docSeminář waldorfské pedagogiky
download 
Stížnost Transkript
Seminář waldorfské pedagogiky
Seminář waldorfské pedagogiky Závěrečná práce překlad Jana Kudláková Darja Křivánková Gabriela Dominová Písek, duben 2005 1 Manfred von Mackensen Oheň – vápno – kovy/ škrob, bílkovina, cukr, tuk Vydáno Pedagogickým výzkumným střediskem v Kasselu 1995 Přeložena 2. část Škrob, bílkovina, cukr, tuk Chemie pro 8. třídu Waldorfských škol v České republice 2 ÚVOD Tématem naší závěrečné práce je překlad učiva chemie. Součástí práce je spousta praktických návodů, jak provádět pokusy a takto poutavě žáky uvést do aktivního pozorování a nahlížení na věci kolem nás. Rudolf Steiner uvádí v učebním plánu pro 8. třídy, že právě chemie v tomto ročníku staví do popředí člověka, který si sám obstarává potravu a takto proniká a spojuje se neustále s přírodou. Člověk se tedy nikdy nemůže úplně oddělit od tohoto životního procesu zemského okruhu. V následujících kapitolách projdeme společně od škrobů přes bílkoviny k cukrům, poté k mléku a tukům a naposledy k všude přítomnému železu. V jednotlivých kapitolách a chemických pokusech se seznámíme se schopnostmi a vlastnostmi těchto látek, se kterými se každodenně setkáváme. A v závěrečné části se také podrobněji dozvídáme o působení vitamínu C, o výživě člověka a o celé dlouhé cestě zrna k mouce, přes pravěké mlýny k mlýnům dnešním, až k výrobě chleba. 3 OBSAH K osmé třídě ……………………………………………………………………….7 Fenomén nebo vzorec …………………………………………………………………………. 7 Učební plán …………………………………………………………………………………….8 Přehled epochy …………………………………………………………………………………9 Školní pokusy …………………………………………………………………………………10 Škrob …………………………………………………………………………………………...11 Od mouky ke škrobu …………………………………………………………………………..11 Škrob a lepek …………………………………………………………………………………..12 Další pokusy se škrobem ……………………………………………………………………....13 Důkaz škrobu ………………………………………………………………………………….14 Škrob z brambor ……………………………………………………………………………….17 Vlastnosti a použití …………………………………………………………………………….17 Škrob jako potravina …………………………………………………………………………..18 Bílkovina ……………………………………………………………………………………...19 Obsah a souhrn ………………………………………………………………………………...19 Vznik bílkoviny ………………………………………………………………………………..19 Bílkovina a škrob ……………………………………………………………………………...20 Zkoumání bílkoviny …………………………………………………………………………...21 Rozpadové produkty amoniaku ………………………………………………………………..23 Zužitkování bílkovin …………………………………………………………………………..27 Cukr ……………………………………………………………………………………………28 Všeobecný vznik a vlastnosti ………………………………………………………………….28 Samostatné cukry ……………………………………………………………………………...33 Výskyt a vlastnosti cukrů ……………………………………………………………………...36 Mléčný cukr …………………………………………………………………………………...38 Sladový cukr …………………………………………………………………………………...39 Med ……………………………………………………………………………………………40 Tuky a oleje ………………………………………………………………………………….41 Mléko – jeden přirozený soubor ………………………………………………………..46 Železo ………………………………………………………………………………………….48 Pružná ocel …………………………………………………………………………………….50 Železo v půdě ………………………………………………………………………………….51 Okrajové oblasti k 8. třídě (prohloubení) ………………………………………………...54 Vitamín C ……………………………………………………………………………………...54 Výživa …………………………………………………………………………………………56 Od zrna k mouce ………………………………………………………………………………58 Středověké vodní a větrné mlýny ……………………………………………………………..60 Dnešní mlýny ………………………………………………………………………………….62 Domácí mlýnky na obilí ……………………………………………………………………….63 Chléb …………………………………………………………………………………………..64 Škrob …………………………………………………………………………………………..65 4 PŘEHLED POKUSŮ P 1 Pracovní kroky mlýnu ………………………………………………………………………11 a) Mletí b) Přebírání šrotu c) Třídění ve vzduchu d) Pytlovací zařízení P 2 Zadělávání těsta P 3 Škrob a lepek ………………………………………………………………………………..12 P 4 Tvorba těsta ze škrobu ……………………………………………………………………...14 P 5 Pokus se škrobovým mlékem P 6 Konstrukce a použití lihového kahanu ……………………………………………………...15 P 7 Důkaz škrobu jódem ………………………………………………………………………..16 a) Pokus učitele b) Pokus žáků c) Pokus rozvíjející P 8 Bramborový škrob ………………………………………………………………………….17 P 9 Formy bílkovinného hlenu ………………………………………………………………….22 P10 Vnitřní povaha dmoucích plynů P 11 Rozpoznáme látky podle zápachu a dmutí P 12 Pokus klesání ………………………………………………………………………………23 P 13 Pokus s roztokem P 14 Bílkovina a vzduch ………………………………………………………………………...25 P 15 Bílek a horko P 16 Reakce na kyselinu P 17 Důkazy bílkoviny kyselinou dusičnou P 18 Amoniak z bílkoviny ……………………………………………………………………….26 P 19 Určování bílkovin P 20 Amoniak – plyn P 21 Klíčení obilí ………………………………………………………………………………..28 P 22 Získávání cukru ze škrobu …………………………………………………………………29 P 23 Proměny při zcukerňování …………………………………………………………………32 P 24 Rozpouštění cukru P 25 Druhy rozpouštění P 26 Cukr a zahřívání a) Cukrový reaktor b) Doutnání cukru …………………………………………………………………………33 P 27 Redukce stříbra …………………………………………………………………………….37 P 28 Redukce mědi P 29 Hydrolýza cukrů P 30 Tuk a voda ………………………………………………………………………………….43 P 31 Přípravek pro roztoky tuků, kožní tuk P 32 Tuk a oheň ………………………………………………………………………………….44 P 33 Nasycené a nenasycené tuky P 34 Vaříme mýdlo P 35 Mléko bude oddělováno na husté a řídké ………………………………………………….47 P 36 Vznik másla P 37 Kování oceli ………………………………………………………………………………..49 P 38 Tvrzení oceli P 39 Měkké žíhání ……………………………………………………………………………….51 P 40 Výrobky z elastických materiálů 5 P 41 Porušení pružnosti ………………………………………………………………………….51 P 42 Přírodní železo v zeminách ………………………………………………………………...53 P 43 Prokazování železa v krvi P 44 Pokusy s plaváním …………………………………………………………………………59 P 45 Jednotlivé zrno ……………………………………………………………………………...60 P 46 Středověké mletí …………………………………………………………………………...60 6 8. třída Fenomén nebo vzorec? K 8. třídě Fenomén nebo vzorec1 Prostřednictvím chemických procesů v epoše 7. třídy před nás předstoupily z nejrůznějších koutů světa působivé přírodní formy a řemeslné procesy. Tento vztah k formám a obrazům je v 8. třídě slabší – více skrytý. Obrazy musí být nadále čerpány z přírody a silou myšlení musí být jevům skrytým v látkách znovu navráceny; samotné učivo je méně záživné a monotónnější. Chemie 8. třídy staví do popředí člověka, který si obstarává potravu. Tím se stále spojuje s přírodou, která kolem něj ožívá. Člověk se nemůže nikdy oddělit od tohoto životního procesu zemského okruhu. Vyhledává určité živé bytosti z přírody, přeruší jejich proces bytí nebo další růst, odděluje, zpracovává, čistí a zjemňuje…Tak získává zrno a výrobky ze škrobu, získává mléko, vejce a maso, dále oleje a tuky, jako i cukr a sladké plody. To oddělení stále ještě zrcadlí souvislosti svého původu v rozmanitých vlastnostech. Látky zůstávají – i když skrytě – obrazy působení sil celé přírody: spolupůsobení vlhka, tepla a chladu – světla a tíže. Teprve když toto odhalíme, získáme charakteristiku vlastností látek. Neměli bychom tedy svět pouze rozkládat a pak konstatovat, co kde je. Výživa člověka nespočívá přece jen v tom, že přijímá jisté látky, jako například škrob, bílkoviny a tuky a spaluje kalorie v nich obsažené. Je mnohem konkrétněji zapojen do říší přírody – jeho životní proces je spojen s formami růstu např. žita nebo dobytka určitým způsobem