Oppgave:
Finn en varedeklarasjon som du vil arbeide videre med. Det kan gjelde godterier, snacks, snop, læskedrikker, eller generelle matvarer. Ved hjelp av oppslagsverk, lærebøker eller internett skal du finne opprinnelse og betydningen av ordene i varedeklarasjonen. Biologiske og kjemiske stoffer identifiseres. Nøst videre og utvikl oppgaven i den retningen som du synes er interessant.
Alternativ: Læreren har kjøpt en pose Non Stop®. Deler ut til dem som vil ha. Brukes som utgangspunkt for diskusjon. Tips nedenfor.
Lærerveiledning og eksempel:
Sukker
Et karbohydrat med søt smak. Vanlig sukker (sukrose, C12H22O11) er et disakkarid satt sammen av glukose (druesukker, C6H12O6) og fruktose (fruktsukker). Sukker (sukrose) kommer enten fra sukkerrør (Saccharum officinarum) i grasfamilien eller sukkerbete (Beta vulgaris) i meldefamilien. Sukkerrør er en C4- plante og sukkerbete er en C3-plante. Ved å undersøke isotopforholdet mellom karbon 12 og karbon 13 er det mulig å avgjøre om hvilke av disse to planteartene kommer fra. Vanligvis lagrer planter omsettelige karbohydrater i form av stivelse, men sukkrør og sukkerbete inneholder mye fri sukrose. Stivelse gir mindre osmotiske effekter enn sukrose. Sukrose er den vanligste transportformen for sukker i plantene og fraktes i silvevet (floemet) . Når sukrose er kommet fram til bestemmelsesstedet i plantene spaltes det av enzymer til glukose og fruktose. "Honningdugg" er overskudd av sukker som renner fra floemet (silvevet) gjennom bladlus. Glukose og fruktose kan omsettes ved respirasjon (celleånding) i cellenes mitokondrier til karbonskjelletter, kjemisk energi (ATP) og reduksjonskraft (NAD(P)H. Stivelse er satt sammen av glukoseenheter bundet sammen med alfa-1,4-bindinger, mens cellulose er glukoseenheter bundet sammen i beta-1,4-bindinger. Denne forskjell i kjemisk binding gir store forskjeller i kjemiske egenskaper. Cellulose og hemicellulose utgjør hovedbestanddelen i celleveggene i plantene. Melasse er en brunfarget industriprodukt som blir igjen etter utkrystallisering av sukker og brukes til dyrefor. Sirup er et biprodukt ved sukkerproduksjon. Sukker kan omdannes hydrolyttisk til fruktose og glukose katalysert av enzymet invertase. Sukrose syntase er et annet enzym som omdanner sukrose til fruktose og UDP-glukose. Når korn spirer nedbrytes stivelsen av hydrolyttiske enzymer (alfa-amylase, beta-amylase og alfa-glukosidase) til dekstriner, maltose og glukose. "Maltsukker" med søt smak ved spiring av bygg (Hordeum vulgare) i malterier. Malt brukes bl.a. til brygging av øl. Blomster produserer nektar for å lokke til seg insekter. Honning er blomsternektar (glukose og fruktose) innsamlet av bier. Det finnes andre søte stoffer fra planteriket som sukkeralkoholdene sorbitol og mannitol. Xylitol er et annet sukkeralkohol. Disse sukkeralkoholene kan bli brukt i "sukkerfri" tyggegummi. Lakris (glycyrrhizin) fra lakrisplanten (Glycyrrhiza glabra). Glycyrrhizin er et triterpensaponin (helseskadelig i større mengder). Det er laget kunstige sukker, søtningsstoffer som aspartam (en diaminosyre) og sakkarin.
