Μασώντας γεύσεις

Submitted by rau on Mon, 2008-07-28 13:57. Chemistry | Greek | Issue 8 | Teaching activity

Μετάφραση Αργυρώ Βεργανελάκη

Χορηγία εικόνας από Dan Chippendale / iStockphoto

Ο Ken Gadd και η Luca Szalay παρουσιάζουν μια διαδικασία που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία – προσαρμοσμένη σε μαθητές – για τη μέτρηση των επιπέδων του κιτρικού οξέος στην τσίχλα.

Πόσο όξινη είναι η τσίχλα?

Πόσους ανθρώπους ξέρετε που μασάνε τσίχλα; Γιατί το κάνουν; Θα μπορούσατε να κάνετε ένα γκάλοπ, αλλά η πιο πιθανή απάντηση θα είναι για τη γεύση. Η τσίχλα αποτελείται από μία υδρόφοβη βάση μαστίχας και υδατοδιαλυτά συστατικά όπως αρωματικά και γλυκαντικά. Όταν τη μασάς, τα αρωματικά και γλυκαντικά απελευθερώνονται, διαλύονται και καταπίνονται (αισιόδοξα η τσίχλα παραμένει στο στόμα). Όταν η γεύση απελευθερωθεί, η τσίχλα πετιέται.

Δυστυχώς, κολλάει δυνατά σε σκληρές επιφάνειες όπως τσιμέντο και είναι δύσκολο να αφαιρεθεί. Υπάρχουν πολλά αποδεικτικά στοιχεία γι’ αυτό, αν κοιτάξετε στα πεζοδρόμια. Αλλά πίσω στη γεύση...

Ένα κοινό συστατικό της τσίχλας και άλλων προϊόντων ζαχαροπλαστικής είναι το κιτρικό οξύ. Δίνει αυτή την οξεία, αναζωογονητική γεύση κίτρου που ‘επιτίθεται’ στη γλώσσα. Η συσκευασία σε ενημερώνει για την ποσότητα του κιτρικού οξέος που περιέχεται στην τσίχλα. Είναι ο ρόλος ενός χημικού να το ελέγξει στο εργαστήριο ποιοτικού ελέγχου. Η παρακάτω μέθοδος βασίζεται στην τυπική διαδικασία που χρησιμοποιείται από μια εταιρία που κατασκευάζει διάφορες γεύσεις τσίχλας και τσιχλόφουσκας (ένα είδος τσίχλας). Έχει προσαρμοστεί για χρήση σε σχολεία και κολλέγια, έτσι ώστε οι μαθητές σας να μιμηθούν τον αυθεντικό τρόπο εργασίας.

Χορηγία εικόνας από iStockphoto

Να μερικές ερωτήσεις που μπορούν να ενθαρρύνουν τους μαθητές να σκεφτούν:

Πόσους ανθρώπους ξέρετε που μασάνε τσίχλα?
Πόσο χρονών είναι?
Τι είναι αυτό που κάνει την τσιχλόφουσκα να διαφέρει από τις άλλες τσίχλες?
Πώς αφαιρούμε την τσίχλα από τα ρούχα?
Γιατί οι τσίχλες χωρίς ζάχαρη παραμένουν γλυκές?
Πώς μπορείτε να ελέγξετε πόσο οξύ υπάρχει στην τσίχλα?

Το πρόγραμμα StandardBase

Το πρόγραμμα StandardBase έχει δημιουργήσει 72 διαδικασίες ανάλυσης, που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία και είναι προσαρμοσμένες για χρήση από μαθητές σε σχολεία και κολλέγια, διαθέσιμες στο διαδίκτυο. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το πρόγραμμα, δείτε ‘StandardBase: ένα πιλοτικό πρόγραμμα Leonardo da Vinci για πρακτική εκπαίδευση και εξάσκηση στη χημεία’ σε αυτό το τεύχος του περιοδικού Επιστήμη στο Σχολείο.