a měli bychom se pokusit, aniž si prohlédneme základní látky, o nich přemýšlet. Kde jsou ničeny jedny formy života, tam ožívají jiné. A většinou během ničení před nás předstupují potraviny: Jako článek řetězce, který můžeme pochopit jen tehdy, máme-li před očima i celek. Jeho struktura je rozprostřena vně, ve viditelném světě! Nespočívá uvnitř, jako například ve výstavbě nebo v látkovém či kalorickém obsahu substancí nebo ve vzorcích molekul. Tím nevycházíme z běžného vědeckého hlediska pozorování obsažených látek a jejich ilustrování. Nám jde mnohem více o to, abychom se nejdříve pokusili vidět celek – a to cvičili. Že nás to od věci neodvádí, i když ji podrobně zkoumáme, nechť ukáže následující příklad. Můžeme například izolovat z citrónu vitamin C, který dokáže vyléčit skorbut, nedostatek vitaminu C (avitaminózu). Můžeme ho také vyrobit čistě chemicky, také zcela synteticky. U pokusných zvířat, u kterých byl uměle vyvolán skorbut (kurděje), chyběl biologický účinek vitaminových preparátů. Zjistilo se, že přirozený nositel vitaminu působí mnohem silněji než by odpovídalo analytickému obsahu vitaminu C. Musí se tedy brát v úvahu i další účinné doprovodné látky. Jestliže zpracujeme větší množství surovin, tak můžeme v tomto směru objevit nové látky. Projevuje se zde ale určitá nejasnost ve dvou ohledech. Za prvé je lokalita působení (pozdějšího působení, vedlejších účinků, celkového působení na zdravotní stav) živého produktu přece jen něco jiného, nežli působení kompozice syntetických chemikálií. Za druhé zůstává na působení mnohé nevyjasněné i přes zajištěné fyziologické mechanismy. Proč je právě toto spojení (kyselina askorbová), které zabraňuje takovým fenoménům (skorbut)? Kde může spočívat příčina takového působení v jednotlivých složkách? Atomovým součástem přece nic neubíráme, jestliže můžeme pak i mnohé vysvětlit. Pokud budeme od začátku přesvědčeni, že všechny příčiny musí spočívat ve sčítání složek a struktuře látek, tak potom zbytek nevyjasněného nás bude jen málo zajímat; věc se bude člověku zdát v tom nejpodstatnějším vysvětlená. Přitom toto podstatné vysvětlení bylo přece už předem zamítnuto a nenalezeno2. Jestliže nebudeme na materiální příčiny nahlížet dogmaticky, tak budeme odhalené souvislosti pozorovat mnohem naivněji: Budeme pozorovat charakter dané rostliny, místo, na kterém roste, kvalitativně, ne systematicky podle řádů. Budeme se zabývat rakytníkem, šípkem, citronem. Kvality růstu, krajiny a roční doby budeme porovnávat s více morfologicky pojatými obrazy života, popř. nemocemi. Nejprve budeme propojovat jen obrazně, potáhneme jen ideální linie. Tak se odhalí 7 8. třída Učební plán porozumění v gestu. To vyžaduje stále další rozšíření a ze stran se jeví jako neurčité. Nepovede nás to k uzavřeným kauzálním příčinám. Takové kvalitativní formy myšlení, na jejichž základě má tato epocha probíhat, budou v jednotlivých krocích vyučování vystupovat konkrétněji. Jsou ovšem méně běžné, než je myšlení založené na obsahu. Učební plán Pokyny podané R. Steinerem k učebnímu plánu, které navazují na fyziku této třídy, zní doslovně: ,,Uvádějte nadále jednoduché chemické pojmy, takže se dítě postupně naučí chápat, jak souvisí průmyslové procesy s chemickými. Snaží se v souvislosti s chemickými pojmy rozvíjet to, co je třeba říci o látkách, z kterých jsou vystavěna organická těla: škrob, cukr, bílkovina, tuk.“3 V úvodu tohoto sdělení dává Steiner více metodický pokyn, ke kterému se ještě vrátíme. Konkrétní pokyny k probíranému učivu stojí až úplně na konci. Mají to být takové látky, ze kterých ,,jsou vystavěna organická těla“; avšak chybí dvě důležité látky, totiž celulóza (u rostlin) a kalciumfosfát, substance obsažená v lidských a zvířecích kostech. Obě jsou to kosterní a podpěrné substance. Z toho vidíme, že nebyly míněny všechny látky, které lze z těla živé bytosti vyjmout, nýbrž především ty látky, které přicházejí v úvahu v souvislosti s výživou zvířat a především člověka, tedy živiny. Tím dostáváme tři různé oblasti: přírodu, chemické zpracování a užití v přírodě, např. v lidské stravě. Oblasti původu látek: živočichové v přírodě, morfologie, ekologie, chování vztahuje se na: vlastnosti látek a zacházení s nimi v laboratoři a v průmyslové a chemické výrobě se rozšiřuje opět k: nejrůznější formy výživy a péče o tělo, prospívání a nedostatek, chorobopis a léčiva Ve vyučování je jistě kladen důraz na prostřední oblast: projevy látek při laboratorních pokusech a v průmyslu. Neboť celý komplex, tzn. všechny tři roviny ,,se musí rozvíjet v souvislosti s chemickými pojmy“. Střední rovině je tedy přiřazována hlavní role. Horní oblastí jsme se zabývali v nižších třídách v nauce o zvířatech a rostlinách: Na známé se nyní nahlíží nově a interpretuje se na základě srovnání. Dolní oblast byla připravena v 7. třídě v nauce o výživě a zdravovědě.4 První věta učebního plánu mluví o tom, že mají být prohloubeny jednoduché chemické pojmy ze 7. třídy. To se může dít rozmanitým způsobem na následujícím učivu 8. třídy: Při doutnání (pražení) organických substancí jsou pozorována štěpení podobná spalování. Vznikají kyselé plyny, zásadité popele a dokonce louhové plyny (amoniak). Rozdíl mezi kyselým a zásaditým působením v roztoku se zřetelně projevuje mimo jiné při srážení bílkovin. Opět se probírá rozklad vápna (v souvislosti s kyselinami). A konečně na železe pozorujeme nově stav kovu. Z průmyslových procesů mohou být především probírány: výroba škrobu; výroba hroznového cukru (sirupu), např. pro výrobu bonbónů a ovocných konzerv; výroba mýdla, ocele. 8 8. třída Přehled epochy Přehled epochy V učebním plánu jsou zmíněny průmyslové procesy, na jiném místě i poměry v dopravě a provozu jako důležité téma 7. a 8. třídy.5 Při probírání technicko-průmyslových postupů často vycházíme ze zvláštního zájmu žáků tohoto věku. Žáci v pubertě se přece snaží oprostit od domácí péče a autority. Stále více opouštějí svatý a jasný dětský svět a pociťují nesnáze a konflikty čistě pozemsky orientovaného bytí. Nyní chtějí poznat jak je člověk, odkázaný sám na sebe, schopen získat to potřebné pro svůj blahobyt. Na začátku epochy se krátce zmíníme o rostlinách poskytujících nám výživu. Od trav dojdeme k jednotlivým druhům obilí; následuje průmyslové zpracování obilí. Od techniky mlácení, mletí a pečení se můžeme dostat až k problémům hospodářství založeném na dělbě práce a problémům světového obchodu (oblasti hladomoru). V 7. třídě byly probírány technika stavění kamen, vápenec a kovy. Na základě toho může člověk nalézt technická řešení pro topení a vaření, stavění a zhotovování šperků, přístrojů a zbraní. Obsah učiva 8. třídy tak odkrývá zcela jinou oblast použití: Od otázky, jak přežít v divočině bez přístrojů a zbraní, se můžeme dostat až k automatizované potravinářské velkovýrobě společnosti žijící v blahobytu. Studenti mohou ,,objevovat“ mnohé kroky ve stavbě mlýnů, počínaje egyptskými mlýny využívajícími vodu a vítr a konče strojově poháněnými válcovými mlýny současnosti. Žáci začínají mezitím se stavbou lihového hořáku. Na to navazují chemicko-potravinářská zkoumání mouky a škrobu. V