Vad innehåller mjölk?

Tillhör kategori: kemiska metoder, livsmedel, vardagens kemi

Författare: Lena Ullén

Introduktion Riktlinjer Säkerhet Materiel Förarbete Utförande Förklaring Kemisk bakgrund Fördjupning Litteratur Fler experiment

Tid för förberedelse: 10 minuter

Tid för genomförande: 80 minuter

Antal tillfällen: 2

Säkerhetsfaktor: Ofarligt

Svårighetsgrad: Avancerat

Introduktion

Experimentet går ut på att man ska ta reda på mjölkens sammansättning av olika näringsämnen och eventuellt också i vilken halt näringsämnena förekommer. Det är också en bra tillämpning för bl a Trommers prov och Biuretprovet.

Riktlinjer

Försöket kan genomföras som ett undersökande experiment i samband med ett tema- eller specialarbete på högstadiet för att ta reda på vilka näringsämnen mjölk består av. På gymnasienivå kan man även ta reda på i vilken halt dessa näringsämnen förekommer. Det är en fördel om man testat de olika metoderna att påvisa näringsämnen förut.

De tester som förekommer är:

Säkerhet

I försöket används eter, etanol och aceton som är fettlösande och uttorkande på huden. Försök att låta bli att spilla och se till att det är god ventilation. Dessa vätskor är också mycket brandfarliga så se till att det inte finns några öppna lågor i närheten när du hanterar dem.

För protein- och sockerprov behöver du natriumhydroxid och salpetersyra som är starkt frätande. Skölj ordentligt om du spiller på dig. Vid stänk i ögonen: Skölj i minst 15 min och sök läkare.

Alla kemikalier och restprodukter kan spolas ut i avloppet. Kopparsulfatet som används vid Trommers prov och Biuretprovet är så utspädd och används i så små mängder att de inte är farliga för miljön. Även natriumhydroxiden används i mycket små mängder. Aceton och eter är det meningen att man ska evaporera, som framgår av laborationsbeskrivningen.

Materiel

Samma material som i experimentet "Modellmassa av mjölk" ...

... och dessutom

Förarbete

Figur Till detta försök är det en hel del materiel att plocka fram.

Utförande

  1. Mät upp 50 ml mjölk i en 100 ml E-kolv och värm i vattenbad till 40º C.
  2. Tillsätt ättika med ett dropprör tills mjölken börjar flocka sig. Rör om mellan varje droppe så att du inte sätter till mer ättika än vad som behövs.
  3. Låt blandningen svalna.
  4. Filtrera blandningen genom silduk (eller filtrerpapper, men pappret blir lätt tätt av proteinutfällningar och skört när det blir blött) ner i en bägare. Pressa ut så mycket vätska (= vassla) som möjligt och notera volymen.
  5. Om du ska isolera och beräkna utbytet av fett och kasein för du över innehållet i silduken till baks till E-kolven. Försök att få med så mycket som möjligt. Annars kan du låta det vara kvar i silduken så länge eller föra över det på ett urglas.
Påvisa protein:
Testa vasslan och innehållet i silduken med någon av metoderna för att påvisa protein. Ska du beräkna utbytet av kaseinet bör du vänta med att testa innehållet i silduken dess du vägt in utbytet av kasein.

Isolering av laktos:
Om man inte är intresserad av att få reda på halten av laktos i mjölk, utan bara att påvisa laktos kan man gå direkt till punkt 9.

  1. För över 10 ml av vasslelösningen i en 200 ml E-kolv och tillsätt 100 ml etanol.
  2. Värm lösningen en kort stund tills den geléaktiga fällningen koagulerar.
  3. Filtrera ner i en torr E-kolv, detta tar en liten stund på grund av spår av proteinerna albumin och globulin som täpper igen porerna på filtrerpappret.
  4. Korka igen E-kolven.
  5. Kontrollera om kristaller bildats på insidan av E-kolven, skrapa i såfall loss kristallerna för att initiera ytterligare kristallbildning.
  6. Låt stå i minst 24 timmar.
  7. Sugfiltrera.
  8. Väg in och kontrollera utbytet av laktos i mjölken. Tänk på att du endast har använt 10 ml av vasslan.
  9. Gör Trommers prov på vasslan.
Isolering av smörfett:
Vill man bara påvisa fett räcker det med att man trycker ett filtrerpapper mot den fasta massan och kollar om det bildas fettfläckar.

