskydning. Hvis

diploide celler bliver udsat for dårlige vækstbetingelser laver de

meiose og bliver til fire haploide sporer. Det, at gærcellen danner

sporer, er gærcellens måde at gå i dvale på.

Når betingelser igen bliver optimale bliver sporerne frigivet og spirer

til nye haploide gærceller. De nye celler indeholder nye

kombinationer af det genetiske materiale.

Med denne viden om gærcellers formering er det derfor muligt, ved

at ændre betingelserne for dyrkningsforholdene, at producere nye

typer af gærceller.

ENZYMER

Et enzym består typisk af proteiner og er dannet af levende celler. Et enzym fungerer som en katalysator.

Et enzym er helt unikt på den måde, at enzymet kun kan bruges som katalysator for én bestemt proces –

man kan derfor ikke overføre et enzym og bruge den til et andet formål.

Det er gærcellerne, som danner enzymet. Et enzym i en gærcelle bruges til at sætte gang i

gæringsprocessen, hvor sukkeret spaltes og bliver omdannet til energi som cellen har brug for til udførelse

af dens arbejde. Et enzym kan også være medvirkende til nedbrydelse af et sukker og andre næringsstoffer.

Figur 2: Gærcellers formering




TEMPERATURENS INDFLYDELSE PÅ GÆRCELLERS REAKTIONSHASTIGHED

Fra kemi kender man, at en reaktion foregår på molekyleskala, hvor partikler støder sammen. Man ved, at

jo højere temperaturen er, desto hurtigere bevæger partiklerne sig. Når partiklerne bevæger sig hurtigere

vil de per logik oftere støde sammen.

Omvendt, hvis temperaturen er lav, vil partiklerne også bevæge sig langsommere og dermed ikke støde så

meget sammen.

En håndregel siger følgende om temperaturens betydning for reaktionshastigheden:

Den kemiske reaktionshastighed fordobles for hver 10 graders opvarmning.

Kemisk set bliver reaktionshastigheden, og dermed gæringsprocessen, hurtigere ved højere temperaturer,

men alligevel vil man løbe ind i problemer, da gæringsprocessens kickstarter – enzymer – kun kan ”leve”

ved et vis temperatur område. Temperaturen ved en gæringsproces er derfor vigtig.

Enzymaktiviteten øges, når temperaturen stiger. Aktiviteten begynder ved en minimumstemperatur og

typisk ved en 40 til 50 har enzymer dens optimumstemperatur. Ved optimumstemperaturen er

enzymet mest aktivt og reaktionen forløber hurtigst.

Hvis temperaturen bliver mere end 50 vil enzymernes aktivitet aftage, da det ikke kan klare

temperaturen. Hvis enzymet bliver holdt for længe over optimumstemperaturen bliver det ødelagt, da

proteinerne, som skaber enzymet ændrer struktur.

BRUGEN AF GÆR I DAG

Gær er et hyppigt benyttet produkt i vores hverdag – det bruges bla. i bagning, ølbrygning og

vinfremstilling. Gær benyttes, da det har evnen til at omdanne forskellige sukkerarter til alkohol og

kuldioxid.

I bagning udnytter man gær til brødhævning. Når der tilsættes væske, reagerer enzymer i melet, som

nedbryder stivelse til såkaldt maltsukker. Det optager gæret, som sætter gæringen i gang og omdanner til

alkohol og kuldioxid. Gæringen i bagning gør brødet lækkert og luftigt.

I vinfremstilling og ølbrygning er det samme princip, hvor gær tilsættes for at få maltsukker og druesukker

omdannet til alkohol og kuldioxid.




HYPOTESE

Teorien fortæller, at enzymernes og gæringsprocessens aktivitet vil stige sammen med temperaturen indtil

ca. 40 50 , hvorefter aktiviteten vil ophøre.

Jeg forventer derfor at se en lav aktivitet – få bobler – ved lav temperatur. Derefter forventer jeg at se en

masse bobler indtil, at optimumstemperaturen overskrides og aktiviteten falder.