epoše se zdárně propracujeme od zrna k mouce, krupici a výrobkům z nich a nakonec ke škrobu. Jako vedlejší produkt při výrobě vzniká lepek, rostlinná bílkovina. I z jiných důvodů se následující kapitola jmenuje bílkovina. Bílkovinné a škrobové přírodní produkty jsou protikladné. Ty první jsou všeobecně zvířecího původu, ty druhé rostlinného; ty první se skládají převážně z vlhkých částí, ty druhé ze suchých. Z bílkoviny vařením a kyselinováním vzniká sraženina a vytváří vločky, pomocí louhu se z ní stává opět roztok; jeho plyn z nízko-tepelné karbonizace reaguje bazicky. Škrob se vařením stane sklovitým a kyselinami je zcela rozpuštěn; jeho plyn z nízko-tepelné karbonizace reaguje kysele. Nacházíme tedy mnoho protikladného! Věcně logické uvažování by nás nemělo dovést od škrobu nejprve k bílkovině, nýbrž přímo k cukru. Neboť škrob se dá chemicky velmi lehce přeměnit na cukr, jak známo již méně slinou; z rostlinné fyziologie se kromě toho dozvídáme o trvalé přeměně obou navzájem. Chceme-li ale epochu vystavět z protikladů, tak musíme cukr probírat až po bílkovině. Později při vzniku cukru navážeme sice opět na škrob, přitom ale narazíme na druhý protikladný pár: cukr a tuk. Sladké a tučné se v přírodě nevyskytuje nikdy najednou. Jsou to viditelné protiklady, které se navzájem vylučují. Tuky a oleji se uzavírá potravinový řetězec kvalit výživy. V epoše bychom měli proniknout hlouběji k podstatě cukru. Dnes obvyklá konzumace sladkostí obchází v trávení nevědomě činnou volní sílu člověka (viz str. 90 orig.). V tom nacházíme velké souvislosti s celým současným vývojem vědomí a morálky. Z takových myšlenek by mohl vzniknout impuls, nejprve v duši učitele, pak i v duších žáků, najít v sobě sílu a také hledat onu životní realitu, která v tomto případě vychází ze samozničení. Ideou cukru je aktivita, která je vzbuzována v živinách. To se netýká materielně existujícího cukru v hotových připravených pokrmech. Jen potud posiluje cukr Já (jak o tom mluví R. Steiner v některých svých přednáškách). Ke každé ze čtyř látek můžeme přiřadit jeden ze čtyř živlů antiky. - VZDUCH – bílkovina - VODA cukr - OHEŇ – tuk - ZEMĚ – škrob 9 8. třída Školní pokusy Jako mohutný protiklad k lehce se ztrácejícím a tvořícím se živinám probíráme v poslední části epochy železo. Nevycházíme zde ale z chemických reakcí jeho početných sloučenin, nýbrž z otázek výroby a použití. Dříve než přistoupíme k významu železa v krvi, budeme se věnovat chemické technologii a nauce o surovinách. 1 2 3 4 5 Následující text k 8. třídě navazuje na všeobecný úvod na začátku knihy. Viz str. 111 orig. ,,K pojmu substance u přírodních produktů.“ Vitamin C. Rudolf Steiner: Erziehungskunst, Seminarbesprechungen und Lehrplanvorträge (Umění výchovy, semináře a přednášky k učebním plánům (6.9.1919 dopoledne), GA 295; Rudolf-Steiner-Verlag, Dornach/Schweiz, 1969;S167 K nauce o výživě a zdravovědě viz také R. Steiner: Vychovatelské umění – metodika – didaktika (Erziehungskunst - Methodisch-Didaktisches) (1919) GA 294, 14. přednáška; Rudolf-Steiner-Vorlag. Dornach 1966, 4. vydání. R. Steiner : Erziehungskunst - Methodisch-Didaktisches (1919) GA 294 12. přednáška; Rudolf-Steiner-Verlag, Dornach, 1966, 4. vydání; kromě toho R. Steiner: Erziehungskunst – Seminarbersprechungen (Vychovatelské umění – seminární rozpravy) (1919), GA 295, 2. přednáška k učebnímu plánu; Rudolf-Steiner-Verlag, Dornach 1969, str. 165 f. Školní pokusy – Experimentování žáků během hlavního vyučování Na rozdíl od objektů pozorování v 7. třídě předkládáme žákovi 8. třídy jevy, které nemůže pouze pozorovat s určitým odstupem zvenčí. Tak musíme u cukru sami pozorovat očekávanou chuť a především touhu po tomto očekávání, která může přehlušit jemnou prázdnotu nás samých. Vznikají souvislosti mezi vnějším pozorováním a vnitřním vnímáním člověka. K takovému zvnitřnění dojdeme, když se budeme v epoše neustále snažit o to, abychom pronikli ke kvalitám látek vnímáním zápachu ucházejících plynů. Tak je dobré, když žáci sami provádí mnoho jednoduchých, ale centrálních experimentů na svém místě během hlavního vyučování. Nejedná se o hravé napodobování nebo zkoušení, nýbrž o systematické pokusy, které nás mají dovést k určitému výsledku. Žáci nepotřebují na svých stolech žádné zařízení na pokusy, postačí obvyklé místo na psaní v libovolné učebně. Pokusy neskýtají žádné jiné nebezpečí nežli jaké se vyskytuje v každé kuchyni. Je možné tedy provádět i pokusy doma – podle možností dané domácnosti; jako úvod k nim slouží brožůrka mnou napsaná, viz zde poslední strana se seznamem literatury. Takovéto žákovské pokusy mají kromě snadno pochopitelných pedagogických předností, např. nutnosti spolupráce a řádu ve společném prožívání, ještě jeden důvod, který bezprostředně souvisí se speciálním charakterem chemie: Chemie je zásah. V prvé řadě je ničením. Vlastní chemické jevy jsou tedy silně vytvářeny způsobem lidského konání a toto závisí na daných způsobech myšlení (srovnej na str. 8 f). Chemie se uskutečňuje ve skleněné nádobě, daleko od přírody. Dříve než se něco ukáže, musí být člověk cíleně a často rigorózně činný. Mnohé z fenoménů prožijeme teprve tehdy, když se je vlastnoručně a s námahou snažíme vytvořit a pak je zase odstranit (tak např. čištění skleněných nádob). Toto záměrné vypreparování a sloučení jevů a následné vrácení do přírody – které se jaksi děje při každém tzv. uklízení – se při běžném demonstrování pokusu žákovi ztrácí. Je odtržen od reality. Vidí, jak je vše vyčarováno snadným ovládáním nablýskané aparatury. Chemie je špatně chápána! Původ jevů mizí. Tomu odpomohou jen žákovské pokusy. 10 8. třída Od mouky ke škrobu Škroby Od mouky ke škrobu K výživě v přírodě, k výživě rostlin, obilí a mlýnům najdete jednoduché pokusy a pojednání k nim na stranách 114 – 118 orig. Zkoumání mouky. Poté, co jsme před třídou předvedli mletí na malém ručním mlýnku a vybrali popř. vyfoukali šrot (P 1), probíhají experimenty s různými postupy pečení. – Schopnost mouky tvořit celistvou hmotu může být také naznačena jednoduchými pokusy. Mouka není žádný obvyklý minerální prášek, jako například vápníkový prášek, který známe např. jako křídový prášek. U mouky se projevuje mírná tendence k celistvosti již při jejím nabírání nebo sypání. Jestliže mouku smíchanou s vodou smícháme s mlékem a necháme opět usadit, tak po slití odstáté tekutiny má usazenina více soudržnou hrudkovitou strukturu, na rozdíl od vápníkového prášku. Těsto připravené z mouky a trochu vody je soudržné a tažné; opět v protikladu k usazenině z vápna (P 2). Mouka má dvojí charakter: na jedné straně je to prášek, který se může rozprášit; na druhé straně se spojuje zcela charakteristicky s vodou a je soudržná a lepivá. Z toho vidíme, že mouku lze zpracovat ve dvě rozdílné substance – v práškovitě prašnou nebo více lepivou. Především je to jednotná substance, z níž se už nedají získat další substance, ať dalším jemným mletím nebo prosíváním. -----------------------------------------------------P 1 Pracovní kroky mlýnu (částečně žákovský pokus) a) Mletí Malým ručním mlýnkem na obilí nebo případně mlýnkem na kávu semeleme suchou pšenici nebo žito (oves by zalepil kávový mlýnek, obilný mlýnek nikoliv). Pozorujeme šelest obilí, které rozemíláme. b) Přebírání šrotu. Žákovský pokus. Rozdáme žákům kartóny se šrotem. Šrot budeme třídit: 1. Šupinaté části slupek s kousky krupice. 