  1. Till den fasta massan i E-kolven tillsätts 10 ml aceton + 10 ml eter. Rör blandningen ordentligt och finfördela klumparna.
  2. Häll över blandningen till en 100 ml rundkolv.
  3. Tillsätt ytterligare 15 ml eter till den fasta massan, rör om och dekantera lösningen till samma rundkolv.
  4. Upprepa en gång till med 10 ml eter.
  5. Evaporera lösningsmedlet tills endast en klar gul olja och en grumlig vattenfas återstår.
  6. Placera en liten bomullsbädd i botten på en filtrertratt och täck bomullen med ett lager vattenfri natriumsulfat.
  7. Väg ett provrör och ställ under tratten.
  8. Tillsätt 5 ml eter till den oljiga fasen i rundkolven.
  9. För över eterfasen med hjälp av pipett till provröret.
  10. Evaporera etern över ett vattenbad.
  11. Väg in och kontrollera utbytet.
Isolering av kasein:
För att isolera kaseinet måste man först ha tagit bort fettet enligt punkterna 1-11 ovan under rubriken isolering av smörfett.
  1. Tillsätt 20 ml aceton till den fasta återstoden som finns kvar i E-kolven. Rör om och finfördela klumparna.
  2. Sugfiltrera genom en Büchnertratt.
  3. Häll tillbaks innehållet i kolven och upprepa med 20 ml aceton till.
  4. Lufttorka resterna.
  5. Väg in utbytet.

Förklaring

Mjölk innehåller mest vatten men även många viktiga näringsämnen, bla proteiner, fett och mjölksocker. Proteinerna består till största delen av kasein men också av vassleproteinerna albumin och globulin.

Tabeller över olika sorts mjölks näringsinnehåll finns hos Norrmejerier.

Analysschema

Kemisk bakgrund

Vy för utskrift av kemisk bakgrund och fördjupning

Alla däggdjur dricker mjölk som små, eftersom mjölk innehåller många bra näringsämnen och mineraler för en växande varelse. Som vuxna tål de flesta inte längre mjölksockret (laktos) eftersom de inte längre har kvar det enzym (laktas) som bryter ner laktos i tarmarna. Laktosen bryts då i stället ned av en bakterie och denna nedbrytning ger som biprodukter syror, koldioxid och vätgas. I stället måste djuren äta mycket av de gröna växterna för att få i sig tillräckligt med kalcium.

Människor (de flesta) däremot behåller egenskapen att bryta ner mjölksockret eftersom det är lättare att få i sig tillräckligt mycket kalcium på så sätt både för oss som lever här i norr och för t ex nomader som lever i öknen. Varje svensk dricker ca 140 liter mjölk varje år.

En ko ger, under ett år, mer än 6500 kg mjölk. Rekordet för en ko ligger på ca 20 000 kg mjölk på ett år!

I försöket skiljer man kasein och smörfett från resten av mjölken genom att utnyttja egenskapen att de är olösliga i ättiksyra. Mer om kasein finns att läsa i försöket Modellmassa av mjölk.

Smörfettet är lösligt i aceton och eter. Genom att tillsätta dessa ämnen i omgångar till sin kasein/fettklump blir kaseinet kvar i den fasta massan och fettet löses upp av acetonet och etern och följer med i vätskefasen som dekanteras. När man filtrerar vätskan binds det vatten som finns kvar till det vattenfria natriumsulfatet. Kvar får man en lösning av eter och fett. Etern är lättflyktig och evaporeras lätt bort.

När man avskiljt kasein och smörfett tillsätter man etanol till vasslan och löser upp laktosen. Albumin och globulin löses ej av etanol och kan därför filtreras bort. Får den filtrerade lösningen sedan stå ett tag börjar laktosen att kristallisera sig.

Laktos
Laktosmolekyl

Laktos är en disaccarid, en sammansatt sockerart, som består av en galaktos- och en glukosmolekyl. Ett annat namn för glukos är druvsocker.