FREMGANGSMÅDE

MATERIALER

Til forsøget brugte vi følgende materialer:

Kar til vandbad

Termometer

Elkedel og isterninger

Konisk kolbe, 500ml

Gærrør med prop

Bagegær

Sukker

Vand

FREMGANGSMÅDE

Mit hold brugte følgende fremgangsmåde under forsøget:

1. Jeg startede med at finde alle tingene frem, vejede tingene af og gennemgik, hvordan jeg ville gøre.

2. Hvert hold undersøgte gærcellernes kuldioxidproduktion ved én bestemt temperatur: 10, 20, 25,

30, 35, 40, 45, 50, 55 eller 60 grader. Mit hold undersøgte ved 25 .

3. Jeg målte temperaturen i lokalet.

4. Jeg lavede et vandbad med temperaturen 25 . For at opnå min ønskede temperatur havde jeg

koldt og varmt vand og isterninger til rådighed, så jeg kunne regulere temperaturen.

5. Jeg hældte 150ml vand i en 500ml konisk kolbe. Det vand, jeg hældte i kolben, skulle have samme

temperatur som vandbadet.

6. Derefter opløste jeg 20g sukker i kolben med vand. Jeg satte kolben ned i vandbadet og målte

kolbens temperatur. Jeg justerede vandbadets temperatur indtil, at jeg opnåede den rigtige

temperatur i kolben.




Når jeg havde opnået den rigtige temperatur i kolben, registrerede jeg starttemperaturen. Derefter

justerede jeg ikke længere vandbadets temperatur.

7. Jeg tilsatte 20g gær til kolben og rørte rundt til gæret var helt opløst. Derefter fandt jeg en prop

med et gærrør i. Jeg hældte en smule vand i røret og lukkede kolben med proppen.

8. Jeg lod opstillingen stå i 10 min. Derefter talte jeg bobler i gærrøret. Jeg talte i 1 minut ad gangen

og holdte 1 min. pause – dette gjorde jeg i alt 6 gange. Jeg registrerede vores målinger i mit skema.

9. Efter jeg havde talt ad 6 omgange, målte jeg kolbens sluttemperatur.

10. Jeg noterede, hvorvidt om der var en lugt af alkohol i kolben.

11. Såfremt der var punkter, hvor jeg ikke havde fulgt øvelsesvejledningen, noterede jeg det.

12. Ud fra mine resultater beregnede jeg det gennemsnitlige antal bobler pr. minut

13. Til sidst modtog jeg de andres holds resultater.

FORSØGSOPSTILLING

Forsøgsopstillingen var således. Kolben med prop og

gærrør var placeret i et vandbad. I vandbadet var der også

en termometer til diverse temperatur målinger.




RESULTATER

Navne Rum‐temp. ( )

Start‐temp. i kolben ( )

Slut‐temp. i kolben ( )

Antal bobler/minut

Lugt af alkohol

Simone/Lise 24 10 14 0,5 Nej Thorbjørg/Lone 24 20 23 3,2 Nej Jonas/Casper 25,4 25 26 12,8 Nej Ronnie/Driss 21 30 29 23,8 Ja Dilber/Tugba 20 35 32 40 Ja Nadia/Kim 24 40 35 30 Ja Jannik/Patrick 21 45 42 28,7 Ja Troels/Lida 21 50 44 5,8 Nej Niklas/Sia 23 55 50 1,7 Nej Casper/mie 23 60 46 21,5 Ja

DATABEHANDLING

Jeg har indtegnet de ovenstående resultater fra forsøget i et koordinatsystem, hvor x‐aksen er

temperaturen, målt i , og y‐aksen hastigheden, målt i antal bobler/min.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 10 20 30 40 50 60 70

Hastighed, bobler/min

Start‐temperatur, *C

Hastighed




FEJLKILDER

Alle målinger er foretaget af mennesker og er derfor subjektive i dens form. Der kan derfor nemt opstå

fejlkilder i forkert aflæsning af antal bobler/min, aflæsning af termometer.

Hvis man kigger alene på rum‐temperaturen svinger den med hele / 5 . Dette kan skyldes udstyr, som

ikke er ens kalibreret og unøjagtige målinger.

DISKUSSION

I min kolbe med gærceller, vand og sukker, nedbryder gærcellerne sukkeret og danner en alkohol og

kuldioxid. Gæret virker altså som igangsætter for nedbrydningen af sukker.