2. Bílé úlomky moučného jádra bez slupky. 3. Mouka. Stránku v sešitě potřeme lepidlem a vysypeme na ni jednotlivé druhy mouky. Pak překryjeme fólií. c) Třídění ve vzduchu Asi hrst šrotu vyhodíme do vzduchu. Pozorujeme dělení na částečky krupičky, které letí daleko, a prašnou mouku, která se pomalu snáší k zemi. d) Pytlovací zařízení. Žákovský pokus. Trochu šrotu zavážeme do šátku a šátkem opakovaně klepeme na stůl: Vypráší se mouka. P 2 Zadělávání těsta Přelijeme několik lžic následujících látek dostatečným množstvím vody a zamícháme: 1. mouka 2. vápníkový prášek (kalciumkarbonát CaCO3) 11 8. třída Škrob a lepek Jestliže se po odlití usazené mléčné tekutiny budeme snažit nechat vykapat ze sklenice usazeninu mouky, tak se ve sklenici vytvoří tuhé hrudky, které při odlévání drží pohromadě. Usazenina vápníku je naproti tomu při odlévání popř. odkapávání homogenní. Jestliže smícháním stejného poměru mouky a vápníkového prášku s malým množstvím vody vytvoříme těsto, tak mouka pohltí vodu. Jestliže potřeme zeď těstem a pak se ho pokusíme spodní stranou lžíce prudce odtáhnout, potáhne se těsto ve formě pruhu nebo jakési kapsy (částečně s pěknými kresbami), usazenina vápníku nikoli. Škrob a lepek. Budeme-li dlouho hníst těsto z pšeničné mouky pod mírným proudem tekoucí vody, uvidíme, jak voda trvale vytváří jemný zákal. Těsta ubývá a stává se lepivějším. Nakonec zůstane malý gumovitý šedožlutý kus, tzv. lepek. Když odlitou vodu necháme stát jednu hodinu, velmi se pročistí. Na dně se mezitím vytvoří bílá usazenina. Jestliže odlijeme ustátou vodu, zpozorujeme, že usazenina je tvořena jemňounkými zrníčky, která se usadila u dna. Po vyschnutí se usazenina rozpadne na drobky, které se dají rozdrtit na bílý prášek. Je to škrob (P 3). Slovo škrob pochází možná od škrobení prádla. Škrob byl znám již v antice, byl nazýván amylos: nezískaný mletím (mylos = mlýn, a-mylos = nesemletý). Opakované tlačení a k tomu odplavení škrobu rozrušilo těsto. Zbývá tzv. lepek jako gumovitý zbytek; je absolutně neschopný dělit se: Získáme ho také hodinovým žvýkáním (žvýkačková zkouška provedená žáky). Bílý škrob se barvou zřetelně odlišuje od mouky. Žlutošedá barva mouky se stáhla do lepku a v něm se soustřeďuje. Mouky dlouhým skladováním vyblednou. Škrob se svou vybledlou bílou barvou může vypadat mrtvě. Životní síly se projevují v žlutohnědých barvách. Pro zrnko žita a pšenice je udáno následující srovnání v procentech: Žito 13,7% 11,5% 1,7% 52,5% 5,2% 11,2% 2,1% 1,9% Voda Bílkovina Tuky Škrob Sladový cukr a přírodní cukr Nestravitelné uhlohydráty Surové vlákno, také nestravitelné Minerální látky Pšenice 13,2% 12,0% 2,0% 58,2% 2,4% 8,4% 2,0% 1,8% Tabulka se vztahuje také k následující kapitole o bílkovinách. -----------------------------------------------------P 3 Škrob a lepek Ze 2 polévkových lžic mouky, co nejmenšího množství vody a špetky soli vytvoříme ve skleněném pohárku tuhé těsto, které se při dotyku nelepí. Necháme jej stát alespoň 10 minut. Nyní položíme hmotu velikosti vlašského ořechu na prkénko, které se vejde do skleněné mísy o velikosti horního průměru asi 20 cm: obr.- následující str. 12 8. třída Pokusy se škrobem gumová hadice (násoska) skleněná nádoba svorka na hadici těsto prkno Poté, co těsto stálo ještě několik minut na prkně, ztuhlo tak, že na něj můžeme nechat kapat vodu z vysoko postavené skleněné nádoby pomocí hadice se svorkou, která slouží jako násoska; přibližně každé 2 sekundy jedna kapka. Opatrně těsto promačkáme prstem kolem dokola tak, aby stále drželo pohromadě, zatímco přes něj teče voda. Je třeba často měnit místo dopadu vody. S odtékající vodou odchází také kal. Jestliže postupujeme opatrně, těsto zůstane vodou nepoškozené. Voda s sebou vezme jen bílý kal (škrob). Po asi 2 až 3 minutách může být rychlost kapání zdvojnásobena. Od této chvíle budeme shromažďovat odtékající vodu. Vodu dosud zadrženou vylijeme. Brzy nato můžeme odkapávání vody ještě zrychlit. Těsto hněteme ještě silněji. Těsta ubývá a je stále lepivější. Asi po 15 minutách vezmeme získaný lepek z prkýnka a propereme ho několikrát pod tekoucí vodou za silného hnětení. Lepek je nažloutlé barvy, ale tmavší než původní těsto. Abychom mohli ukázat vyplavený škrob, slijeme vodu z usazeniny a tu ve vysoké skleněné nádobě opět pořádně promícháme s přilévanou vodou. Škrob necháme opět usadit a poté rozdáme žákům hodinová sklíčka (skleněné střepy) s několika kapkami a necháme je pozorovat, zda má usazenina obilnou strukturu. Pak slijeme ustátou zakalenou vodu, přes noc vysušíme usazeninu škrobu v mističce a rozemneme ji mezi prsty na práškovitý škrob. Při tomto odkrytém vyplavování z těsta často nedostaneme 100 % čistý škrob, protože malé množství těsta - obzvláště na začátku vyplavování – je odplaveno. V každém případě ale ucítíme mezi dvěma prsty obvyklé skřípání, které je příznačné pro škrob. K dalším pokusům bychom měli použít koupený škrob nebo vlastnoručně vyrobený bramborový škrob. Jestliže uchováme škrob a lepek v suchu, tak vydrží stále. Lepek vyschne a smrští se přitom do malých rohovitých kousků; ty můžeme opět namočit do vody a nechat opět nabobtnat v lepek, který je už ale trochu slizký. Tento jednoduchý druh lepku můžeme získat pouze ze zavalité pšeničné rostliny (z jejího kompaktního, kulatého zrna), z žita nebo jiných obilovin získat nelze. Hmotná, obzvláště fyzicky vydařená pšenice má nejprve sklon rozpadat se na jednotlivé pevné látky. - Získaná bílkovina lepku tvoří přibližně 7 % z celkových 12 %; 4 % pozbudeme v otrubách, které vznikají z okrajových vrstev a zárodků; přibližně 1 % ztrácíme při máchání získaného lepku ve vodě. Další pokusy se škrobem Vnoříme-li ruku do škrobu a roztíráme ho mezi prsty, padá zpět a slyšíme skřípání jako u jemného, suchého sněhu při velkých mrazech. Škrob přirovnáváme k mouce. - Je ale celkem nemožné, abychom pouze ze škrobu umíchali těsto, které bychom mohli péct. Vznikají tedy ihned dvě vrstvy: Dole se tvoří téměř cementovitá, nepohyblivá, těžká a nepropustná usazenina; nad ní 13 8. třída Důkaz škrobu je vodnaté mléko. Mezistav získat nelze (P 4). V rozporu s tím si počíná lepek. Je nezískatelný z plastického stavu těsta, zůstává jako hrouda, žilka, guma. Uvaříme-li škrobovou usazeninu ve vodě, vytvoří se z něj sklovitý rosol, lepkové lepidlo (P 5). Rozlišujme lepidlo a lepek! Tímto zředěným lepidlem se dříve lepily tapety; dnes už používáme různé chemické, celulózové produkty. Lepek reaguje na vaření opačně než zlepidlovatělý škrob: Pozbude svoji povrchovou lepkavost, vláknitost a stane se volně porézním. Důkaz škrobu. Z téměř všech částí rostliny získáme dostatečné množství škrobu; z jablek, ze zelených listů, malé množství i z vnějšího dřeva stromů. Je ale velmi namáhavé, utvořit tolik škrobu z takovýchto ovocných, vodnatých, uchopitelných nebo zelených částí rostlin, abychom si ho potom mohli mnout mezi prsty. Proto