Η διαδικασία: Προσδιορισμός του κιτρικού οξέος στην τσίχλα Hubba Bubba^® χρησιμοποιώντας ογκομέτρηση εξουδετέρωσης

Διάρκεια	1 ώρα
Όργανα που χρειάζονται	Ογκομετρικά γυάλινα όργανα
Χαρακτηριστικά δείγματος	Τσιχλόφουσκα Hubba Bubba^® με γεύση πορτοκάλι
Προμηθευτής	Τα περισσότερα μαγαζιά με είδη ζαχαροπλαστικής και τα supermarkets
Συστατικό που θα προσδιοριστεί	κιτρικό οξύ
Μέθοδος (οι)	ογκομέτρηση εξουδετέρωσης
Πεδίο (α)	φαγητά και οινοπνευματώδη

Πριν ξεκινήσουν το πρακτικό μέρος, οι καθηγητές θα ήταν καλύτερο να διδάξουν τη χημεία της ανάλυσης στους μαθητές τους. Για να ελέγξουν αν έχουν τις απαραίτητες γνώσεις, οι μαθητές μπορούν να δοκιμάσουν το διαδραστικό (interactive) τεστ στην ιστοσελίδα του StandardBase^w1. Για να βοηθηθούν στην εργασία τους, οι μαθητές μπορούν, επίσης, να ‘κατεβάσουν’ ένα αρχείο για την ογκομέτρηση^w2.

Σκοπός

Ο σκοπός αυτής της αναλυτικής διαδικασίας είναι να προσδιορίσουμε την ποσότητα κιτρικού οξέος στην τσιχλόφουσκα Hubba Bubba^®. Αυτή η τσιχλόφουσκα είναι διαθέσιμη στο Ηνωμένο Βασίλειο και στα περισσότερα μέρη της Ευρώπης. Παρασκευάζεται από το Wrigley^w3 στο Πλάιμουθ, του Ηνωμένου Βασιλείου. Η μέθοδος που περιγράφεται εδώ, βασίζεται στη διαδικασία που χρησιμοποιείται από το Wrigley στα εργαστήριά τους στο Πλάιμουθ.

Αρχή

Ο προσδιορισμός βασίζεται σε μία αντίδραση εξουδετέρωσης ανάμεσα στο κιτρικό οξύ της τσιχλόφουσκας και το κλασικό καυστικό νάτριο (NaOH). Η ποσότητα του κιτρικού οξέος στην τσιχλόφουσκα μπορεί να υπολογιστεί από τα αποτελέσματα της ογκομέτρησης.

Εξοπλισμός

Πλάστης κουζίνας
Κωνική φιάλη των 250 ml
Ογκομετρική φιάλη των 250 ml
Ογκομετρική φιάλη των 100 ml
Μαγνητικό αναδευτηράκι (γνωστό ως ψύλλος)
Προχοΐδα των 10 ml (με ακρίβεια των 0,02 ml)
Ζυγαριά ακριβείας
Ξύλινο τεμάχιο
Μαχαίρι/ψαλίδι

Υλικά και ο CAS αριθμός τους^w4

Hubba Bubba^® με γεύση πορτοκάλι
Καυστικό νάτριο (NaOH) (αριθμός CAS: 1310-73-2)
Φαινολοφθαλεΐνη (αριθμός CAS: 77-09-8)

Διαλύματα

Διάλυμα ΝaOH 0.1 Μ. Αν δεν είναι διαθέσιμο, διαλύστε 1 g ΝaOH σε περίπου 100 ml καθαρού νερού. Μεταφέρετε προσεκτικά σε μία ογκομετρική φιάλη των 250 ml και γεμίστε μέχρι την τελική ένδειξη. Ομογενοποιήστε το διάλυμα. Τιτλοδοτήστε με ογκομέτρηση χρησιμοποιώντας πρότυπο διάλυμα HCl 0.1Μ, το οποίο με τη σειρά του έχει τιτλοδοτηθεί από ΚHCO₃.
Δείκτης φαινολοφθαλεΐνης. Ζυγίστε 0.2 g φαινολοφθαλεΐνης και διαλύστε τα σε περίπου 50 ml μεθανόλης. Μεταφέρετε το διάλυμα σε μία ογκομετρική φιάλη των 100 ml, γεμίστε μέχρι την τελική ένδειξη με μεθανόλη και ομογενοποιήστε.

