Натуральные эксперименты: химия с грибами

1. Грибковая химия
2. Какие грибы?
3. Примечание о безопасности
4. Эксперимент 1: анализ белка
5. материалы
6. Реакция Биурета
7. Реакция нингидрина
8. Эксперимент 2: Тест на наличие витамина С
9. материалы
10. процедура
11. Эксперимент 3: Калий и натрий тест
12. материалы
13. материалы
14. процедура
15. Эксперимент 5: Тест на наличие ионов хлора
16. материалы
17. процедура
18. обсуждение

Перевод Катаржины Бадуры.

Сколько химикатов содержится в свежих грибах? Эти простые эксперименты покажут химию, скрытую в натуральной пище.

Все вокруг нас и в наших телах состоит из химических веществ, которые реагируют друг с другом, поддерживая нас в живых. В настоящее время многие студенты не рассматривают химию как часть своей повседневной жизни; на самом деле, они часто видят в этом противоположность «природе» - и даже нечто опасное, чего следует избегать. Например, многие продукты питания рекламируются как «без химии», как будто содержащиеся в них вещества состоят не из молекул и смесей, а из чего-то совершенно другого.

Это, конечно, чрезвычайно важная ошибка в рассуждениях, которая, скорее всего, приводит ко многим ошибкам и ненаучным решениям. В этих статьях, посвященных «естественным экспериментам» (см. Также Хёфер, 2017 ), мы используем химические методы для анализа натуральной, сырой пищи.

Грибковая химия

Еда является основным элементом каждого дня, поэтому использование пищи в сочетании химии и повседневной жизни имеет смысл. Грибы являются интересным примером, потому что они содержат целый ряд легко идентифицируемых веществ. Это может удивить студентов, которые, скорее всего, придут на эксперимент с серией ожиданий относительно состава грибов. Эти вещества содержат углеводы, жиры и белки, а также - в меньших количествах - витамины и минералы, которые ученики могут обнаружить самостоятельно.

В этих экспериментах мы используем стандартные химические лабораторные тесты для изучения съедобных грибов. Эксперименты адаптированы к химическим классам средних школ. Они могут быть приняты студентами в течение одного часа, включая обсуждение. Преподавателю потребуется больше времени для подготовки материалов, необходимых в экспериментах 2 и 3.

Американский департамент
Сельское хозяйство (Департамент США
Сельское хозяйство) / Flickr

Какие грибы?

Грибы - это существо, которое не принадлежит к семейству растений или животных, но создает свое собственное таксономическое королевство. Это эукариотические организмы, что отличает их от бактерий. Как и растения, грибы поглощают органические питательные вещества из окружающей среды путем осмоса, однако их структура и способ размножения значительно отличаются от растений. Как и животные, грибы являются гетеротрофными организмами: они должны брать пищу из окружающей среды и не могут сами ее производить. Грибковые клетки образуют сеть волокон, называемых мицелием, которые спрятаны в почве. Он разветвлен как корневая система и отвечает за поглощение питательных веществ. Грибы также имеют плодоносящее тело, которое растет над землей и является (иногда съедобной) частью, которую мы называем грибом (см. Рис. 1).

Пищевая ценность грибов является важной частью нашей диеты. Другие питательные вещества включают ионы натрия, хлора и калия, которые необходимы для поддержания водного баланса; фосфат-ионы, связанные со стабильностью костей и зубов и выработкой эритроцитов; и витамин С, который действует как защитный агент и помогает организму усваивать железо.

В следующих экспериментах мы использовали грибы в качестве образца от коммерческого выращивания Agaricus bisporus как в свежем, так и в сушеном виде. В кулинарной терминологии эти грибы известны как грибы, молодые грибы или грибы портобелло (когда они спелые и коричневые).

Примечание о безопасности

В связи с тем, что некоторые вещества, используемые в экспериментах, могут быть вредными или коррозийными, в каждом из них учащиеся должны носить защитные очки и соблюдать правила безопасности, принятые на уроках химии. Познакомиться с общие правила безопасности на сайте « Наука в школе ».