nám k důkazu nepatrného podílu (vlastně k důkazu, že existují možnosti, jak ho získat) poslouží tzv. zkouška jódem. Jedná se o modrou až fialovou barevnou reakci; např. z 1g škrobu vmíchaného do mléka a 1l vody vaříme velmi rozředěné lepidlo, tak utvoří toto dvěstěnásobně rozředěné lepidlo s troškou jódu v lihu známou modrou barvu. (Pozor, příliš mnoho jódu vytvoří barvu hnědou.) Několik kapek z této reakce si může každý žák na svém místě kápnout na různé potraviny (škrobové důkazy) (P 7); obzvláště dobré by bylo, kdyby škrob zlepidlovatěl vařením nebo pečením. Jednou z vlastností jódu je jeho smrtelný účinek pro bakterie. Tato vlastnost byla ustanovena již dříve jako desinfekce bolestivých míst, tzv. jodová tinktura. Moderní recept s obsahem jódu zní: 66g ethanolu (Ethylalkoholu); 2,5g jódu, 2,5g Kaliumjodidu KJ (nebo kůži příjemnějšího, 2,3g Natriumjodidu NaJ); 29g vody. Přísada jódu napomáhá hlubšímu působení a zamezuje utvoření kyseliny jodovodíkové. -----------------------------------------------------P 4 Tvorba těsta ze škrobu Do dvou skleniček ( 250ml) dáme lžíci (prodejného) škrobu, mouky. Do každé přidáváme lžící vodu, abychom vytvořili kaši. Mouka spotřebuje více vody a vytvoří plastické těsto. Škrob se oproti tomu vodou pouze nasákne a vytvoří zvláštní usazeninu: Lžící ji můžeme pomalu projíždět, rychlé pohyby jsou ale nemožné, než usazenina cementově ztvrdne téměř úplně. Přesto ji můžeme při slévání pomalu a tence lít. Do obou sklenic přidáme ještě několik lžic vody. Z mouky se vytvoří homogenní omáčka. U škrobu zůstává na dně dosažená cementová usazenina a jako další přídavná vrstva se utvoří bílé mléko; nevznikne žádné stejnoměrné, pohyblivé těsto. Po přidání ještě většího množství vody do obou sklenic, vznikne v obou sklenicích bílé mléko bez žádných usazenin na dně. P 5 Pokus se škrobovým mlékem, které zlepidlovatí Pokus žáků Slabě nakupenou čajovou lžičku škrobu vmícháme společně se 100ml vody do mléka. Každý žák dostane zkumavku 16 x 160 (středně malou), naplněnou do šířky dvou prstů škrobovým mlékem. Žáci mají nyní za úkol, zahřívat zkumavku nad lihovým kahanem a neustále s ní opatrně nad kahanem třást. Konstrukce a použití lihového kahanu v P 6. Při vaření ve zkumavce nesmí být její ústí namířeno na vedle sedícího spolužáka. Dříve než škrobové mléko začne vařit, náhle zesklovatí a zhoustne. Žáci pozorují ten zvláštní způsob, kterým lepidlo vaří. Potom poklepáváním na zkumavku udělají jejím obsahem kaňky na jedné straně svého sešitu a zkoušejí jejich chuť ve srovnání se suchým škrobem a škrobovým mlékem. Volný list papíru s nadepsaným označením ,,Zkouška lepidla“ položí a přitisknou na široce natřené lepidlo. 14 8.třída Další pokusy se škrobem P 6 Konstrukce a použití lihového kahanu Potřebujeme nízkou, širokou sklenici od marmelády nebo medu, v nejlepším případě s rovnoměrně zbarveným víčkem o průměru od 8 cm se závitem. Uprostřed víčka uděláme díru širokou jako prst pomocí otvíráku na konzervy, eventuelně šroubovákem nebo dlátem. Vzniklým otvorem protáhneme srolovaný starý kapesník nebo bavlněnou nebo lněnou látku tak, že její konec ční alespoň 2cm nad víčko jako knot. V případě, že v otvoru kapesník nesedí přímo, musíme vzít větší kus látky. Musíme mít možnost povytáhnout knot z naplněného kahanu. Větší část kapesníku leží srolovaná uvnitř sklenice, která je z bezpečnostních důvodů naplněna pouze do poloviny lihem na pálení. Před prvním zapálením kahan krátce otočíme knotem dolů, aby do sebe knot líh lépe nasákl. Chceme-li kahan uhasit, hodí se nám k tomu malá sklenička nebo něco podobného, kterou položíme na kahan jako víčko. Kahan uchováváme s víčkem, aby nám zbytečně nevyprchával líh. Abychom byli uchráněni před lihovým zápachem po dobu, kdy kahan nepoužíváme, uzavřeme ho do zavařovací sklenice opatřené víčkem s gumou. Ještě lepší by ale bylo, kdyby bylo víčko šroubovací. K tomu rozpálíme drsně osmirkovaná víčka dvou sklenic od marmelády na plynovém sporáku nebo varné desce položíme je potom rychle na sebe, aby se spojila nebo je slepíme pomocí UHU PLUS. A pod toto dvojité víčko strčíme dírku s knotem. knot víčko líh Nebezpečí a poruchy: Lihový kahan prakticky není nebezpečný, když je správně zkonstruován a obsluhován. Na následující bychom si ale přesto měli dát obzvláště pozor: 1. Víčko musí být pevně našroubované. 2. Knot (z lněné látky nebo kapesníku) musí dosahovat až samotného dna nádoby, aby neshořel dříve, než bude líh v nádobě zcela vypotřebován. 3. Při zhasínání kahanu nesmí knot zůstat ve stavu, kdy by se mohl znovu rozhořet – uhasíme ho stiskem mokrých prstů. 4. Nebezpečným se může stát naplňování kahanu, pokud jsme předtím špatně zhasli plamen, což se nesmí stát. Ani v okolí kahanu nesmíme mít žádný sebemenší plamen. 5. Může se stát, že knot velice rychle odhoří nebo tvoří shluky a čadí – potom není zřejmě ze lnu nebo bavlny, nýbrž z nějaké látky syntetické a musíme ho tedy nahradit novým knotem ze správné látky. Ale i ten nejlepší knot se pomalu zkracuje a musíme ho po několika hodinách hoření povytáhnout. Jakmile pak nedosáhne dna kahanu, musí být vyměněn. Pro naši bezpečnost se budeme držet následujícího: - Kahan neplníme nikdy s dětmi ve třídě, nýbrž ho naplní každé ráno do 1/3 dva zodpovědní žáci, kteří také vyzkouší, zda-li je víčko pevně našroubované a zapečetí ho dvěma proužky látky přelepenými přes sklenici (kahan) a víčko. - Žákům dáme do každé lavice jednu krabičku zápalek (svěříme je důvěryhodnému žáku z dvojice), aby nikdy nedošlo k přenášení nebo zvedání zapáleného lihového kahanu, z důvodu jeho opětovného zapálení. 15 8. třída - Další pokusy se škrobem Kdyby bylo třeba kahan rychle uhasit, připravíme si do naší blízkosti kbelík s vodou a vlhkým hadrem, i když máme po ruce i hasící přístroj. Lihový kahan je velice jednoduchý a dobře přehledný zdroj teplého pramene, který používali ještě začátkem století jako svítiplyn a byl využíván v mnoha laboratořích při všech pokusech s takovými ,,lihovými lampami“. P 7 Důkaz škrobu jódem Pozor! Učiteli náchylnému ke kožním alergiím by se neměl roztok jódu a obzvláště ne pevný jód dostat na kůži. Pevný jód také neustále vypouští páry, a proto ho nesmíme nechat dlouho ležet otevřený. Trubička s jódem lepidlo kousky jódu lepidlo (natřené do poloviny výšky stěny) a) Pokus učitele. Do trubičky vyrobené obvykle z (AR) skla o průměru 4,6 cm a délce 36 cm dáme zrníčka jódu pomocí stébla nebo dlouhé lžíce tak, že jsou přímo ve středu trubičky. Napravo a nalevo od jódu potřeme trubičku od konců až do poloviny její výšky škrobovým lepidlem. Tuto z obou stran zazátkovanou trubičku upevníme za dozoru žáků do vodorovné polohy. Během krátké doby se zbarví škrobové lepidlo v sousedství jodových zrnek nejprve do růžova, potom do modra, potom do fialova a konečně úplně do černa. Zbarvení postoupí během hodiny z obou stran až ke koncům trubičky. Je vlastně úžasnou skutečností, že jód je na vzduchu prchlivá, velmi těžká, tmavá, metalická substance. (Zrníčka jódu se za několik málo hodin sami od sebe vypaří – na rozdíl od škrobu.) Škrob natahuje páru jódu do sebe a tak působí celý prostor trubičky