MUOVIA MAIDOSTA. AVAINSANAT: Arkikemia Proteiinit Denaturoituminen Polymeerit Happamuus



Samankaltaiset tiedostot
MUOVIA MAIDOSTA. Kaseiinimuovin syrjäyttivät lopulta luvuilla markkinoille tulleet synteettiset kestomuovit.

BIOMUOVIA TÄRKKELYKSESTÄ

TÄS ON PROTSKUU! Missä yhteyksissä olet törmännyt sanaan proteiini tai valkuaisaine?

VÄRIKÄSTÄ KEMIAA. MOTIVAATIO: Mitä tapahtuu teelle kun lisäät siihen sitruunaa? Entä mitä havaitset kun peset mustikan värjäämiä sormia saippualla?

TÄS ON PROTSKUU! PROTEIINIEN KEMIAA

ENNAKKOTEHTÄVIÄ Mitkä ruoka-aineet sisältävät valkuaisaineita eli proteiineja? Missä yhteyksissä olet törmännyt sanaan proteiini tai valkuaisaine?

Hiilidioksidista hiilihappoon, -tutkimuksia arkipäivän kemiasta

KOHDERYHMÄ KESTO: MOTIVAATIO: TAVOITE: AVAINSANAT: - TAUSTAA

Tiedelimsa. KOHDERYHMÄ: Työ voidaan tehdä kaikenikäisien kanssa. Teorian laajuus riippuu ryhmän tasosta/iästä.

Biomolekyylit ja biomeerit

KOHDERYHMÄ: Työ voidaan tehdä kaikenikäisien kanssa. Teorian laajuus riippuu ryhmän tasosta/iästä.

POHDITTAVAKSI ENNEN TYÖTÄ

COLAJUOMAN HAPPAMUUS

Hiilidioksidista hiilihappoon, -tutkimuksia arkipäivän kemiasta

JUUSTON VALMISTUS ENTSYYMIEN AVULLA

KEMIA. Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista.

HAPANTA HUNAJAA. KESTO: Työn teoriaosion, mahdollisten alkuvalmistelujen ja siivousten lisäksi työn suoritukseen menee noin 15 minuuttia aikaa.

ENERGIAA! ASTE/KURSSI AIKA 1/5

KUPARIASPIRINAATIN VALMISTUS

Ohjeita opettamiseen ja odotettavissa olevat tulokset SIVU 1

EPIONEN Kemia EPIONEN Kemia 2015

sulfatiatsoli meripihkahappoanhydridi eli dihydro-2,5- furaanidioni etanoli (EtaxA, 99 %)

Nimi: Orgaaninen kemia. orgaanista.wordpress.com. 9. luokan kurssi

Mahamysteeri. Mitkä ruoka-aineet sisältävät näitä aineita?

Tutkimuksellisia töitä biologian opetukseen

HAPANTA HUNAJAA POHDITTAVAKSI ENNEN TYÖTÄ

SUPERABSORBENTIT. Kemian opetuksen keskus Helsingin yliopisto Superabsorbentit Opettajan ohje

JUUSTON VALMISTUS ENTSYYMIEN AVULLA

LÄÄKETEHTAAN UUMENISSA

KEMIA HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEET

ENERGIAA TÄRKKELYKSESTÄ

Solun perusrakenne I Solun perusrakenne. BI2 I Solun perusrakenne 3. Solujen kemiallinen rakenne

Proteiinien opiskelua molekyyligastronomian kontekstissa kohti korkeamman tason ajattelutaitoja ja mahdollisimman kuohkeita marenkeja

Urheilijan ravitsemus ja vastustuskyky - Valion tuotteet urheilijan ravitsemuksessa

Kasvien piilotetut väriaineet


MAIDON PROTEIININ MÄÄRÄN SELVITTÄMINEN (OSA 1)

Biopolymeerit. Biopolymeerit ovat kasveissa ja eläimissä esiintyviä polymeerejä.

SUMUINEN AAMU METALLINKIERRÄTYSLAITOKSELLA

BIOMOLEKYYLEJÄ. fruktoosi

COLAJUOMAN HAPPAMUUS

VEREN ph TAUSTAA. Veressä toimii 4 erilaista puskuria. Bikarbonaattipuskuri Fosfaattipuskuri Hemoglobiini Plasmaproteiinit

Kemiaa keittiössä Maarit Makkonen & Maija Aksela Kemian opetuksen keskus Kemian laitos Helsingin yliopisto 2006

Alumiinista alunaa TAUSTAA

HEIKOT VUOROVAIKUTUKSET MOLEKYYLIEN VÄLISET SIDOKSET

Työohjeet Jippo- polkuun

Tekijä lehtori Zofia Bazia-Hietikko

Kemiallinen reaktio

Hyvälaatuista proteiinia maitotuotteista. Teija Keso Laillistettu ravitsemusterapeutti Ravitsemusasiantuntija Valio Oy Ateria

Kondensaatio ja hydrolyysi

Työn tavoitteena on perehtyä mikrobien avulla tuotettuihin entsyymeihin joita hyödynnetään meijeriteollisuudessa maitotuotteiden valmistuksessa.