Эксперимент 1: анализ белка

Выделите примерно 5 минут для теста на биурет и примерно 10 минут для теста на нингидрин (см. Раздел процедур ниже).

материалы

• Раствор гидроксида натрия (1 моль / л)
• Раствор сульфата меди (II) (1 моль / л)
• Раствор нингидрина (2% по весу)
• Свежие съедобные грибы (например, молодые грибы) - один гриб на каждого студента в группе
• Горелка Бунзена
• Стекло часов
• Нож (не слишком острый)
• Маленькие пипетки с капельницей
• плоскогубцы

процедура

Белки могут быть обнаружены как с помощью теста Биурета, так и теста с нингидрином. Обе процедуры описаны отдельно.

Реакция Биурета

1. Поперечное сечение гриба пополам (см. Рисунок 2, слева).
2. Используя пипетку, покройте поверхность разреза тонким слоем раствора гидроксида натрия.
3. Поместите каплю раствора сульфата меди на поверхность гриба.

Если белок присутствует, цвет меняется от светло-голубого (цвет раствора сульфата меди (II)) до темно-синего или фиолетового (пятна, рис. 2, в центре). Изменение цвета является результатом образования медно-белкового комплекса.

Реакция нингидрина

1. Положите кусочек свежего гриба на стакан с часами.
2. Поместите каплю раствора нингидрина на гриб.
3. Используя щипцы, удерживайте кусочек гриба в неосвещенной части пламени горелки Бунзена (что не должно беспокоить).
4. Выньте пятно гриба из пламени и проверьте его цвет.

Если белок присутствует, образуется темное химическое соединение (см. Рисунок 2, справа). Это отношение называется фиолетовым Рухемана. Он возникает в тот момент, когда нингидрин реагирует с аминокислотами, присутствующими в белках.

Эксперимент 2: Тест на наличие витамина С

Продолжительность: около 15 минут. Учителя должны зарезервировать дополнительные 45 минут до начала урока, чтобы подготовить фильтровальную бумагу, пропитанную хлоридом железа (III). Для этого смочите фильтровальную бумагу в 1% по массе. раствор хлорида железа (III) и дайте ему высохнуть (примерно 30 минут).

материалы

Каждому студенту (или группе) потребуется:

• Раствор гексацианоферрата калия (1% по массе) в испарителе / ​​распылителе
• Одна фильтровальная бумага, пропитанная раствором хлорида железа (III) и высушенная
• Один свежий гриб
• Нож (не слишком острый)
• Лабораторный экстракт

процедура

1. Разрежьте гриб наполовину и вдавите свежесрезанную поверхность пробки в фильтровальную бумагу (см. Рис. 3 слева).
2. Удалить гриб. Работая под лабораторным колпаком, опрыскайте поверхность фильтровальной бумаги раствором гексацианоферрата калия (III). Будьте осторожны, чтобы не вдыхать образующиеся пары.

Раствор гексацианоферрата калия (III) делает бумагу светло-голубой, потому что она дает растворимую форму прусского синего (или синего Тернбулла). Если витамин С присутствует в реакционной среде, ионы Fe (III) восстанавливаются до ионов Fe (II), образуя темно-синюю смесь (см. Рис. 3, справа).

Эксперимент 3: Калий и натрий тест

Продолжительность: около 10 минут. Приготовьте сухой гриб, сначала нарезав его ломтиками и высушив в течение ночи в духовке при 105 ° С.

Калий и натрий можно определить по цвету их пламени. Использование кобальтового стекла для фильтрации желтоватого пламени натрия делает пламя палеолил калия более заметным.

материалы

• Сушеные грибы
• Горелка Бунзена
• Тигель с щипцами
• Стекло кобальта или другой синий светофильтр

процедура

1. Используя плоскогубцы, удерживайте участок сухого гриба в несветящемся пламени горелки Бунзена.
2. Соблюдайте цвет пламени. Желто-оранжевое пламя указывает на присутствие натрия, а сиреневый цвет на присутствие калия.
3. Чтобы более четко видеть сиреневый цвет пламени, посмотрите на него через синий фильтр, который также отфильтровывает желтый цвет.