společně. b) Pokus žáků: Žáci si připraví škrobové lepidlo (jak je popsáno v P 5) a v roztoku vody a líhu (1:1) rozpustí zrníčka jódu, která získají červeno-hnědou barvu. Tímto roztokem jódu můžeme naplnit malinké lahvičky, ve kterých jsme měli dříve kapky nebo jinou medicínu, a popíšeme je jmény žáků, kteří jejich obsah budou při pokusech využívat. Také je nadepíšeme slovy ,, jedovaté“ a ,,pouze pro reakci jódu“. Jedna jediná kapka je schopna zbarvit do fialova velikou skvrnu škrobového lepidla, kterou naneseme na konceptový papír. Necháme to schnout a tento výsledek důkazné reakce nalepíme do sešitu. Nyní je velice zajímavé zkoumat obsah škrobu v různých druzích pečiva a potravin připravených ze zrníček nebo ovocných slupek, také zeleniny a ovoce. Z tohoto důvodu je žáci krátce svaří ve zkumavce nad jejich vlastním lihovým kahanem. c) Pokus rozvíjející naše dosavadní pokusy. Vaříme rozředěné škrobové lepidlo z poloviny čajové lžičky škrobu a 200ml vody, vlijeme ho do velké (3 l) sklenice s asi 2 l čisté vody z vodovodu a postavíme ho do osvětleného aparátu. Potom kapeme do líhu roztok jódu nebo popř. jodovou tinkturu, která je běžně prodejná. Něco bližšího o technice, kterou můžeme vyvolat barevné změny, je uvedeno v P 19 b na str. 36 orig. k 7. třídě. Je také zajímavé, když například nalijeme trošku vody do barevné podoby. Celá sklenice se zbarví do modra, tak ji můžeme zahřátím pozvolna odbarvit. Ochlazením vznikne červenofialová, při obnovení reagujících přísad bude opět barva modrá. 16 8. třída Škrob z brambor Z brambor, které jsou najemno rozmělněné, lze ostatně také vyplavit škrob. Bramborový škrob je podstatně těžší než škrob obilný. Ve vodě se rychleji a pevněji usadí u dna a vytvoří zde ještě pevnější ,,cement“, který rozmícháme jen velice těžce. Nad ním stojící vodu můžeme velice lehce odlít, aniž by odtekl i škrob (P 8). V tomto druhu škrobu se odráží celý charakter brambor ve srovnání se zrnem. Každý druh rostlin má, samozřejmě pod mikroskopem, jinou formu a velikost škrobových zrn, jejich obrázky můžeme vidět ve slovnících a učebnicích. Různé formy lepku brambory neprodukují; přesto se ale díky speciálním pokusům ukazuje, že obsahují skromnou bílkovinnou část. Následující tabulka ukazuje průměrné množství jednotlivých látek, které byly získány ze 100g jedlých brambor (neoloupaných hlíz): Voda Škrob Cukr Pro člověka nestravitelné uhlohydráty Pro člověka nestravitelné surové vlákniny Tuk Bílkovina Organické kyseliny Minerální látky (popel) 76kg (63..87kg podle místa výskytu) 16kg (14..18kg u obvyklých druhů) 0,6kg 2,5kg 1,0kg 0,1kg 2,2kg 0,5kg 1,1kg Bílkovina v bramborách patří k nejlepším druhům bílkovin, podobá se té ve slepičím vejci. Pevně vařené druhy (salátové brambory) jsou chudé na škrob, obsahují kolem 14 % škrobu; moučné, vařené brambory obsahují kolem 18 %. Vlastnosti a použití Rozžhavením škrobu za přístupu vzduchu se ukáží některé jeho vnitřní přirozenosti. Nezanechá téměř žádný popel. V plynné formě se rozpustí ve vzduchu – tak jako se do vzduchu a ze vzduchu během životních etap rostlin získává. Pod mikroskopem nalézáme nejjemnější rozložení škrobu v listech, pokud byly tyto rostliny osvětlovány sluncem celý den; když pole klasů a brambor jsou slunci vystavena po celé léto. V noci, popř. v zimě a při klíčení škrob opět zmizí. Vznik a zánik v přírodě vyplývá z rytmů slunce. (Fotosyntézu a roli dioxidu uhličitého máme probrat až v 9. třídě.) Jemně prachový, suchý škrob, z kterého nelze utvořit těsto, umožňuje svou bělostí charakteristický obrázek nadpozemskosti, nevinnosti, z pekla nedotknutelného; obrázek jemného rostlinného životního zosobnění, z kterého je škrob vybrán. Na druhé straně se ve vodě potápí ke dnu. Klouže pohybující se, plynoucí, průhlednou tekutinou a ihned, když se tato tekutina dostane do klidu, usadí se škrob na dně v nejtemnějším místě nádoby, kde vytvoří zpevněný podklad, tvořící něco jako zem. Tuto dvojnásobnou přirozenost si nedokážeme z izolované látky vysvětlit, protože ji (látku) i její vztah k okolí tato přirozenost více obklopuje. Zažijeme pohnutí: jako když by se musel tento škrob v ohraničeném temném těle (např. kořenu) na prosvětleném vzduchu stát pozemským tím, že toto tělo zezelená; živoucí – kosmický proces se dostává v něčem pevném do klidu. -----------------------------------------------------P 8 Bramborový škrob Oškrábeme půl tuctu brambor a nastrouháme je na jemném strouhátku. Větším drátěným sítkem prosijeme vzniklou kaši po jednotlivých porcích a polijeme troškou vody. Škrob vyplave z rozstrouhaných brambor. Bílý kal odkapává a sbírá se dole. Rukou vymačkáme zbylou vodu 17 8. třída Škrob jako potravina z kaše a vybereme zbytek ze sítka; takže tenká vrstva zůstane v drátěné mřížce, a proto se prosívání dalších porcí zlepší. Nyní plníme síto znovu a znovu a odplavujeme škrob. Bramborové zbytky zbavené škrobu vyhodíme. Škrob necháme asi ½ hodiny usadit, odlijeme neusazené a rozmícháme ho v čisté vodě, necháme stát, opět slijeme a necháme ho uschnout a zpráškovatět mezi prsty. Bramborový škrob je hrubší, tj. jde o větší zrníčka než u škrobu obilného. Zrníčka se lesknou a jsou viditelná. Bramborový škrob se ve vodě nerozpouští stejně jako jemně zrnkovitý pšeničný škrob nebo škrob rýžový. Reakce s jódem, zlepidlovatění při vaření a vytvářející se zápach při dmutí jsou stejné u bramborového škrobu stejně jako u škrobu obilného. Jako potravina je izolovaný škrob horší než škrobem obohacené přírodní produkty, z kterých je škrob vybrán. V časech nedostatků používali bramborový škrob (přesněji bramborovou moučku) k nastavování mouky určené pro pečení. Dodnes se používá při pečení kvalitnějšího pečiva. Protože je škrobové lepidlo bez zvláštní chuti a je sklovité, slouží k zahuštění omáček. Do vaření můžeme ale přidávat škrob pouze krátce před dokončením vaření a ještě ve vlhkém až bahnitém stavu, protože dlouhým vařením škrobové lepidlo uvede omáčku opět do rozředěného, tekoucího stavu. Velice zajímavá je výroba pudinku, v protikladu k želatině – škrobovému produktu, téměř lepidlu, s troškou zbarvení a aroma. Škrob používáme, pokud chceme dosáhnout lesku, hladkého povrchu nebo něčeho pevného, např. límečku, manžet atd. - Již od časů Martina Luthera ponořujeme vlhké části oděvů do zředěného odvaru ze škrobu tak jako do zředěného škrobového lepidla a potom je suché žehlíme. Později byly používány již dříve horkem upravené hotové preparáty, které jsme mohli rozpustit ve studeném stavu, jako např. rýžový škrob. V dnešní době dominují chemikálie např. Uhuline. Již několik let je škrob a částečně také cukr považován za suroviny využívané k chemické syntéze. Od 1. 7. 