ENERGIAA TÄRKKELYKSESTÄ! NELJÄ TUTKIMUSTA

c) Mitkä alkuaineet ovat tärkeitä ravinteita kasveille?

Elämyksiä. Varhaiskasvatuksen ja esiopetuksen työvälineeksi. Työkirja

Kemiaa tekemällä välineitä ja työmenetelmiä

Reaktiot ja tasapaino

8a. Kestomagneetti, magneettikenttä

Täs on protskuu! Projektimainen työ proteiineista

Tiedelimsa. Vedestä saadaan hapotettua vettä lisäämällä siihen hiilidioksidia, mutta miten hiilidioksidi jää nesteeseen?

KALIUMPERMANGANAATIN KULUTUS

LIIAN TAIPUISA MUOVI TAUSTAA

MITÄ IHMETTÄ JA KUMMAA? Kokeellisia töitä kotona tehtäväksi

VOIWIENEREIDEN VALMISTUS

Lämpöistä oppia Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka

ROMUMETALLIA OSTAMASSA (OSA 1)

Tutkimusmateriaalit -ja välineet: kaarnan palaset, hiekan murut, pihlajanmarjat, juuripalat, pakasterasioita, vettä, suolaa ja porkkananpaloja.

TUOTTEIDEMME KÄYTTÖ-OHJEITA

KOTITEKOINEN PALOSAMMUTIN (OSA 1)

Aukkoja sekvensseissä. Tuomo Hartonen Teoreettisen fysiikan syventävien opintojen seminaari

ENERGIAA TÄRKKELYKSESTÄ! NELJÄ TUTKIMUSTA

1. TrendyNailWraps kynsikalvot koko kynnelle

ALKOHOLIT SEKAISIN KOHDERYHMÄ:

Kovalenttinen sidos ja molekyyliyhdisteiden ominaisuuksia

Kierrätys ja materiaalitehokkuus: mistä kilpailuetu?

siirtyy uuteen bioteknologian aikakauteen!

Matti Palmroos Tarralaminaatin valmistus

VÄRIKKÄÄT MAUSTEET TAUSTAA

Henkilötunnus - Biokemian/bioteknologian valintakoe. Sukunimi Etunimet Tehtävä 1 Pisteet / 20

Fysiikan, kemian, matematiikan ja tietotekniikan kilpailu lukiolaisille

Nimi sosiaaliturvatunnus. Vastaa lyhyesti, selkeällä käsialalla. Vain vastausruudun sisällä olevat tekstit, kuvat jne huomioidaan

KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 VESI

Esim. ihminen koostuu 3,72 x solusta

2. Täydennä seuraavat reaktioyhtälöt ja nimeä reaktiotuotteet

Entsyymit ja niiden tuotanto. Niklas von Weymarn, VTT Erikoistutkija ja tiiminvetäjä

SIPSEISSÄKÖ RASVAA? KOKEELLINEN TYÖ: PERUNALASTUJA VAI JUUSTONAKSUJA? Tämän työn tavoite on vertailla eri sipsilaatuja ja erottaa sipsistä rasva.

Kemian opetuksen keskus Helsingin yliopisto Veden kovuus Oppilaan ohje. Veden kovuus

Liian taipuisa muovi

PULLEAT VAAHTOKARKIT

Liuos voi olla hapan, emäksinen tai neutraali

Proteiini ravitsemuksessa

SIPSEISSÄKÖ RASVAA? KOKEELLINEN TYÖ: PERUNALASTUJA VAI JUUSTONAKSUJA?