Эксперимент 4: Тест на присутствие фосфат-ионов

Продолжительность: около 45 минут (15 минут самого эксперимента плюс 30 минут для приготовления золы). Учителям понадобятся дополнительные 15 минут, чтобы заранее приготовить раствор гептамолибдата аммония.

материалы

Для приготовления раствора гептамолибдата аммония ((NH4) 6Mo7O24):

• 10 г тетрагидрата молибдата аммония
• 20 г аммиачной селитры
• 7 мл концентрированного раствора аммиака (30% по весу)
• Дистиллированная вода
• Мерная колба (100 мл)
• пипетка

Для эксперимента каждому студенту (или группе) потребуется:

• Дистиллированная вода
• Сушеные грибы (несколько ломтиков)
• Разбавленная азотная кислота (2 моль / л)
• Фарфоровое блюдо
• Пестик (для измельчения)
• Горелка Бунзена
• Фильтровальная воронка и фильтровальная бумага
• Пробирки и штатив
• пипетка
• Индикаторная бумага PH

Фарина Бунджес

процедура

Перед уроком учителя должны приготовить раствор гептамолибдата аммония ((NH4) 6Mo7O24): поместить 10 г тетрагидрата молибдата аммония и 20 г аммония-аммония в мерную колбу. Используя пипетку, добавьте 7 мл концентрированного раствора аммиака и заполните колбу дистиллированной водой до высоты 100 мл, полностью растворив вещество.

Остальная часть процедуры может быть выполнена студентами:

1. Приготовить грибную золу. Сначала положите сушеные грибы в фарфоровую посуду и раздавите их, затем сожгите грибы в несветящемся пламени горелки Бунзена, пока они не превратятся в пепел.
2. Растворите грибковую золу в дистиллированной воде (не более 10 мл), затем отфильтруйте раствор, чтобы избавиться от нерастворенных элементов.
3. Подкисляют фильтрат разбавленной азотной кислотой так, чтобы рН был ниже 6. Примечание: полученный подкисленный зольный раствор будет использоваться как в этом, так и в следующем эксперименте.
4. Используя пипетку, поместите 5 мл подкисленного раствора грибковой золы в пробирку, затем, используя новую пипетку, добавьте в нее приблизительно 10 капель раствора гептамолибдата аммония.
5. Нагрейте содержимое трубки над горелкой Бунзена в течение двух минут, затем поместите ее на подставку для охлаждения.

Если присутствуют ионы фосфата, образуется фосфомолибдат аммония лимонно-желтого цвета (образуется осадок (NH4) 3PMo12O40) (см. Рис. 5).

Эксперимент 5: Тест на наличие ионов хлора

Продолжительность: около 5 минут.

материалы

Фарина Бунджес

• Кислый раствор грибковой золы (см. Эксперимент 4)
• Раствор нитрата серебра (5% по весу)
• пробирка
• пипетка

процедура

1. Поместите 3/5 мл подкисленного раствора грибной золы в пробирку.
2. Используя пипетку, добавьте несколько капель раствора нитрата серебра в пробирку.

Белый осадок указывает на присутствие хлорид-ионов (патр. 6). Осадок хлорида серебра (AgCl) тонко диспергируется, поэтому жидкость имеет мутный белый цвет.

обсуждение

Благодаря этим экспериментам студенты могут лично определить некоторые важные ингредиенты, присутствующие в грибах, которые также являются питательными веществами. Это хорошая основа для обсуждения химических аспектов, которые влияют на нашу повседневную жизнь. Например:

• Как бы вы ответили на утверждение «Я предпочитаю еду без химии»?
• Как грибы поддерживают сбалансированное питание?
• Вы думаете об эксперименте, который может помочь нам отличить растения от грибов? (помните, что грибы не могут выполнять фотосинтез, а растения могут делать).
• В этих экспериментах мы не проверяли наличие крахмала и глюкозы. Как вы думаете, результаты испытаний будут для этих веществ?

Похожие

Комментарии