Reducerande sockerarter har förmågan att reducera Cu2+-joner till Cu+. Detta utnyttjas i Trommers prov med hjälp av Fehlings lösning. De reducerande sockerarterna innehåller maskerade aldehyd- eller α-hydroxiketonfunktioner. Dessa oxideras till karboxylsyragrupper. Reaktionen sker enligt följande: [2]

Trommers prov

När man gör Trommers prov för att kontrollera om det finns socker i mjölk använder man Fehlings lösning som består av koppar(II)sulfat (CuSO4) i alkalisk lösning. När man löser upp kopparsulfatet får man sulfatjoner och blå kopparjoner (Cu2+) . Vid reaktionen bildas orange 1317-39-1;koppar(I)oxid (Cu2O). Beroende på hur reaktionen fortskrider kan resultatet bli mer eller mindre gult eller rött.

Fördjupning

Livsmedel

Maten håller igång oss

Livsmedel behövs för att hålla igång vårt biologiska maskineri. Det är via maten som vi får energi att röra oss, tänka, men också att växa och reparera våra celler i kroppen. Kroppens maskineri är oerhört komplicerat, men det klarar att styra flödena av både energi och näring till kroppens olika delar vid rätt tillfälle. Kroppen hanterar också att ta hand om de restprodukter som vi måste göra oss av med.

Processerna i kroppen när maten bryts ned, fördelas, omvandlas och görs av med, är i grund och botten kemiska reaktioner som drivs av energin i maten. Maskinen är vår biologiska kropp, men de enskilda reaktionerna är kemiska. På så sätt kan man säga att vår kropp är en kemisk maskin.

Matens ursprung

Ursprungligen hittade vi vår föda i naturen. I det moderna samhället är de flesta livsmedlen processade på något sätt. Även livsmedel som inte är processade i sig är ofta odlade eller uppfödda med metoder som skiljer sig från det som sker i naturen. Syftet är att öka produktionen och att säkerställa kvalitén.

Att livsmedlen inte är helt naturligt producerade behöver inte vara ett problem. Det är bra att vi kan producera mera med mindre resurser. Det är också bra att vi har koll på kvalitén. Men vissa saker är inte bra. Tillsatser som gör att livsmedlen får längre hållbarhet, ser mer aptitliga ut och smakar bättre är inte alltid nyttiga, även som det kan verka så.

Grunden till all produktion av livsmedel är solens energi och växternas fotosyntes. I nästa steg kan djuren äta växterna och producera kött som vi sedan kan äta, men ursprunget är växterna. Men om inte djuren och människorna fanns, så skulle växterna till slut bli utan koldioxid som de behöver för sin fotosyntes. Djur och människor andas ut koldioxid. Kropparna bryts också ned till koldioxid och mineraler när de förmultnar. Detta tar växterna hand om, ofta med svamparna som mellanled. Det hela är ett kretslopp där både växter, svampar och djur ingår. Allt levande både äter och äts. Det som får kretsloppet att hålla igång är strålningen från solen.

Tycke och smak

Genom evolutionen har vi lärt oss att välja vad som är bra med hjälp av lukten och smaken. Oftast är det som vi gillar också nyttigt. När maten är skämd, brukar den börja lukta illa, vilket gör att vi inte äter det som kan göra oss sjuka.

Men det vi tycker om är inte nödvändigtvis bra för oss. Sötma är en signal att maten är bra, vilket stämde väl när människan levde nära naturen och behövde den energi man kunde finna. Men nu finns socker i överflöd. Det blir för mycket av det goda, så att vi blir feta och får sjukdomar som karies och diabetes.

Smaken för maten är också en kulturell fråga. Den mat vi lär oss tycka om från barnsben tycker vi oftast om resten av livet. Det finns också kulturella aversioner mot vissa typer av mat. I Sverige är vi inte vana att äta insekter, men insekter är förträfflig mat som är både nyttig och miljövänlig.

material på avancerad nivå kommer att läggas in här

Löslighet

När atomer eller molekyler av ett ämne blandas på atom-/jon-/molekylnivå med ett annat ämne, så säger man att ämnet löser sig. Både fasta, flytande och gasformiga ämnen kan gå i lösning på detta sätt. Ämnet som tar emot partiklarna som löser sig, och som förekommer i större mängd, kallas lösningsmedel.

Exempel på lösningar är:

En lösning behöver alltså inte vara en vätska. Det finns både fasta, flytande och gasformiga lösningar.

