Key concepts
Chemistry
Food Science
pH
Acidity
Introduction
Have you ever wondered why some foods or drinks taste sourness whereas others do not? Możesz wiedzieć, że twój język odbiera wszystkie rodzaje smaków, w tym słony, słodki, gorzki i kwaśny. Ale co sprawia, że coś smakuje kwaśno? Na kwaśny smak ma wpływ pH i kwasy obecne w żywności. W tym ćwiczeniu dowiesz się, jak kwaśne są różne pokarmy, badając je na obecność kwasów za pomocą sody oczyszczonej. Jak myślisz, co jest najbardziej kwaśnym jedzeniem, jakie możesz znaleźć w swojej kuchni?
Tło
Smak jest wykrywany przez kubki smakowe, które znajdują się na języku i w innych częściach jamy ustnej. Na ludzkim języku znajduje się średnio 10 000 pojedynczych kubków smakowych! Wewnątrz każdego kubka smakowego znajduje się aż 100 komórek receptorowych. Każdy z receptorów jest najlepszy w odczuwaniu jednego wrażenia i wysyła sygnały do mózgu, który następnie rozpoznaje smak słodki, słony, gorzki, kwaśny lub umami. Różne receptory są wyzwalane przez różne związki chemiczne (lub cząsteczki) obecne w pożywieniu. Receptory smaku kwaśnego są wyzwalane przez kwasy, a dokładniej przez jony wodoru (H+), dlatego też są one detektorami kwasów na języku.
Co to znaczy, że coś jest kwaśne lub zasadowe? To wszystko ma do czynienia z jonami. W wodzie (H2O) niewielka liczba cząsteczek rozdziela się tworząc jony wodorowe (H+) i jony wodorotlenkowe (OH-). Czysta woda i roztwory, które mają równą liczbę jonów wodorowych i wodorotlenkowych są obojętne, czyli nie są ani kwaśne ani zasadowe. Kwas to substancja, która oddaje jony wodorowe. Z tego powodu w kwaśnym roztworze jest więcej jonów wodorowych niż wodorotlenkowych. Oznacza to, że im bardziej kwaśny jest pokarm, tym więcej jonów wodorowych jest dostępnych, aby pobudzić receptory kwaśnego smaku. Zasada to substancja, która przyjmuje jony wodorowe. Kiedy zasada rozpuszcza się w wodzie, równowaga pomiędzy jonami wodorowymi i wodorotlenkowymi przesuwa się w przeciwną stronę, tak że dominują jony wodorotlenkowe. Kwasowość roztworu mierzy się za pomocą skali pH. pH równe 7 jest neutralne; wszystko o pH poniżej 7 jest kwaśne, podczas gdy substancje o pH powyżej 7 są zasadowe lub alkaliczne.
Jest jednak prostszy sposób, oprócz pomiaru pH, aby dowiedzieć się, czy żywność jest kwaśna, czy nie – przy użyciu sody oczyszczonej. Znana również jako wodorowęglan sodu, jest ona zasadą, która reaguje z kwasami w celu wytworzenia dwutlenku węgla, reakcji dobrze znanej z naukowych targów wulkanów lub rakiet butelkowych. Ulatniający się gaz można łatwo zauważyć, ponieważ tworzy on bąbelki, gdy kwas wejdzie w kontakt z sodą oczyszczoną. To sprawia, że „kwaśny test” jest prosty: Im więcej bąbelków gazu widzisz, tym bardziej kwaśne jest twoje jedzenie – i tym kwaśniejsze powinno być w smaku. Sprawdź to sam!
Materiały
Sześć kubków lub szklanek
Płyta
O ocet
Soda/napój bezalkoholowy
Sok cytrynowy
Mleko
Mydło
Woda
Łyżeczka
Soda oczyszczona (musi być świeża; jeśli jest zbyt stara, nie będzie działać tak dobrze.)