Til at starte med indeholder kolben samme mænge ilt som den, luft vi indånder, atmosfærisk luft. Derfor

finder Respirationsprocessen sted – aerob forbrænding – som er en fuldstændig reaktion. Glukosen bliver

spaltet til vand og kuldioxid.

Der tilføres ikke luft til vores kolbe og derfor bliver ilten hurtig opbrugt. Så snart ilten er opbrugt kan

respirationsprocessen ikke længere fungere. Derfor begynder det at gære – anaerob fobrænding – som ikke

er afhængig af ilt. Glukosen bliver spaltet til alkohol og kuldioxid.

Både aerob og anaerob forbrænding har kuldioxid, CO2, som produkt. Der er derfor tale om kuldioxid, som

bobler op gennem gærrøret.

Kurven på baggrund af resultaterne fra forsøget passer tilnærmelsesvis til vores teori. På kurven kan vi se,

at ved den lave start‐temperatur er hastigheden ikke så høj. Gradvist som temperaturen stiger, øges

hastigheden og ved 35 nås toppunktet – den højeste aktivitet. Derefter falder kurven gradvist.

Målingen med 60 er misvisende og der må være begået et fejl i forsøgets fremgangsmåde, da teorien

siger, at enzymer burde være ødelagt ved 60 .

Ifølge teorien burde toppunktet – mest aktivitet – ligge ved 40 50 . Derfor er målingen ved 40 også

misvisende.

Vores resultater fortæller, at gærprocessen er mest effektiv ved en 35 . Denne viden kan vi bruge ved fx

bagning. Husmoder‐rådet siger, at gær skal opløses ved lillefinger lunkent vand – altså vand omkring de

35 . Det er ved denne temperatur at gæringen og derfor hævningen er mest effektiv.

Viden om den mest optimale temperatur bruges også ved øl og vinfremstilling for at opnå den ønskede

gæring.




KONKLUSION

Forsøget blev meget vellykket. Jeg registrerede, at der blev dannet kuldioxid (bobler) og, at der ved højere

temperaturer var en lugt af alkohol efter endt forsøg.

Jeg fandt ud af at temperaturen havde meget indflydelse på gæringsprocessernes hastighed. Ved lav

temperatur var hastigheden lille ‐ få antal bobler. I takt med at temperaturen steg, øgedes hastigheden.

Ved 35 ‐ teorien siger 40 50 toppede gæringsprocessernes hastighed. Hvis temperaturen blev

højere end dette faldt hastigheden drastisk og ophørte helt.

Dette stemmer helt overens med hypotesen.

TILLÆG

I vores databehandling og resultater kunne man se, at der var afvigelser i forhold til, hvad teorien

forventede. Derfor ville det være relevant at få kalibreret måleudstyr og sørge for at alle grupper er

instrueret og indforstået med, hvordan forsøget skal udføres.




LITTERATURLISTE

BØGER

Berg, G.A.: Biologi for gymnasiet og HF. 1. udg. Munksgaard, 1983

Als Egebo, Lone: Biologi med fokus på mikroorganismer, Mikroskopisk liv. 1. udg. Nucleus, 2004

Als Egebo, Lone m.fl.: Biologi til tiden. 2. udg. Nucleus, 2010

Hestbech, Grethe m.fl.: Biologibogen. 2. udg. Systime, 2005

Bruun, Kim og Hans Birger Jensen: Isis kemi B. 2. udg. Systime, 2005

INTERNET

Biotech Academy: Saccharomyces cerevisiae. Udgivet af DTU. Sidst opdateret: 11.08.2009.

Internetadresse:

http://www.adm.dtu.dk/Sites/bic_biotech_academy/undervisningsprojekter/oel/teori/saccharomyces.aspx

‐ Besøgt d. 22.09.2010

Den Store Danske: gær (Saccharomyces). Udgivet af Gyldendal. Sidst opdateret: 05.02.2009.

Internetadresse:

http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Kemi/Spritfremstilling_og_g%C3%A6r/g%C3

%A6r/g%C3%A6r_(Saccharomyces) ‐ Besøgt d. 23.09.2010

Gæring

Documents

Transcript of Gæring