Begränsad löslighet

Ofta är lösligheten begränsad. Det har att göra med den jämvikt som uppstår mellan ämnet i lösning och samma ämne i ren form. Till exempel löser sig koksalt i vatten upp till 36 g per 100 ml (motsvarande 26 vikts-%) vid 20 °C.

Jonerna i den fasta natriumkloriden löser sig med jämn hastighet, vilket tenderar till att öka koncentrationen av löst ämne. Men den motsatta reaktioner sker också. Natrium- och kloridjonerna i lösningen faller ut som fast natriumklorid. Den hastighet med vilken saltet faller ut beror på hur ofta natrium- och kloridjoner stöter på varandra i lösningen. Därför ökar utfällningen av salt med koncentrationen i natriumkloridlösningen. Vid 26 vikts-% NaCl är utfällningen lika snabb som upplösningen av koksaltet. Då sker ingen nettoförändring. Man har en dynamisk jämvikt där lösningen är mättad, dvs. innehåller maximal mängd koksalt.

Obegränsad blandbarhet

Ibland är lösligheten obegränsad och det lösta ämnet och lösningsmedlet är fullständigt blandbara i alla koncentrationer. Exempel på detta är etanol i vatten. Vilken proportion av etanol och vatten du än blandar, så kommer du att få en homogen lösning, dvs. en enda fas. Du kommer inte att se någon fasgräns mellan ämnena.

Lösning av gasformiga partiklar i en annan gas har alltid obegränsad blandbarhet. Det beror på att i en gas så är partiklarna så långt ifrån varandra att de inte påverkas av några attraktionskrafter som tenderar att klumpa samman ämnena i aggregat. Alla atomer/molekyler rör sig helt fritt i gaslösningen.

Bindningskrafterna avgör lösligheten - "Lika löser lika"

När det finns ett löst ämne och ett lösningsmedel, så finns det tre alternativa bindningar som kan uppstå mellan partiklarna (atomerna/molekylerna/jonerna):

Man brukar använda en tumregel: "Lika löser lika". Det syftar på polariteten, dvs. laddningen hos partiklarna. Ämnen löser sig lättast i varandra om de är ungefär lika polära. Vi ska förklara hur detta kommer sig.

Vatten är en starkt polärt ämne. Visserligen är molekylen som helhet oladdad, men det finns en laddningsförskjutning så att syreatomen är negativ och väteatomerna positiva. Två vattenmolekyler binder varandra ganska starkt genom att syret i den ena molekylen lägger sig nära vätet i den andra vattenmolekylen. Den negativa och positiva laddningen attraherar varandra. Vatten binder alltså varandra ganska starkt.

Kolvätena i bensin är ett mycket opolära. Kolvätena är oladdade molekyler som inte heller har någon laddningsförskjutning inom sig i molekylen. Det gör att kolväten bara binder varandra svagt med hjälp av Londonkrafter (Van der Waals-krafter).

Ju starkare bindningen är, desto större chans är det att partiklarna ska klumpa sig samman. Vatten i blandning med bensin ger mycket dålig löslighet. Vattenmolekylerna klumpar samman sig med sina starka krafter och bildar en egen fas. Kolvätemolekylerna blir över och bildar en annan fas. Kolvätena bildar inte en egen fas på grund av attraktion mellan kolvätena, utan därför att de inte få vara tillsammans med vattnet. De blir så att säga ratade av vattenmolekylerna.

Om två ämnen inte har samma polaritet, men ändå inte skiljer sig åt alltför mycket, så får de en god löslighet även om den är begränsad. En möjlighet att lösa ett ämne är därför att använda lösningsmedel i flera steg. Om du till exempel har fått smutsig motorolja på händerna, så är det svårt att tvätta bort med tvål. Motoroljan är alltför opolär för att tvålen riktigt ska kunna lösa den. I ett första steg kan du då smörja händerna med margarin, som är opolärt. Oljan löser sig i margarinet. I nästa steg tvättar du bort margarinet med hjälp av tvål och vatten. Oljan som är löst i margarinet följer då med margarinet när det tvättas bort med vatten.

