Avainkäsitteet
Kemia
Elintarviketieteet
pH
Happamuus
Esittely
Oletko koskaan miettinyt, miksi jotkin ruoat tai juomat maistuvat happamilta, kun taas toiset eivät? Saatat tietää, että kielesi havaitsee kaikenlaisia makuja, kuten suolaisen, makean, karvaan ja happaman. Mutta mikä saa jonkin asian maistumaan happamalta? Happamaan makuun vaikuttavat itse asiassa elintarvikkeissa esiintyvät pH-arvot ja hapot. Tässä tehtävässä saat selville, kuinka happamia eri elintarvikkeet ovat testaamalla ruokia ja juomia happojen esiintymisen varalta ruokasoodan avulla. Mikä on mielestäsi happaminta ruokaa, mitä keittiöstäsi löytyy?
Tausta
Maku havaitaan makuhermoilla, jotka reunustavat kieltä ja muita suun osia. Ihmisen kielessä on keskimäärin 10 000 yksittäistä makunystyrää! Jokaisen makunystyrän sisällä on jopa 100 reseptorisolua. Kukin reseptori aistii parhaiten yhden aistimuksen ja lähettää siitä signaaleja aivoihin, jotka sitten tunnistavat makean, suolaisen, karvaan, happaman tai umamin. Eri reseptorit aktivoituvat erilaisista kemiallisista yhdisteistä (tai molekyyleistä), joita elintarvikkeessa on. Happamia makureseptoreita laukaisevat hapot, tai tarkemmin sanottuna vetyionit (H+), ja siksi ne ovat kielen happoilmaisimia.
Mitä tarkoittaa, että jokin on hapanta tai emäksistä? Kaikki liittyy ioneihin. Vedessä (H2O) pieni osa molekyyleistä jakautuu muodostaen vetyioneja (H+) ja hydroksidi-ioneja (OH-). Puhdas vesi ja liuokset, joissa on yhtä paljon vety- ja hydroksidi-ioneja, ovat neutraaleja eli ne eivät ole happamia eivätkä emäksisiä. Happo on aine, joka luovuttaa vetyioneja. Tämän vuoksi happamassa liuoksessa on enemmän vetyioneja kuin hydroksidi-ioneja. Tämä tarkoittaa, että mitä happamampi ruoka on, sitä enemmän vetyioneja on käytettävissä happamien makureseptorien käynnistämiseen. Emäs on aine, joka ottaa vastaan vetyioneja. Kun emäs liuotetaan veteen, vety- ja hydroksidi-ionien välinen tasapaino muuttuu päinvastaiseksi, jolloin hydroksidi-ionit hallitsevat. Liuoksen happamuutta mitataan pH-asteikolla. pH-arvo 7 on neutraali; kaikki, jonka pH-arvo on alle 7, on hapanta, kun taas aineet, joiden pH-arvo on yli 7, ovat emäksisiä eli emäksisiä.
Mutta pH-arvon mittaamisen lisäksi on olemassa yksinkertaisempi tapa selvittää, onko jokin ruoka-aine hapan vai ei – käyttämällä ruokasoodaa. Se tunnetaan myös nimellä natriumbikarbonaatti, ja se on emäs, joka reagoi happojen kanssa tuottaen hiilidioksidikaasua, reaktio, joka tunnetaan hyvin tiedemessujen tulivuorista tai pulloraketeista. Pakeneva kaasu on helppo havaita, sillä se muodostaa kuplia, kun happo joutuu kosketuksiin ruokasoodan kanssa. Tämä tekee ”happotestistä” yksinkertaisen: Mitä enemmän kaasukuplia näet, sitä happamampi ruoka on – ja sitä happamammalta sen pitäisi maistua. Testaa se itse!
Materiaalit
Kuusi kuppia tai lasia
Lautanen
Eetikka
Sooda/pehmeä juoma
Sitruunamehu
Maito
Tiskiaine
Vesi
Lusikallinen
Leivinjauhesoodaa (Sen on oltava tuoretta; jos se on liian vanhaa, se ei toimi yhtä hyvin. Lisää sitten tilkka astianpesuainetta, jotta saat liuoksen testausta varten. Huomaa: Tämä on se yksi liuos, jota ei kannata maistaa; loput saa maistaa.
Menetelmä
- Aloita ensimmäiseksi etikasta. Ota lääketipetti tai pipetti ja ime kupista hieman etikkaa.
- Vie tiputin ruokasoodaa sisältävän lautasen luo ja ruiskuta hitaasti yksi yksittäinen tippa lautasella olevan ruokasoodan päälle. Mitä tapahtuu, kun etikkapisara osuu ruokasoodaan? Näetkö kuplia?
- Huuhdo tippaputki vedellä ja ota sitten sillä uudelleen näyte virvoitusjuomasta. Ruiskuta jälleen yksi tippa varovasti ruokasoodan päälle. Valitse eri kohta lautaselta. Tapahtuuko reaktio? Näetkö hiilidioksidin muodostumista? Millainen reaktio on verrattuna etikkaan?
- Huuhdo tippa uudelleen ja siirry seuraavaan näytteeseen: Ota hieman vettä ja laita yksi pisara näytettäsi lautaselle. Mitä tapahtuu tällä kertaa? Onko vesi hapanta?
- Imeytä puhtaalla tippapullolla hieman sitruunamehua ja ruiskuta tippa ruokasoodan päälle. Valitse tuore kohta, jossa ei ole vielä liuosta. Kuinka monta kuplia näet? Reagoiko se enemmän vai vähemmän kuin vesi?