Wkraplacz lekarski lub pipeta
Fruity lub soki owocowe i inne pokarmy lub napoje, proszek do pieczenia (opcjonalnie)
Przygotowanie
- Przyjmij jedną filiżankę i napełnij ją wodą z kranu. Następnie dodaj odrobinę mydła do naczyń, aby uzyskać roztwór do badań. Uwaga: To jest jeden roztwór, którego nie powinieneś próbować; reszta będzie w porządku do próbowania.
- Wlej trochę innych roztworów testowych (woda, sok z cytryny, ocet, mleko, soda) każdy do swojego kubka.
- Użyj łyżki, aby pokryć płytkę równomiernie sodą oczyszczoną.
Procedura
- Zacznij od octu jako pierwszego. Weź kroplomierz lekarski lub pipetę i wyssij trochę octu z kubka.
- Przynieś kroplomierz do płytki z sodą oczyszczoną i powoli wyciśnij jedną kroplę na sodę oczyszczoną na płytce. Co się stanie, gdy kropla octu uderzy w sodę oczyszczoną? Czy widzisz jakieś bąbelki?
- Przepłucz zakraplacz wodą i użyj go ponownie do pobrania próbki napoju bezalkoholowego. Ponownie, ostrożnie wyciśnij jedną kroplę na sodę oczyszczoną. Wybierz inne miejsce na płytce. Czy zachodzi reakcja? Czy widzisz, że wytwarza się dwutlenek węgla? Jak wygląda reakcja w porównaniu z reakcją z octem?
- Przepłuczcie ponownie kroplomierz i przejdźcie do następnej próbki: Weźcie odrobinę wody i nałóżcie jedną kroplę waszej próbki na płytkę. Co się stanie tym razem? Czy woda jest kwaśna?
- Z czystego wkraplacza wyciśnij trochę soku z cytryny i wyciśnij kroplę na sodę oczyszczoną. Wybierz świeże miejsce, na którym nie ma jeszcze żadnego roztworu. Jak wiele bąbelków widzisz? Czy soda zareagowała bardziej niż woda, czy mniej?
- Powtórz tę samą procedurę z mlekiem. Czy soda oczyszczona reaguje z mlekiem tworząc bąbelki? Czy uważasz, że mleko smakuje kwaśno?
- Zbadaj ostatnią próbkę, którą jest roztwór mydła do naczyń. Czy możesz stwierdzić na podstawie reakcji, że zawiera on dużo kwasów? Jak myślicie, jakie pH ma roztwór mydła?
- W oparciu o wszystkie obserwacje, czy możesz przewidzieć, który z płynów zawiera najwięcej kwasów lub smakowałby najgorzej? Możesz jeszcze raz powtórzyć test z sodą oczyszczoną na wszystkich próbkach. Która z nich jest najbardziej kwaśna, a która najmniej kwaśna?
- Dodatkowo: Zróbcie trochę badań, aby dowiedzieć się, jakie jest pH wszystkich waszych roztworów testowych. Czy twoje wyniki zgadzają się z twoimi odkryciami?
- Dodatkowe: Czy możecie znaleźć więcej płynów do testowania? Możesz również użyć różnych owoców lub warzyw i wycisnąć je, aby uzyskać trochę płynu, aby sprawdzić, czy są kwaśne lub kwaśne. Zrób test smaku po tym, aby zobaczyć, czy twoje obserwacje pasują do twojego smaku.
- Extra: Powtórz tę samą procedurę, ale tym razem użyj proszku do pieczenia zamiast sody oczyszczonej. Zrób kilka badań, aby dowiedzieć się, jaka jest różnica między nimi i porównaj reakcje z tymi samymi roztworami testowymi. Czy widzisz więcej bąbelków z sodą oczyszczoną czy z proszkiem do pieczenia dla każdej z tych samych próbek?