1986 je nákupní cena chemického průmyslu pro obě tyto uvedené suroviny po krocích snižována na cenu světového trhu, ve kterém EU průmyslu navrací rozdíly v cenách na uměle vysoko drženou vnitrozemskou cenu za zdanitelné prostředky. Vysoká vnitrozemská cena slouží mimo jiné k ochraně zemědělství zemí EU. Tím se může rozhoupat produkce např. kyseliny citronové a kyseliny mléčné z těchto surovin také uvnitř EU a tak mohou být ze škrobu vyráběny biologicky lehce odbouratelné umělé látky, umělé pryskyřice a fólie. Bližší informace o výskytu a získávání škrobu z rostlin nejrůznějších oblastí hledejte na str. 119 ff orig. 18 8. třída Obsah a souhrn Bílkovina Obsah a souhrn Lepek je bílkovinná část mouky. Když ho spálíme, vzniká ohavný zápach po spálené rohovině, vlasech, vejci, sýru. Zcela jinak zapáchá spálený škrob, vydává sice připálený a bodající, ale také sladký a téměř čerstvý zápach. Zahříváme-li mouku, vzniká pach, který v sobě slučuje obě vlastnosti. Metodické poznatky získané během pozorování. Poté, co jsme z mouky vyjmuli škrob a lepek, je možné říci: Mouka se skládá ze škrobu a lepku. K tomu doplňujeme nevyřčené: Mouka ale není nic jiného. Místo toho podobně výmluvné: Mouka se skládá, musíme jenom ještě dodat, ,, z mouky vzniká…..“ Jinak je možno sestavit mouku abstraktním způsobem, tzn. dát vzniknout hrubě materiálnímu, mechanicky aditivnímu celku, díky následným produktům přítomným pouze při přeměně mouky. Porušováním obvyklých (a úspěšných) chemických postupů dispozičních jevů a přivedením následných produktů, jako získaných látek, do prvotního výrobku. Přitom ustupujeme od názorných faktů a získáváme tím velkou výhodu: Již není více třeba brát v úvahu ideální souvislosti přeměny mouky - nepotřebujeme vytvářet žádné nové pojmy, nýbrž můžeme vše odsunout do tohoto relativně abstraktního obsahového modelu (nejlépe do vzorce). Působení výživy, způsobilost mouky vytvářet těsto a například jeho trvanlivost představují příčinu vysokého nebo nízkého obsahu lepku, tj. obsažené materiální části. Neboť některé druhy obilí mají vysoký obsah lepku a jiné ne, je nutné se neustále ptát. Opět můžeme poukázat na materiální příčiny, například účinky určitých růstových látek v rostlinách atd.; na této bázi se dá ale neustále bádat, jelikož zjišťujeme neustále nová fakta. Vlastní interpretace, hlubšího porozumění však dosaženo není, neboť model komponentů odsouvá vše do látek a již nebere v potaz celistvé fyziognomické poznatky, ve kterých jsou obsaženy přírodní síly a podstata vůbec. Pokusíme-li se o vysvětlení mouky z hlediska modelu komponentů ze škrobu a lepku, dostáváme se brzy do protikladu s fenomény. Můžeme totiž lepek sušit, bude poté jako rohovina, můžeme ho mlít, vyrobit z něj prachově jemný prášek a potom smíchat s příslušným množstvím škrobu. Poté z celého utvoříme těsto, necháme je náležitě vykynout a zkoumáme jeho vlastnosti při tomto procesu. Povrch se roztrhá a to pravá mouka nedělá. Celek je větší než souhrn jednotlivých částí. Z těchto postřehů získáváme dojem, že jemné, téměř skryté pronikání bílkoviny obilnými semeny není aditivní. Nezodpovězené názorné bílkovinné fenomény jsou rozšířené v celkem jiných přírodních oblastech, ve zvířecí říši. Vznik bílkoviny Čtyři roviny pozorování, které jsou rozdílné, vedou k bílkovině, k proteinu. Nemůžeme totiž u bílkoviny očekávat, že jde o jednoznačnou chemickou látku, o které si myslíme, že je mechanicky obsažena v rozmanitých přírodních objektech a poté ji můžeme zahrnout do vzorce, v kterém bude obsažena. Primárně se potkáváme pouze se zbylými formami živočichů (svaly, bílkem), a nestabilními tekutinami (krev, mléko), ze kterých konečně dostáváme celou třídu chemických úlomků , které nazýváme bílkovina. Tyto úlomky se chovají mezi sebou podobně a nejsou moc trvalé. Ve formě bílého prášku, kterým můžeme plnit sáček, se v přírodě již nikdy více nevyskytují. Prášek reprezentuje pouze poslední ze čtyř úrovní bílkoviny, které byly objeveny. Úrovně jsou následující: - Na nejnižší úrovni máme suchý, pevný Casein (například z mléka), Albumin (např. z vajíčka), 19 8. třída Bílkovina a škrob Globulin (z masa) a všechno to jsou bílé a žluté drobečky ve sklenici. Bílkovina je denaturována, tj. je nerozpustná ve vodě a neschopna žádných reakcí. Je to nečinný, ale poživatelný zbytek. - Na druhé, vyšší úrovni je kalný roztok bílkoviny (proteinů) ve vodě nebo zředěné slané vodě. Při vysoké koncentraci soli v roztoku jsme schopni proteiny odfiltrovat v podobě vloček a potom tento vločkový shluk znovu ve zředěném slaném roztoku rozmíchat. On se rozdělí tak dobře, že je tato kalná tekutina opět schopná protéct filtrem. - Na třetí úrovni jsou výchozí objekty výše popsaných roztoků : Vajíčka, mléko, svalnaté maso, krev, mozek a části živých živočichů, které jsou vybrány z živých nebo rozmnožených zbytků. - Na čtvrté úrovni jsou samy přírodní podstaty, v ,,mase a krvi“. Na této úrovni se nezajímáme o formu orgánů, o konzistenci bílku, o barvu krve, nýbrž o žijící zvířata v jejich životním prostředí, o hlas, pohyby, dýchací rytmy a rytmy rozmnožování… Živočichové mají být - oproti obvyklým chemickým postupům - na začátku těchto pozorování. Teprve na této úrovni byly nabídnuty objekty ve všeobecném přírodním procesu a můžeme doufat v zažití, v osvětlení a potom v porozumění jednotlivinám z celku. Nahlížíme na přírodu jako na celek. Přitom bychom chtěli proniknout do jednotlivých druhů živočišné říše, především do obratlovců. Přizpůsobujeme se mnohotvárnosti a pohyblivosti této přírodní oblasti. Tato říše není závislá např. na výchozím místě nebo slunečním záření jako říše rostlinná. Měli bychom jenom sbírat dojmy v následujících směrech. Přitom bychom neměli brát v potaz žádná všeobecně platná shrnutí, nýbrž poukázat pouze na pole pozorování (úvah). Živočichové, od kterých můžeme obdržet: Bílkovina Teplokrevná zvířata a ryby Úměrně trvalé formy během dospívání. Vnitřně prodýchávat ve vlastním rytmu. Vlhce elasticky, proplynout, prohřát. Vnitřně prožít až do vnější schránky. Oblíbené části okolí (hledání potravy). Vyvržená potrava s páchnoucím zažíváním a nezažité exkrementy. Po odumření zmizí rychle a páchnouce; odbourá se v půdním životě díky zvláštním červům. Vlastní pohyb svalů , zvířata se toulají po okolí. Zpozorování, rychlé reakce. Nevyschnutého a neztvrdlého jedlého bílku se chopí citlivé vnímání bolesti. Vztek, lačnost, bezstarostnost atd. jsou vnitřně prožity a na poslední chvíli vyrazí z nás. Vnitřní prožívání a následná volba a sdělení. Škrob Trávy a kvetoucí rostliny Trvale se měnící rozvoj rostlin. Pohyb vzduchem a díky oteplování, během cyklu ročních období. Celé části podoby (tvaru, vzhledu) budou tvrdé, pevné a neživé, např. ve dřevě a dřeni, semenech a stonku. Prostředí bude ohraničené a příznivé pro život svým klimatem a krajinou. Výživa nepostřehnutelná z vody v prostředí, zaostávají zde formující se části. Vzduch. Uhynou pomalu, často za kořeněného zápachu, k rozkladu dochází díky půdním organismům a dalším silám (uschnutím, vyhubením). Pohyb stáhne rostlinu zvenčí na jejím pevném místě. 20 8. třída Zkoumání bílkoviny Pouze pomalý růst do postavení ke světlu. Žádné vnitřně prožité pocity. Kvetoucí krása odchází v záři světlého slunečného prostředí. Velmi málo záleží na tom, jakým strhujícím náhledem na přírodu žáci oplývají. Lepší bude odstavec vynechat. Snad dojdeme však k jednotlivým vybraným bodům konkrétního líčení, které to celé budou předvídat a budou tvořit pozadí pro bílkovinné pokusy. V běžné školní chemii jsou sklony k tomu, z posledních znehodnocených produktů, např. denaturovaných bílkovinných druhů ve sklenici (strukturní vzorce), vyvodit projevy u živočichů jako účinky látek. My chceme naopak z charakteristiky přírodního vysvětlit, k jakým vlastnostem se přiklánějí látky, které jsou z nich produkovány. Pozorujme např. zaječí maso. Je známo, že běhy budeme muset do změknutí péci déle než hřbet (3.