1. (*) Luku 90 voidaan kirjoittaa peräkkäisen luonnollisen luvun avulla esimerkiksi

LIIAN TAIPUISA MUOVI

Leipä SPC-Flakes- hiutaleilla 1 pala = noin 3,75 grammaa SPC-Flakes- hiutaleita

ENNAKKOTEHTÄVÄT SEIKKAILIJAT

ENERGIAA TÄRKKELYKSESTÄ

Ihmiskeho. Ruoansulatus. Jaana Ohtonen Kielikoulu/Språkskolan Haparanda. söndag 16 februari 14

Nimi sosiaaliturvatunnus. Vastaa lyhyesti, selkeällä käsialalla. Vain vastausruudun sisällä olevat tekstit, kuvat jne huomioidaan

Workshop: Tekniikan kemia OAMK:ssa

1) Käytä valmiita kommunikointikuvastojen sanastoja ja tulosta ne kaksin kappalein. Laminoi ja leikkaa esimerkiksi muistipelikorteiksi

Transkriptio:

MUOVIA MAIDOSTA KOHDERYHMÄ: Työ voidaan tehdä kaikenikäisien kanssa. Teorian laajuus riippuu ryhmän tasosta/iästä. Alakoululaisille muovin valmistusta tehdessä puhutaan verkottumisesta ja muovin verkottuneesta rakenteesta yleisellä tasolla, eikä teoriaan mennä kovin syvälle. Yläkoululaisten kanssa käydään läpi polymerisoitumisen idea eli monomeereistä tulee polymeerejä. Lukiotasolla katsotaan miten kaseiini verkottuu ja miten se muodostaa polymeerejä, molekyyli- ja sidos-tasolla. Alakoululaisille opettaja lämmittää maidon valmiiksi. KESTO: 20 min 45min, riippuen teorian laajuudesta ja ryhmän koosta. MOTIVOINTI: Haluat tehdä ystävällesi lahjan muttet keksi mistä sen valmistaisit. Tässä ohje miten voit tehdä esimerkiksi korun tai jääkaappimagneetin maidosta! TAVOITE: Arkipäiväisten kemian ilmiöiden ymmärtäminen ja teollisten prosessien hahmottaminen pienessä mittakaavassa. Muovien kemiallisen rakenteen ymmärtäminen. AVAINSANAT: Arkikemia Proteiinit Denaturoituminen Polymeerit Happamuus Suomen ensimmäinen muovitehdas aloitti toimintansa 1921 Tampereella. Muovi, jota tehdas tuotti, valmistettiin maidosta. Muovista tehtiin nappeja, joiden vahvuutena oli vähäinen paloherkkyys, mutta haasteena heikko kosteuden kestävyys. Kaseiinimuovin syrjäyttivät lopulta 1950 1960 -luvuilla markkinoille tulleet synteettiset kestomuovit. TAUSTAA Muovi on pikkuhiljaa hivuttautunut arkemme korvaamattomaksi apulaiseksi. Se on kevyttä, edullista, miellyttävän tuntuista ja mahdollista käyttää lähes missä tarkoituksessa vain. Muovit ovat pääasiallisesti polymeerejä. Polymeerit ovat pitkäketjuisia molekyylejä, joissa sama rakenneosa toistuu lukuisia kertoja. Yksi molekyyli voi olla rakentunut 1000 100000 yhteen liittyneestä pienemmästä rakenneosasta eli monomeeristä. Polymeerit voidaan jakaa luonnonpolymeereihin sekä synteettisiin polymeereihin. Luonnonpolymeereistä esimerkkinä ovat tärkkelys, sarveisaineet ja DNA. Synteettisiin luetaan teollisuusvalmisteiset polymeerit esimerkiksi polyeteeni, joka on maailman käytetyin synteettinen polymeeri. Polyeteeniä käytetään mm. muovipusseissa.

Työssä valmistettu kaseiinimuovi tehdään maidon proteiineista. Proteiinit ovat polymeerejä, jotka koostuvat aminohapoista. Maidon proteiineja voidaan muokata mm. lämmön ja hapon avulla. Lämpö muokkaa eli denaturoi, maidon heraproteiinien rakennetta ja happo saa kaseiiniproteiinit kiinnittymään toisiinsa heraproteiinisilloilla. Näin syntyy proteiiniverkosto, joka kuivuessaan kovettuu kaseiinimuoviksi. Nyt opit valmistamaan erästä muovilaatua kotikonstein! Tiesitkö: Kun proteiini denaturoituu, sen kolmiulotteinen rakenne muuttuu ja proteiini menettää biologisen aktiivisuutensa. Tuttu reaktio proteiinien denaturoitumisesta on kananmunan keittäminen. Siinä lämpö muokkaa kananmunan proteiinien rakennetta niin, että alun perin nestemäinen kananmuna muuttuu kiinteäksi. ENNAKKOKYSYMYKSIÄ Mitä esineitä muovista valmistetaan? Miksi mainitsemasi tuotteet valmistetaan juuri muovista? Millainen aine muovi on? Mistä raaka-aineista muovi teollisuudessa tehdään? REAGENSSIT TARVIKKEET Rasvatonta maitoa Etikkaa Pieni kattila tai muu kuumennusta kestävä astia Elintarvikeväriä Kertakäyttölusikka Lämpömittari ja mittalasi TYÖTURVALLISUUS Käytä suojalaseja ja takkia. Etikka on happo, eli syövyttävä aine, huuhtele roiskeet runsaalla vedellä.