- Toista sama toimenpide maidon kanssa. Reagoiko ruokasooda maidon kanssa muodostaen kuplia? Maistuuko maito mielestäsi happamalta?
- Kokeile viimeistä näytettäsi, joka on tiskiaineliuos. Voitko reaktiosta päätellä, sisältääkö se paljon happoja? Minkä pH:n luulet saippualiuoksen olevan?
- Voitko kaikkien havaintojesi perusteella tehdä ennusteita siitä, mikä nesteistä sisältää eniten happoja tai maistuisi happamimmalta? Voit toistaa ruokasoodatestin kaikille näytteillesi vielä kerran. Mikä niistä on happaminta, mikä vähähappoisinta?
- Extra: Tee tutkimusta selvittääksesi kaikkien testiliuosten pH:n. Ovatko tuloksesi yhtäpitäviä havaintojesi kanssa?
- Extra: Löydätkö lisää nesteitä testattavaksi? Voit myös käyttää erilaisia hedelmiä tai vihanneksia ja puristaa niitä saadaksesi nestettä testataksesi, ovatko ne happamia tai happamia. Tee sen jälkeen makutesti nähdäksesi, vastaavatko havaintosi makuasi.
- Extra: Toista sama toimenpide, mutta käytä tällä kertaa leivinjauhetta ruokasoodan sijasta. Tee tutkimusta selvittääksesi, mikä ero näiden kahden välillä on, ja vertaa reaktioita samoilla testiliuoksilla. Näetkö enemmän kuplia ruokasoodalla vai leivinjauheella kussakin samassa näytteessä?
- Extra: Sen sijaan, että laittaisit pisaran testiliuostasi ruokasoodan päälle, yritä tehdä sama testi toisinpäin. Ota vähän ruokasoodaa ja laita se lasiin, jossa on testiliuoksesi. Mitä tapahtuu, kun ruokasooda joutuu kosketuksiin nesteen kanssa? Onko reaktio sama kuin silloin, kun laitoit liuoksen ruokasoodan päälle vai erilainen?
- Extra: Jos sinulla on käytettävissäsi lakmuspaperia (jota käytetään liuoksen pH:n mittaamiseen), mittaa kunkin testinäytteesi pH. Mikä on kunkin näytteen pH ja muodostivatko kaikki happamat näytteet kuplia ruokasoodakokeesi aikana?
Havainnot ja tulokset
Osaitko joihinkin testiliuoksistasi mukavia kuplia? Sinun olisi pitänyt nähdä voimakasta kuplanmuodostusta sekä sitruunamehun että etikan kanssa. Molemmat sisältävät paljon happoja. Sitruunan mehu sisältää noin 5-6 prosenttia sitruunahappoa, joka myös antaa sitruunalle sen happaman maun. Etikka sisältää 5-20 prosenttia etikkahappoa, joka on happo, joka reagoi ruokasoodan kanssa muodostaen hiilidioksidia. Virvoitusjuoman kanssa olisi myös pitänyt nähdä jonkin verran kuplanmuodostusta, joskaan ei niin paljon kuin sitruunamehun ja etikan kanssa. Syynä happamaan reaktioon on fosforihappo, jota lisätään virvoitusjuomiin säilyvyyden ja maun parantamiseksi. Tämä on yksi syy, miksi se on niin huono hampaille (sokerin lisäksi); tämä happo voi vahingoittaa hammaskiillettä.
Maito on melko neutraali liuos – samanlainen kuin puhdas vesi – eikä sen olisi pitänyt reagoida ruokasoodan kanssa. Saippua taas on emäksinen liuos, eli sen pH on yli 7. Se ei sisällä happoja, jotka voisivat reagoida ruokasoodan kanssa, eikä sen olisi pitänyt johtaa hiilidioksidin muodostumiseen. Kun käytit ruokasoodan sijasta leivinjauhetta, olet kuitenkin saattanut huomata, että kunkin testinäytteen reaktiot olivat voimakkaampia. Näit todennäköisesti jopa pieniä kuplia niissä liuoksissa, jotka eivät reagoineet ruokasoodan kanssa. Tämä johtuu siitä, että leivinjauhe on ruokasoodan ja heikkojen happojen seos. Kun leivinjauhe kastuu, nämä hapot voivat reagoida ruokasoodan kanssa ja muodostaa hiilidioksidia.
Makutestiä tehdessäsi olet ehkä huomannut, että jotkin ruoat tai juomat eivät maistuneet lainkaan happamilta – vaikka ne sisältävät paljon happoja. Juju on siinä, että hapan maku peitetään usein lisäämällä siihen paljon sokeria. Yksi hyvä esimerkki on testaamasi limsajuoma. Katso sen ainesosaluetteloa – kuinka paljon siinä on sokeria? Luuletko, että pitäisit siitä edelleen ilman sokeria?
Puhdistus
Kaada kaikki testiliuoksesi lavuaarin viemäriin. Voit hävittää ruokasoodan roskiin tai huuhdella sen pois vedellä lavuaariin.
Lisää tutkittavaa
How the Tongue Tastes Sour, Nature News -lehdestä
Approximate pH of Foods and Food Products, Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirastosta
How Sour or How Sweet Is Your Lemonade?, Scientific American -lehdestä
Rakennustiede: Baking Soda + Vinegar = Lift Off!, from Science Buddies
The Difference between Baking Soda and Baking Powder, from Phys.org
Tiedeaktiviteetti kaikenikäisille!, from Science Buddies
Tämä aktiviteetti on tuotu sinulle yhteistyössä Science Buddies
kanssa.