Andre momenter: Slaver som ble brukt på sukkerplantasjene. Hvilke land produserer mest sukker ? Karies og sukker. Energiinnhold i sukker. Metabolisme av sukker i glykolyse i cytoplasma, samt trikarboksylsyresyklus og elektrontransportkjeden i mitokondrier. Fordeler og ulemper med kunstige søtningsstoffer. Redusert bestand av nektar- og pollensamlende bier, veps og humler og hvordan dette påvirker produksjon av frukt og bær. Kjønnsforhold hos bier, sosiale insekter og "signaldans". Sukkersyke (diabetes I og II). Kandissukker på snor i gamle dager. Hvilke andre nytteplanter finnes i grasfamilien og meldefamilien ? Sukkerlønn og tapping av "bjerkesaft" om våren.
Kakaomasse og kakaosmør
Fra frukten til kakaoplanten (Theobroma cacao) i kakaofamilien. Blomst og frukt på bladløse stammer og greiner (kauliflor). Kakaobønnene (frøene) fermenteres og tørkes. Bønnene males til kakomasse som inneholder mye fett (kakaosmør). Sjokolade er kakaomasse blandet med sukker og kakaosmør. Melkesjokolade tilsettes tørrmelk. Columbus brakte med seg kakaobønner fra mellom-Amerika til Europa.
Herdet vegetabilsk fett
Vegetabilsk fett (oje) lagres hos fettfrø i endosperm (frøhvite), skutellum eller frøblad (kimblad) i form av triacylglycerol dvs. 3 fettsyrer forestret til glycerol. Fettsyrene i plantefett har høyt innhold av umettet fett og er derfor vanligvis flytende ved romtemperatur. Planter med høyt innhold av fett (olje) i frøene er bl.a. raps, lin, solsikke, mais, og soyabønner. Frukt med høyt oljeinnhold er oliven (olivenolje) og palme (palmeolje og palmekjerneolje). Andre oljer er peanøttolje og kokosnøttolje. For å gjøre fettet til fast form ved romtemperatur blir det herdet ved at hydrogen tilføres de kjemiske karbon-karbon dobbeltbindingene i nærvær av en katalysator f.eks. nikkel ved høy temperatur og trykk. Det er mulig å velge hydrogeneringsbetingelser som gir selektiv hydrogenering dvs. hvor mange av dobbeltbindingene som skal hydrogeneres (linolensyre (3), linolsyre (2) , og oljesyre (1). Karbon-karbon dobbeltbindingene i de naturlige planteoljene er i cis-konfigurasjon. Hydrogeneringen gir imidlertid også fettsyrer i trans-konfigurasjon, dobbeltbindigene kan flytte seg i fettsyrekjeden og det blir isomeriseringsreaksjoner som danner isolinolensyre og isolinolsyre osv.
De vegetabilske oljene presses ut av plantemateriale med skrupresser eller med moderne hydrauliske presser ved lav eller høy temperatur. Kaldpresset olivenolje kalles "virgin oil" og finnes i flere kvalitetsgrupper. Pressingen gjør at oljen inneholder varierende grad av urenheter i form av voks fra frøskall, frie fettsyrer, steroider, fosfolipider eller karotenoider (farge). Dette gir karakteristisk farge, smak og aroma. Oljene kan også ekstraheres med flyktige rensete hydrokarboner. Fjerning av voks fra oljen kan skje ved rask avkjøling. Glycerider med høyt smeltepunkt (stearin) fjernes ved sakte nedkjøling av oljen. Fosfolipider fjernes ved tilsetting av litt vann. Fosfolipider fjernet fra soyaolje tørkes, kalles lecithin og brukes som emulgeringsmiddel. Hydrogenperoksid kan brukes til å bleke oljen. Aktivt karbon kan brukes for å fjerne uønskede stoffer. Sitronsyre brukes for å fjerne rester av jern eller kobber, som ellers ville ha virke som katalysator i oksidasjon av fettet og gitt harsk smak. Bomullsolje som presses ut av bomullsfrø inneholder bl.a. mye gossypol som må fjernes før bruk. Eldre sorter av raps inneholdt forholdsvis mye erukasyre som var helseskadelig i større mengder. Maisolje ekstraheres fra maiskimen (embryo) som fjernes når resten av maiskornet brukes til å produsere andre næringsmiddelprodukter. Andre momenter: Granfrø har høyt innhold av fett og tjener som vinterfor for spetter, ekorn, mus, og korsnebb. Fettrike hasselnøtter spises og samles av nøtteskrike, mus og nøttekråke.