Litteratur

  1. Gull-Britt Trogen, mjölkens kemi, material redovisat under kursen "organisk kemi 5p för grundskollärare", ht 1995.
  2. Lennart Eberson, Organisk kemi, 1970, sid. 362 och 436, Almqvist & Wiksell, Stockholm.
  3. Natural Products, Michigan State University
    http://www.cem.msu.edu/~reusch/VirtualText/biomol.htm (2003-06-06)
  4. Lactose, University of Guelph
    http://www.foodsci.uoguelph.ca/dairyedu/chem.html#lactose (2003-06-06)
  5. Pieces and parts of milk, John Partridge, Michigan state university
    http://www.msu.edu/user/mdr/reprints/mdrvol1no1_5.pdf (2003-06-06)
  6. Stockroom Recipes, Chicago State University
    http://www.csuchico.edu/biol/Stockroom/recipies.shtml (2003-06-06)
  7. Fehling's Test for Reducing Sugars, University of Regensburg
    http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/D-Fehling-e.htm (2003-06-06)
  8. Benedict's Test for Reducing Sugars, Chemistry Comes Alive, Journal of Chemical Education
    http://jchemed.chem.wisc.edu/JCESoft/CCA/CCA5/MAIN/1ORGANIC/ORG18/TRAM18/B/MENU.HTM (2003-06-06)
  9. Fehling's test for reducing sugars, University of the West Indies, Mona Campus
    http://chemsrv.uwimona.edu.jm:1104/courses/Fehling.html (2003-06-06)
  10. Virtual laboratory: protein test, Giondar Design
    http://www.purchon.com/biology/protein.htm (2003-06-06)
  11. Fakta om kor, En helt vanlig ko-sida
    http://www.torget.se/users/m/MadMax/hem.html#borjan (2003-06-06)
  12. En liten mjölkhistoria, En helt vanlig ko-sida
    http://www.torget.se/users/m/MadMax/mjolk.html (2003-06-06)
  13. Milk allergy and lactose intolerance, Nigel Dobson-Keeffe
    http://members.ozemail.com.au/~ndobsonkeeffe/no_milk.htm (2003-06-06)
  14. Milk allergy and lactose intolerance, Dr Harris Steinman
    http://www.scienceinafrica.co.za/2002/may/milk.htm (2003-06-06)
  15. Isolation of Casein and Lactose from Milk, McMaster University
    http://www.chemistry.mcmaster.ca/~chem2o6/labmanual/expt11/2o6exp11.html (2006-01-13)
  16. Isolation of Casein, Lactose, and Albumin from Milk, R. Minard, Penn State University
    http://courses.chem.psu.edu/chem36/New%20Syn%2036%20pdf/Exp112.pdf (2006-01-13)
  17. Milk Analysis, Dr. Jeanne L. Franz, Winona State University
    http://course1.winona.edu/jfranz/Lab/milklab.htm (2006-01-13)

Fler experiment


kemiska metoder
Att göra bly
Att vara kemisk detektiv
Bestämning av antalet kristallvatten i kopparsulfat
Blev disken ren?
Bränna papper
Elektrofores av grön hushållsfärg
Framkalla fingeravtryck med jodånga
Framkalla fotopapper
Framställ låglaktosmjölk
Förtenning
Gör hårt vatten mjukt
Identifiera plasten
Indikatorpärlor
Innehåller koksaltet jod?
Kemi med zinkjodid, del 2: Återbilda grundämnena elektrokemiskt
Kemisk vattenrening
Matoljans viskositet och omättade fettsyror
Mät CMC med hjälp av droppstorleken
Syrehalten i luft
Testa C-vitamin i maten
Tillverka en ytspänningsvåg
Tillverka fotopapper
Tvätta i hårt vatten
Vattenrening
Visa ytspänning med kanel