TYÖOHJE Laita kattilaan 200 ml maitoa. Jos tahdot värillistä muovia, lisää elintarvikeväriä. Lämmitä maito varovasti 50-60 C:een. (Jos lämpötila nousee yli 60 asteen, maito palaa nopeasti pohjaan!) Kun maito on lämmintä, nosta liuos keittolevyltä, lisää maidon sekaan 10 ml:aa etikkaa ja sekoita maitoa. Mitä huomaat tapahtuvan? Nosta lusikkaan tarttunut muovi paperin päälle ja muotoile haluamasi muotoiseksi. Voit liimata esineesi taakse magneetin, jolloin sinulla on hieno jääkaappimagneetti! KOONTI KYSYMYKSIÄ: Milloin maidolle tapahtuu itsestään samantyyppinen reaktio jossa maitoon muodostuu ns. klimppejä? Maidon vanhetessa maitoon alkaa kertyä maitohappoa, kun maitohappobakteerit hajottavat laktoosia. ph:n laskiessa proteiinien Miksi happo muuttaa kaseiinimisellien vesiliukoisuutta? Happo neutraloi kaseiinimisellien negatiivisen varauksen, jolloin ne eivät enää vuorovaikuta veden kanssa ja proteiinit erottuivat maidosta omaan faasiin. Mitä ihmisen proteiineille tapahtuu jos kehon lämpötila nousee liian korkeaksi? Korkea kuume on ihmisille vaarallista, yli 42 asteen lämpötilassa ihmisen proteiinit alkavat denaturoitua. TYÖN KEMIALLINEN SELITYS Maitomuovin teoriasta on väitelty viime vuosikymmeninä tiedeyhteisössä paljon. Uusimpien tutkimuksien mukaan teoria työn takana olisi seuraava: Maidossa on kahdenlaisia proteiineja, kaseiiniproteiineja (n.80%) ja heraproteiineja (n.20%). Proteiinit ovat aminohappojen muodostamia pitkiä ketjuja, joissa saattaa olla 100 100 000 aminohappoa liittyneenä toisiinsa. Erilaisia aminohappoja on 20 erilaista. Kaseiiniproteiineja on neljää erilaista: αs1 -kaseiinia, αs2 -kaseiinia, β-kaseiinia ja κ- kaseiinia.

Kaseiinit ovat järjestäytyneet miselleiksi, niin, että misellin sisäosissa on pääosin hydrofobisia (eli rasvaliukoisia) αs1 -, αs2-, β-kaseiinia ja misellin pinnalla hydrofiilista (eli vesiliuoista) κ-kaseiinia. Avaruudellista muotoa pitää yllä kalsiumfosfaatti klusterit. κ-kaseiini aminohappoketjun negatiivisesti varautuneet loppuosat roikkuvat misellin ulkopuolella. Nämä negatiivisesti varautuneet karvat tekevät kaseiinimiselleistä vesiliukoisia. Varauksen johdosta kaseiinimisellit hylkivät toisiaan. Maidossa nämä misellit ovat vesimolekyylien ympäröiminä. Maidossa on myös heraproteiineja; betalaktoglobuliinia, alfalaktalbumiinia ja immunoglobuliinia, sekä erilaisia entsyymejä. Maitoa lämmittäessä heraproteiinit denaturoituvat, eli niiden avaruudellinen muoto rikkoontuu. Tällöin proteiinin kolmiulotteista rakennetta pitäneet vetysidokset katkeavat ja rikkisillat avautuvat.

Kun lämmitettyyn maitoon lisätään happoa, neutraloi hapon positiivisesti varautuneet protonit ensin kaseiinimisellien karvojen negatiiviset varaukset tehden niistä vähemmän vesiliukoisia. Kaseiinimisellit pääsevät nyt lähemmäksi toisiaan. Hapon vaikutuksesta myös misellin rakennetta vahvistaneet kalsiumfosfaatti klusterit vapautuvat misellin sisältä. Denaturoituneiden heraproteiinien rikkoutuneiden rikkisiltojen päät alkavat etsiä uutta paria muodostamaan uuden rikkisillan. Heraproteiinit sitoutuvat rikkisidoksin kaseiinimisellien pinnalle, muodostaen proteiiniverkoston. Mitä enemmän heraproteiineja sitoutuu kaseiinimisellien välille rikkisilloin, sitä vahvempaa kaseiinimuovia syntyy. Juustot ovat rakentuneet samantapaisesta proteiiniverkostosta. Itseasiassa maitomuovi on juustoa!