Såpe
Såpe lages ved å bryte esterbindingene mellom fettsyrene og glycerol med lut. I gamle dager ble det brukt bjerkeaske (pottaske) med høyt innhold av kaliumkarbonat til å lage såpe Jfr. det engelske "pottasium" for kalium. Fett behandlet med kaustisk soda (KOH) gir ved forsåpning alkalisalter av fettsyrenr (såpe) og glycerol. Såpe (detergenter) reduserer overflatespenningen til vann og inneholder en hydrofil vannløselig del (COONa eller OSO3Na) og en hydrofob vannskyende del. Det finnes både ioniske og ikkeioniske detergenter. Alkylbenzensulfonater er syntetiske såper som lager mye skum. Palmolive® med navn fra palmeolje og olivenolje. Vaskemidler kan også være tilsatt proteaser (proteolyttiske enzymer som bryter ned protein), EDTA som chelaterer kalsium og gjør vannet "bløtere", optiske hvitemidler, og diatoméskall. Diskusjonen om umettet og mettet fett i helsesammenheng, samt trans-fettsyrer. . Margarin. Steroidhormoner og "planteøstrogener".
Emulgator (soyalecitin)
Lecitin er et fosfolipid fra soyabønner, og isoleres under produksjonen av soyaolje. Membranene i plantene har høyt innhold av fosfolipider. Fosfolipidene har et vannelskende (hydrofilt) hode som vender ut mot vannfasen i cellene og en vannskyende (hydrofob) hale med fettsyrer som vender inn mot midten av membranen. Fosfolipidene egner seg derfor til å binde sammen forskjellige faser.
Overflatebehandlingsmidler (gummi arabicum, karnaubavoks)
Gummi arabicum er et gummistoff fra planten Acacia senegal. Acaciae gummi gir gummi arabicum (arabino-3,6-galaktan) bundet til protein og er en vannløselig gummi. Opprinnelig fra Senegal. Gummi arabicum brukes i næringsmiddelindustrien som et klebe- og fortykningsmiddel, emulgerer fett og vann. Gummien tyter ut når barken skades og gir en naturlig beskyttelse mot infeksjon. Når man slikker på et frimerke er det sannsynligvis gummi arabicum. Gummiutflod (gummose) er vanlig på plommetrær og plommer. Mange planter kan skille ut en harpiks, lateks eller gummi når de skades og gir beskyttelse mot infeksjoner fra sopp og bakterier. Andre typer gummi er gum gatti. Tragacanthgummi kommer fra Astragalus gummifer.
Carnabuavoks
Carnaubavoks isoleres fra bladene til palmen Copernica cerifera syn Copernica prunifera som vokser i tørre områder i Brasil. Voks lager en hydrofob overflate på kutikula og epidermis på planter. I tørketiden fjernes bladene fra palmen, bladene tørkes og voksen isoleres fra bladoverflatene. Voks reduserer transpirasjonen fra planter som vokser i tørre områder jfr. et gråblått overflatelag på strandrug og strandkål. Voksen ligger ofte som krystaller på overflaten av og i kutikula. Brytningen av lys i vokskrystallene gir en blåaktig farge på overflaten. Forveller man kål for lagring i fryseboks, vil man ved avkjøling av forvellingsvannet observere et vokslag på vannoverflaten. Voks er en polyester av lange hydroksyfettsyrer. Carnaubavoks inneholder alifatiske estere, fettsyrelakoholer, omega-hydroksykarboksylsyrer, samt diestere av 4-hydroksycinnamat og metoksycinnamat. Syre- og hydroksylgrupper gir mulighet for esterbindinger, og for carnaubavoks er karbonkjedelengen ca. C26-C30 karbonatomer. Carnaubavoks er hard, blank og har høyt smeltepunkt (ca. 85 oC). Et lag med voks og kutikula gjør at vann renner lettere vekk fra bladene og gjør at soppsporer ikke spirer så lett på overflaten av bladene, lotuseffekten, og bladet ender ofte i en dryppspiss Carnaubavoks blir brukt i bilpolish, skokrem, polish på instrumenter, møbelpolish blandet med bivoks og terpentin, til voksing av tanntråd, overflatebehandling av godteri og piller. Grunnet liten allergen virkning benyttes det også i kosmetikk som leppepomade, mascara og øyeskygge. Det blir også benyttet på båtskrog og seilbrett for å minske friksjonen. Carnaubavoks blir betraktet som kongen og dronningen av vokstyper, Candelilla voks fra Euphorbia cerifera syn. antisypilitica som vokser i Mexico er en billigere voks med dårligere kvalitet. Andre momenter: Vanndråper på blad og kontaktvinkel mellom overflate og vanndråpe >90 o gjør at vannet ikke fukter overflaten.