livsmedel
Bjud din jäst på mat
Blev disken ren?
Blå himmel och röd solnedgång
Coca-Cola vs Coca-Cola light
Den bästa bulldegen
Diska med äggula
Doft och stereoisomeri
Enzymaktivitet i ananas
Enzymkinetik för katalas
Flyter isen i matoljan?
Framställ låglaktosmjölk
Fruktköttet får solbränna
Fruktmörade proteiner
Gelégodis i vatten
Göra lim av kasein
Hur gör man kakan porös?
Hur moget är äpplet?
Hur mycket vatten finns i maten?
Höna med gummiben?
Innehåller koksaltet jod?
Kallrörd vaniljkräm och saliv
Kan man tapetsera med abborrar?
Koka Cola
Koka knäck
Maizena gör motstånd
Majonnäs - en emulsion
Massverkans lag och trijodidjämvikten
Matoljans viskositet och omättade fettsyror
Mentos-pastiller i kolsyrad läsk
Modellmassa av mjölk
Olja som lösningsmedel
Osmos i ett ägg
Osmos i potatis
Pektin och marmeladkokning
Popcorn
Regnbågens färger med Rödkåls-indikator
Skär sig majonnäsen?
Släcka fett på rätt sätt
Stärkelse och vatten - fast eller flytande?
Syror och baser i konsumentprodukter
Testa C-vitamin i maten
Utvinna järn ur järnberikade flingor
Vad händer när degen jäser?
Vad är det i saltet som smakar salt?
Varför kan man steka i smör och olja men inte i lättprodukter?
Varför mörknar en banans skal?
Varför svider det i ögonen när man skalar lök?
Vispa grädde
Växtfärga med rödbetor enligt receptet från Västerbotten
Äta frusen potatis

vardagens kemi
Att döda bakterier - kan Klorin & Javex va´ nå´t?
Bestäm CMC för diskmedel
Blev disken ren?
Coca-Cola vs Coca-Cola light
Den bästa bulldegen
Den omöjliga tvålen - den är preparerad!
Diska med äggula
Eld - varför brinner det?
Eldprovet
Enzymaktivitet i ananas
Enzymer i Tvättmedel
Ett gammalt tvättmedel, del 1: Salt ur björkaska
Ett gammalt tvättmedel, del 2: Tvål ur saltet
Ett målande experiment - att rengöra en målarpensel
Falu rödfärgspigment ur järnvitriol
Framställ en detergent
Framställ låglaktosmjölk
Fruktköttet får solbränna
Färga ullgarn med svampar
Färgämnen i M&M
Gore-Tex, materialet som andas
Gör din egen limfärg
Gör din egen tandkräm
Gör ditt eget läppcerat
Gör hårt vatten mjukt
Göra lim av kasein
Hockey-visir
Hur fungerar en torrboll?
Hur gör man kakan porös?
Hur moget är äpplet?
Hur smakar salmiak?
Håller bubblan?
Karbidlampan
Kemi i en brustablett
Kemisk vattenrening
Majonnäs - en emulsion
Maskrosen som krullar sig
Modellmassa av mjölk
Myggmedel - hur funkar det?
Målarfärgens vattengenomsläpplighet
När flyter potatisen?
Olja som lösningsmedel
Optiska Vitmedel
Osmos i ett ägg
Osynlig gas
Pektin och marmeladkokning
Pelargonens färg
Permanenta håret
Pulversläckare
Rengöra silver
Rostbildning och rostskydd
Skär sig majonnäsen?
Smältpunkten för legeringen lödtenn
Snöflingeskådning
Superabsorbenter i blöjor
Surt regn
Syror och baser i konsumentprodukter
Såpbubblor
Tillverka din egen deodorant
Tillverka din egen glidvalla
Tillverka din egen tvål, del 1: Själva tvålen
Tillverka din egen tvål, del 2: Parfymera och färga tvålen
Tillverka ditt eget läppstift
Tillverka Falu rödfärg enligt gammalt recept
Tillverka papperslim
Tillverka rengöringskräm
Tvätta i hårt vatten
Utfällning av aluminium
Utvinna järn ur järnberikade flingor
Vad händer då något brinner?
Vad händer när degen jäser?
Vad är det i saltet som smakar salt?
Vad är skillnaden mellan maskin- och handdiskmedel?
Varför färgas textiler olika?
Varför kan man steka i smör och olja men inte i lättprodukter?
Varför mörknar en banans skal?
Varför rostar järn och hur kan man förhindra det?
Varför slipper bilen varma yllekläder på vintern?
Varför svider det i ögonen när man skalar lök?
Varför äter vi Samarin?
Vattenrening
Visa ytspänning med kanel
Vispa grädde
Växtfärga med rödbetor enligt receptet från Västerbotten
Ägget i flaskan
Ärg på en kopparslant
Äta frusen potatis