Διαδικασία

Πάρτε ένα κομμάτι τσιχλόφουσκας Hubba Bubba^® με γεύση πορτοκάλι και τοποθετήστε το μέσα σ’ ένα ξύλινο τεμάχιο.
Με τη βοήθεια του πλάστη, πλάστε την τσιχλόφουσκα σε μια πολύ λεπτή λωρίδα περίπου 160 x 30 x 0.5 mm.
Κόψτε τη λωρίδα σε μικρά κομμάτια περίπου στο μέγεθος ενός μακρύκοκκου κόκκου ρυζιού.
Ζυγίστε 1.0 g από τα κομμάτια.
Προσθέστε τα σε 100 ml καθαρού νερού που περιέχονται σε κωνική φιάλη των 250 ml. Προσθέστε ένα μαγνητικό αναδευτηράκι.
Ανακατέψτε έντονα για 30 λεπτά, σιγουρεύοντας ότι τα κομμάτια δε συσσωματώνονται.
Προσθέστε 0.5 ml δείκτη φαινολοφθαλεΐνης και ογκομετρήστε με διάλυμα NaOH 0.1 Μ που περιέχεται σε προχοΐδα των 10 ml. Το τελικό σημείο είναι ροζ.
Επαναλάβετε άλλες δύο φορές και υπολογίστε το μέσο όρο των τριών αποτελεσμάτων. Μέσος όρος ογκομέτρησης = όγκος (V) σε ml.

Υπολογισμοί

Χρησιμοποιήστε τα παρακάτω για να υπολογίσετε το ποσοστό της μάζας του μόνο-ύδροξυ- κιτρικού οξέος στην τσιχλόφουσκα Hubba Bubba^®:

Κάθε κυβικό εκατοστό (ml) του διαλύματος NaOH 0.1 Μ αντιστοιχεί σε 7.0 mg μονο-ύδροξυ κιτρικού οξέος.
% της μάζας του μόνο- ύδροξυ κιτρικού οξέος = 0.70·όγκο (V)

Σημείωση: μία προσέγγιση χρειάζεται αν το διάλυμα NaOH δεν είναι ακριβώς 0.1 Μ.

Έκφραση των αποτελεσμάτων

Δώστε τη μάζα του μόνο- ύδροξυ κιτρικού οξέος στην τσιχλόφουσκα Hubba Bubba^® σε εκατοστιαίο ποσοστό μάζας (μάζα του μόνο- ύδροξυ κιτρικού οξέος σε 100 g της τσιχλόφουσκας). Οι κατασκευαστές επιτρέπουν εύρος 1.9-2.1 % της μάζας.

Ακρίβεια

Η ακρίβεια της ανάλυσης διασφαλίζεται από τις ενδείξεις της προχοΐδας. Ένας άπειρος μαθητής μπορεί να διαβάσει μια προχοΐδα με προσέγγιση ± 0.05 ml. Οι περισσότερο εξοικειωμένοι μαθητές μπορούν να τη διαβάσουν με προσέγγιση ± 0.02 ml.

Το γράφημα

Το γράφημα παρακάτω δείχνει τα αποτελέσματα που πήραν μαθητές σε άλλες Ευρωπαϊκές χώρες (έως τη στιγμή της παράδοσης στο τυπογραφείο). Εάν οι μαθητές σας ενδιαφέρονται να δουν τα τελευταία δεδομένα, μπορούν να δουν τα πιο πρόσφατα αποτελέσματα στο διαδίκτυο^w5.

Αν οι μαθητές σας θέλουν να προσθέσουν τα δικά τους αποτελέσματα στο γράφημα, στείλτε e-mail στη Luca Szalay (luca@chem.elte.hu). Θα παραλάβετε ένα όνομα και κωδικό πρόσβασης για να μπορείτε να έχετε πρόσβαση σ’ αυτή τη λειτουργία της βάσης δεδομένων StandardBase. Στη συνέχεια μπορείτε να εγγράψετε και τους μαθητές σας, ώστε να μπορούν να εισάγουν τα νούμερά τους στο διάγραμμα.

Περιεχόμενο του δείγματος σε κιτρικό οξύ (g ανά 100g)
Χορηγία εικόνας από Luca Szalay

Αναφορές στο διαδίκτυο

w1 – Οι καθηγητές μπορούν να ωθήσουν τους μαθητές τους, να δοκιμάσουν το διαδραστικό τεστ στην ιστοσελίδα της StandardBase: www.vapro-ovp.com/applications/toetsing/vraag.asp?toetsID=29

w2 – Ένα αρχείο για την ογκομέτρηση μπορεί να αποκτηθεί από την ιστοσελίδα της StandardBase: www.standardbase.com/tech/uk-voltech.pdf

w3 – Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τα προϊόντα Hubba Bubba^® δείτε www.wrigley.co.uk/index.cfm?articleid=138

w4 – Η βάση CAS είναι η μεγαλύτερη και πιο ενημερωμένη βάση δεδομένων για χημικές ουσίες στον κόσμο. Δείτε www.cas.org/expertise/cascontent/registry/regsys.html

w5 – Ένα γράφημα προηγούμενων αποτελεσμάτων αυτής της ανάλυσης είναι διαθέσιμο εδώ: http://standardbase.live.ism.nl/sbase/maindetails.asp?expid=3362#