Fargestoff (E120, E141, E172, E100)
E100 - Curcumin. gulgrønt fargestoff fra rhizom (jordstengel) hos Curcuma longa i Ingefærfamilien. Gir bl.a. farge på karry. E120 Karminer (cochenille, karminsyre) - Rødt fargestoff fra skjoldlus som lever på kaktusen Optunia robusta. E141 - Klorofyll kobberkompleks. Greønnfarget klorofyll er en ringformet tetrapyroll med en fytolhale og med magnesium chelatert i molekylet. Klorofyll absorberer lys i plantenes fotosyntese i kloroplastene. Kobberkomplekset av klorofyll er et mer stabilt fargestoff, enn vanlig klorofyll som raskt blekes av lys. E172 - Jernoksider og hydroksider. Diskusjon om tilsetningsstoffer og argumenter for og imot bruk av disse (mer). E-stoffer som finnes i naturen f.eks. askorbinsyre (vitamin C) i alle planter, benzosyre i tyttebær o.s.v. Giftige og helseskadelige stoffer som finnes naturlig i forskjellige organismegrupper: bakterietoksiner, algetoksiner, giftstoffer i planter, sopp, insekter og dyr. Hvordan oppstår farger ? Lys. Plantefarging. Jern som elektrontransportør i respirasjon og fotosyntese. Synssans. CMYK-farger - (cyan, magenta, yellow (gul) og black (svart)) og fargeflekkene man bl.a. ser i aviser. RGB - farger (red, green, blue). Hva skyldes fargene i naturen ?
Aroma: En stor gruppe kjemiske stoffer bl.a. estere og terpenoider gir aroma. Vanillin er et mye brukt smak og aromastoff. Luktesans.
Glukosesirup: Laget ved hydrolyse av stivelse. Stivelse i mel og hva er mel ? Stivelse som fortykningsmiddel. Potetmel og maisstivelse. Genmodifiserte planter som lager bare amylopektin.
Hasselnøtter, peanøtter, mandler:Dyrket hasselnøtt (Corylus maxima) hvor involukret dekker nøtta. Hassel (Corylus avellana) i bjerkefamilien vokser hos oss. Peanøtt (jordnøtt) (Arachis hypogaea) i erteblomstfamilien.Etter befruktning presser fruktknuten hos peanøtt seg ned i jorda vha. en karpofor som er negativt gravitropisk Belgen med frøene utvikles under jorda. Søt mandel (Prunus amygdalus var. dulcis) i rosefamilien. Mandelen som vi spiser er frøet i en steinfrukt. Bitter mandel (var. amara) inneholder et giftig blåsyreglukosid, glukosinolatet amygdalin.
oC: Celsiusskala og Temperatur. Fahrenheitskala introdusert av Gabriel Daniel Fahrenheit (1686-1736) som bl.a. brukes i USA. I denne er vannets frysepunkt 32 oF, mens kokepunkt for vann er 212 oF. Skalaen mellom disse er inndelt i 180 deler. oF=(9/5 x oC) + 32. Hva er varme ? Termodynamikk. Irreversibel termodynamikk.