Omenan hapettuminen tiedekoe

Miksi omenat muuttuvat ruskeiksi? Veikkaan, että utelias lapsesi on kysynyt sitä sinulta jossain vaiheessa. Ja ehkä hän on myös haastanut jatkokysymyksellä – miten estät omenan muuttumisen ruskeaksi?

Tässä omenan hapettumiskokeessa tutkimme kemiallista reaktiota, joka muuttaa omenan ruskeaksi. Tämä on loistava koe, jolla voit opastaa lastasi tieteellisessä menetelmässä, johon kuuluu havainnon tekeminen, kysymyksen esittäminen, hypoteesin muodostaminen, kokeen suunnittelu, tietojen analysointi ja johtopäätösten tekeminen.

Ennen kuin aloitamme kokeen, käy lapsesi kanssa läpi tieteellistä menetelmää.

Havainnointi: Omena muuttuu ruskeaksi, kun leikkaat sen auki ja jätät sen ulos.

Kysymys: Mikä estää omenaa muuttumasta ruskeaksi?

Hypoteesi: Omenaviipaleiden kastaminen nesteeseen hidastaa ruskistumista. Pyydä lastasi ennustamaan, mikä neste toimii parhaiten, ja kirjaa se ilmaiselle omenan hapettumiskokeen työselostukselle.

Lähdetään nyt kokeeseen, jolla hypoteesi testataan!

Miten omenan hapettumiskoe järjestetään

Materiaalit:

• Omenaviipaleet
• Valikoima erilaisia nesteitä. Näitä käytimme tässä, mutta voit vapaasti käyttää mitä tahansa, mitä sinulla on kotona:
  • Laimennettu sitruunamehu
  • Suolavesi
  • Soodavesi
  • Eetikka
  • Maito
• Pienet astiat
• Paperi ja kynä merkintöjä varten
• Omenan hapettumiskokeen ilmainen työlehti

Ohjeita:

1. Leikkaa pieniä paperinpaloja ja kirjoita niiden nesteiden nimet, joita aiot testata. Yhden niistä tulisi olla ”ilma” kontrollimuuttujaasi varten. Kontrollimuuttujan olemassaolo on välttämätöntä, jotta voit verrata sitä muihin omenoihin, jotka on upotettu eri nesteisiin.

2. Kaada muut nesteet erillisiin astioihin.

3. Aseta etiketit vastaavien astioiden viereen. Et halua odottaa tämän tekemistä ja unohtaa myöhemmin, mitä nesteet ovat.

4. Aseta omenaviipale jokaiseen astiaan niin, että se on nesteen alla.

5. Odota muutama minuutti ja ota omenaviipaleet pois.

6. Aseta omenaviipaleet lautaselle ja laita niiden viereen vastaavat tarrat.

7. Odota tunti ja tarkista omenat. Keskustelkaa hapettumisen edistymisestä.

8. Odottakaa vielä pari tuntia ja tarkistakaa omenat. Keskustelkaa mahdollisista uusista havainnoista.

9. Jättäkää omenaviipaleet yhteensä 5 tunniksi. Tarkista, kuinka ruskeita omenaviipaleet ovat ja kirjaa havainnot vapaaseen työpaperiin. Lapsi voi piirtää hapettuneet omenaviipaleet työlehdellä olevaan tilaan.

10. Mikä omenaviipale ruskettui nopeimmin? Hitaimmin? Ruskeutuiko jokin niistä todella nopeasti, mutta pysyi sitten samanvärisenä viiden tunnin loppuun mennessä? Vai ruskistuiko joku niistä hitaasti ja päätyi kokeen lopussa tummanruskeimmaksi?

Voit myös kevyesti litistää omenaviipaleita tunteaksesi eron koostumuksessa. Suolavedessä oleva omenaviipale tuntui sieneltä. Sitruunamehu teki omenasta muusia. Ja viimeisenä, mutta ei vähäisimpänä, omenaviipale maidossa on kivikova. Niin mielenkiintoista!

Kun halutaan estää omenaviipaleen ruskettuminen, voittaja on suolavesi! Sitruunamehu oli niukasti toisena. Mielenkiintoista kyllä, etikka näytti nopeuttavan ruskistumista sen sijaan, että olisi hidastanut sitä.

Tulosten ymmärtämiseksi tutustutaan hapettumisen taustalla olevaan tieteeseen.

Tiede miksi omenat ruskistuvat

Omenat sisältävät entsyymiä nimeltä polyfenolioksidaasi (PPO). Kun leikkaat omenan auki, PPO reagoi ilman hapen kanssa ja tapahtuu entsymaattinen ruskettuminen. PPO:n ja hapen kemiallinen reaktio tuottaa melaniinia, joka antaa omenan lihalle ruskean värin.

Hapettumista voi hidastaa antamalla hapen olla reagoimatta hedelmän PPO:n kanssa. Koska sitruunamehu toimi niin hyvin, ajattelimme aluksi, että happamat nesteet tai nesteet, joiden pH-arvo on alhainen, estäisivät omenan ruskettumisen. Myös etikassa on kuitenkin alhainen pH-taso, ja se näytti nopeuttavan ruskistumista. Joko siis teimme virheen kokeessa, tai sitten kyse on jostain muusta.

Sitruunamehu sisältää askorbiinihappoa eli C-vitamiinia. Askorbiinihappo reagoi hapen kanssa ennen kuin happi reagoi omenan entsyymin kanssa. Siksi askorbiinihappo estää omenaa ruskistumasta, kunnes kaikki happo on käytetty. Etikassa ei ole askorbiinihappoa, joten se ei toiminut.

On epäselvää, miksi etikka näytti nopeuttavan ruskistumista. Etikka on pohjimmiltaan etikkahappoa ja vettä. Ehkä etikkaa pitää laimentaa vedellä? Onko puhdas valkoviinietikka liian vahvaa ja alkanut pilaamaan omenanlihaa? Se on kokeilu toiselle päivälle.

Mitä tulee ruokasoodaan ja maitoon, ne ovat pH-spektrin toisessa päässä, koska ne ovat emäksiä. Mielenkiintoista, että maito onnistui melko hyvin estämään omenan hapettumista. Tulevassa kokeessa voidaan selvittää, onko maidon rasvapitoisuudella merkitystä, kun se estää happea reagoimasta omenan entsyymien kanssa.

Leivinja sai kuitenkin omenan ruskistumaan nopeammin. Emäksiset (korkea pH-arvo) nesteet sisältävät enemmän happea. Siksi omenan peittäminen ruokasoodaliuoksella toi itse asiassa enemmän happea omenan pinnalle, mikä nopeutti ruskistumista.

Suolavesi esti omenaviipaleen hapettumisen, koska se ympäröi omenan soluja suolaisemmalla ympäristöllä kuin solujen sisäpuoli. Tämän seurauksena vesi siirtyy solujen ulkopuolelle osmoosin kautta yrittäen tasoittaa suolan ja veden pitoisuuksia solun sisällä ja ulkopuolella. Omenaviipaleen pinnalla oleva vesi ja suola häiritsevät hapen pääsyä hedelmän pinnalle ja hidastavat siten hapettumista.