Πηγές

Αυτό και άλλα πρωτόκολλα είναι διαθέσιμα στη βάση δεδομένων StandardBase: http://standardbase.live.ism.nl

Κάντε click στο ‘View or conduct a StandardBase procedure’ μετά ‘View all experiments’. Στη συνέχεια επιλέξτε το πρωτόκολλο που επιθυμείτε.

Ανασκόπηση

Το άρθρο προσφέρει μία ενδιαφέρουσα και πρωτότυπη προσέγγιση της εξουδετέρωσης και της ογκομέτρησης, δύο θέματα που συνήθως θεωρούνται δύσκολα και βαρετά (θυμηθείτε όταν ήσασταν εσείς μαθητές?).

Ξεκινώντας από ένα οικείο αντικείμενο (τσιχλόφουσκα), με τα χαρακτηριστικά της και τα πρακτικά προβλήματα, οι συγγραφείς παρουσιάζουν τη διαδικασία ανάλυσης (προσδιορισμός του κιτρικού οξέος στην τσιχλόφουσκα Hubba Bubba^®), εξαπλώνοντας το θέμα σε θεωρητικά μονοπάτια με τη βοήθεια των αναφορών διαδικτύου. Οι καθηγητές χημείας μπορούν να χρησιμοποιήσουν το άρθρο για να επισημάνουν τη σημασία των διαδικασιών ανάλυσης, σε συνδυασμό με τα θέματα της εξουδετέρωσης και της ογκομέτρησης. Η προτεινόμενη ανάλυση δίνει την ευκαιρία του συνδυασμού της χημείας με τη στατιστική και την Αγγλική γλώσσα.

Η σύνδεση με μία αληθινή δουλεία σε ένα εργαστήριο ποιοτικού ελέγχου, το πλούσιο διδακτικό υλικό στην ιστοσελίδα της StandardBase (διαγνωστικά τεστ, θεωρία, γραφήματα και πρωτόκολλα) κάνουν το ‘Μασώντας γεύσεις’ μία χρήσιμη πηγή για τους καθηγητές και τους μαθητές. Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για συζήτηση του ρόλου του χημικού στο προσωπικό μίας βιομηχανίας και/ή να προετοιμάσει μία επίσκεψη σε ένα εργαστήριο ή ένα εργοστάσιο.

Το άρθρο μπορεί να είναι χρήσιμο στην ανώτερη δευτεροβάθμια ή εθελοντική εκπαίδευση, όχι μόνο για να ελέγξουν τη συγκεκριμένη δραστηριότητα αλλά και τις υπόλοιπες διαδικασίες που είναι διαθέσιμες στην ιστοσελίδα της StandardBase.

Οι καθηγητές μπορούν να θέσουν τις παρακάτω ερωτήσεις κατανόησης:

Η ουσία που δίνει στην τσιχλόφουσκα Hubba Bubba^® τη γεύση πορτοκάλι είναι:

α) μηλικό οξύ
β) κιτρικό οξύ
γ) ασκορβικό οξύ
δ) υδροχλωρικό οξύ

Η συγκέντρωση του πρότυπου διαλύματος που χρησιμοποιείται στη διαδικασία είναι:

α) 0.1 g/L
β) 1.0 % της μάζας
γ) 0.1 mol/L
δ) 1.0 mol/L

Ακολουθώντας την πρόταση των συγγραφέων, θα με ενδιέφερε ως φυσική συνέπεια η χημική πλευρά της αφαίρεσης της τσίχλας από τις επιφάνειες και τα ρούχα.
Giulia Realdon, Ιταλία

Ο Ken Gadd εργάζεται για το 4science στο Ηνωμένο Βασίλειο και η Luca Szalay έχει την έδρα της στο Ινστιτούτο Χημείας στο Πανεπιστήμιο Eötvös Loránd, Ουγγαρία.