- Extra: Zamiast nakładać kroplę swojego roztworu testowego na sodę oczyszczoną, spróbuj wykonać ten sam test w drugą stronę. Weź odrobinę sody oczyszczonej i włóż ją do szklanki z roztworem testowym. Co się dzieje, gdy soda oczyszczona wchodzi w kontakt z cieczą? Czy reakcja jest taka sama jak przy nakładaniu roztworu na sodę oczyszczoną, czy inna?
- Extra: Jeśli masz dostęp do papierka lakmusowego (który jest używany do pomiaru pH roztworu), zmierz pH każdej z twoich próbek testowych. Jakie jest pH każdej z nich i czy wszystkie kwaśne próbki tworzyły bąbelki podczas badania sody oczyszczonej?
Obserwacje i wyniki
Czy otrzymałeś jakieś ładne bąbelki dla niektórych z twoich roztworów testowych? Powinieneś zobaczyć energiczną formację bąbelków z sokiem z cytryny, jak również z octem. Oba zawierają dużo kwasów. Sok z cytryny zawiera około 5 do 6 procent kwasu cytrynowego, który nadaje cytrynie kwaśny smak. Ocet składa się z 5 do 20 procent kwasu octowego, który jest kwasem reagującym z sodą oczyszczoną, tworząc dwutlenek węgla. W przypadku napoju bezalkoholowego również powinieneś zauważyć tworzenie się bąbelków, choć nie tak dużo jak w przypadku soku z cytryny i octu. Powodem kwaśnej reakcji jest kwas fosforowy, który jest dodawany do napojów bezalkoholowych w celu konserwacji i poprawy smaku. Jest to jeden z powodów, dla których jest on tak zły dla zębów (oprócz cukru); kwas ten może uszkodzić szkliwo zębów.
Mleko jest dość neutralnym roztworem-podobnym do czystej wody-i nie powinno reagować z sodą oczyszczoną. Mydło, z drugiej strony, jest roztworem zasadowym, co oznacza, że jego pH jest większe niż 7. Nie zawiera ono kwasów, które mogą reagować z sodą oczyszczoną i nie powinno powodować powstawania dwutlenku węgla. Kiedy jednak użyłeś proszku do pieczenia zamiast sody oczyszczonej, mogłeś zauważyć, że reakcje dla każdej z badanych próbek były bardziej wyraźne. Prawdopodobnie zauważyłeś nawet kilka małych bąbelków w roztworach, które nie reagowały z sodą oczyszczoną. Wynika to z faktu, że proszek do pieczenia jest mieszaniną sody oczyszczonej i słabych kwasów. Kiedy proszek do pieczenia staje się mokry, kwasy te mogą reagować z sodą oczyszczoną i tworzyć dwutlenek węgla.
Podczas przeprowadzania testu smaku, mogłeś zauważyć, że niektóre pokarmy lub napoje nie mają kwaśnego smaku, nawet jeśli zawierają dużo kwasów. Sztuczka polega na tym, że kwaśny smak jest często maskowany przez dodanie dużej ilości cukru. Dobrym przykładem jest napój gazowany, który testowałeś. Spójrz na listę składników – ile jest w nim cukru? Czy myślisz, że nadal by ci smakował bez cukru?
Sprzątanie
Wylej wszystkie roztwory testowe do odpływu zlewu. Możesz wyrzucić sodę oczyszczoną do śmieci lub spłukać ją wodą do zlewu.
Więcej do odkrycia
How the Tongue Tastes Sour, z Nature News
Approximate pH of Foods and Food Products, z U.S. Food and Drug Administration
How Sour or How Sweet Is Your Lemonade?, z Scientific American
Rocketology: Baking Soda + Vinegar = Lift Off!, od Science Buddies
The Difference between Baking Soda and Baking Powder, od Phys.org
Science Activity for All Ages!, od Science Buddies
This activity brought to you in partnership with Science Buddies
Więcej informacji na temat tej aktywności można znaleźć na stronie Science Buddies.