úroveň). Příčinu můžeme hledat v rozdílném bílkovinném složení a v buněčné stavbě (1.úroveň). Fenomény tohoto druhu lze využít, ale nelze u nich setrvat. Nejdříve bude lepší zajíce pozorovat v jeho životním prostředí (opět 4. úroveň). Zajíc probíhá kolem. Obdivujeme vydanou sílu prodloužených zadních běhů, které ho ukvapeně bijí. Zajíc nemůže kráčet ani klusat, může pouze pomalu hopsat – nebo uhánět, neboť klade zadní nohy před přední. Energie pohybu je obzvláště spojena právě s tímto tlučením zadních nohou do těla zajíce. Vnější síly tlačí znatelně každé tělo v nezměněném pohybu vpřed. Koncentrace svalových sil – mohli bychom mluvit o inkarnaci - souvisí s houževnatostí a enormní odolností těch svalových materiálů, kterých se to týká, při dohotovení denaturováním, tj. vařením, což popisuje druh ztuhlosti. Úplně odlišnou bílkovinu, která není plně schopna pohybu a propadla se téměř na rostlinnou úroveň, máme v bílku. Její doba kysání je ze všech nejkratší. Není zde patrna žádná dychtivost po inkarnaci jako při smrtelném strachu prchajícího zajíce. Bílek se může také snáze stát roztokem. Nyní může ještě doba kysání bílku kolísat. Zcela čerstvé, zdravé vajíčko potřebuje delší čas k uvaření do měkka. Opět vidíme působení celku, který může být více či méně vitální. Bílkovina, která je ještě nestrukturovaná, ale blízká výstavbě může být horkem nebo radioaktivním zářením rychle zničena; tak se zbylá bílkovina co nejrychleji podílí na krevní výstavbě kostní dřeně, ve vnitřních stěnách střev a v embryu. Tato citlivá bílkovina je oslabena v její životní síle (stará slepičí vajíčka) a tak jde např. kysání ještě rychleji. Vidíme: Není bílkovina jako bílkovina. To se charakterizuje jako tvořivá schopnost v živočišné celistvosti. Zkoumání bílkoviny O zvířecích orgánech by mohlo být pojednáváno ve zpětném pohledu na živočichy. Charakterizovali jsme, jak vzniká ještě neprosazená duchovní, počáteční bílkovina vajec ptáků a specializovaná bílkovina. Pro pokusy je to, kvůli jejich s tím spojené tekuté a částečně rozpustné formě, velmi praktické, takže chceme začít se zkoumáním nejprve od tohoto výchozího bodu. Slepičí vajíčka dosahují často střední váhy od 58 g; z toho je: 6 g skořápka 33 g vaječný bílek 19 g vaječný žloutek Bílek nelze považovat např. nikdy za pouhou zahuštěnou tekutinu. Postřehneme zde formy hlenu, které spolu drží a oznamují budoucí výstavbu tělu. Tělo nevzniká (oproti běžným předchozím míněním) z žloutku ležícího ve středu, nýbrž z bílku, začínajícího na hranici k žloutku. Poslední je nestrukturované a pravidelně vycházející z popsaného ve (P 9). Ukážeme žákům na rozmanitých pokusech, jak reaguje bílkovina oproti škrobu. Velmi vtíravý je rozličný pach dmoucího se plynu (P 10); žáci by to mohli vyzkoumat i sami přímo na místě pomocí jednoduchých pokusů (P 11). 21 8. třída Pokusy s bílkovinou Zatímco jsou zrnka na začátku tvrdá a suchá, musí být suchá i uskladněna, u vajec jde o opačný případ: Pokládáme je např. do sklenice s vodným roztokem, který uzavírá póry1. Stárnutím vajec je, před jejich vlastním zkažením, také pomalé sušení, při kterém se zvětšuje vzduchová bublina. Stará vajíčka mají větší sklony k plavání, což můžeme s různými koncentracemi solného roztoku, tedy různou hustotou, lehce ukázat (P12). Výsledky těchto a dalších bílkovinných pokusů můžeme konfrontovat s odpovídajícími pokusy se škrobem: Bílkovina Jemné hlenovité formy. Vlhká, rozpustná ve vodě. Schnutím denaturovaná. Vzdušná pěna. Srážlivá v horku, jemné vločky. Srážlivá v kyselinách, sražená. Dmoucí plyn zásaditý. Důkaz s kyselinou dusičnou: žlutá. (P9) ( P 13 ) ( P 13 ) ( P 14 ) ( P 15 ) ( P 16 ) ( P 18 ) ( P 17 ) Škrob Suchá zrnka. Suchý, nerozpustný. Rozpouštěním (vařením) denaturovaný. Usazenina. Sklovitý v horku, tlusté hroudy. Zkapalněný v kyselinách. Dmoucí plyn kyselý. Důkaz s jódem: modro-fialová. 1 Samozřejmě můžeme usušením konzervovat i bílkovinné stravovací prostředky (sušená vejce, sušené ryby). Jsou potom úplně změněné, ale denaturované. Zrno zůstává ale živé a se zárodkem, právě když je usušené. -----------------------------------------------------P 9 Formy bílkovinného hlenu Slepičí vajíčko opatrně naťukneme poblíž středu. Neustálým přendáváním žloutku ze skořápky do skořápky a za stálého vytékání bílku se žloutek oddělí od zbytku. Přeléváme–li bílek z jedné malé skleničky do druhé, zpozorujeme protékající čirou, tuhou ,,šťávu“ mezi kterou jsou dva větší, soudržné polštářky hlenu. Ještě lépe: Necháme je přetékat přes dlaň některého ze žáků. Vypadají slabě žlutozeleně. Potom také na této ruce můžeme studovat při konečném zasychání následnou lepivost, mazlavost. Mimo to najdeme ještě dva bílé táhnoucí se útvary, které vypadají jako sraženina. To jsou tzv. kroupové šňůry, které drží žloutek. Pomocí kávového sítka můžeme ,,šťávu“ a polštářky hlenu takřka oddělit. Pokusíme-li se polštářky hlenu rozmíchat v bílku, musíme při konečném přelévání do jiné sklenice postřehnout, že vše dopadlo neúspěšně. Mechanicky se špatně přiblížíme nejen k tuhým, ale i k měkkým věcem. Teprve delšími údery vidličkou odstraníme polštářky. U vaječného žloutku, který si můžeme také nechat téci přes dlaň, dokážeme oproti předešlému, že jde o homogenní tekutinu, která má pouze nahoře povlak. P 10 Vnitřní povaha dmoucích plynů Velkou zkumavku (30 x 200 mm) naplníme několika lžícemi masa nebo vajíčka. Den před tím polijeme v plochých miskách (krystalické misky, Petriho misky) list filtračního papíru neutralizovanou (modrou) šťávou z červeného zelí. Listy nepotřebují úplně oschnout, měli by ale být zabarveny do modra až tyrkysova. Zářícím plamenem zahřejeme tedy obsah ve zkumavce, který začne brzy lupat a škvařit se. Nejprve vznikne pára a potom páchnoucí čoud, který vletí do ústí drženého papíru, nasáklého šťávou z červeného zelí, a ten se zbarví do žluto-zelena: Zásaditá reakce. Ve druhé zkumavce provedeme stejný pokus s polovinou čajové lžičky škrobu nebo cukru: Červené zbarvení, tj. kyselá reakce dmoucího plynu. 22 8. třída Amoniak P 11 Rozpoznáme látky podle zápachu z dmutí Pokus žáků Žáci si ohnou, pokud nemají žádnou malinkou lžičku k ruce, z připraveného spojovacího nebo květinového drátu malou lžičku. Plocha lžičky nesmí být příliš velká, jinak by bylo potřeba velké množství substance a také horka. Prášková substance, která byla vydána žákům k prozkoumání začne zpravidla brzy hořet. Musí být poté vyjmuta z plamene, opatrně sfouknuta a teprve potom se projeví dmoucí plyn. Následný prášek pomůže žákům z části ke cvičení názvosloví a z části jako neznámé látky, které jsou předané k prozkoumání: Škrob z různých rostlin, cukr, práškový cukr, hroznový cukr, mléčný prášek, vaječný prášek, sójovou mouku, usušený a rozetřený lepek, rybí moučku, rohovinovou moučku nebo ,,animalin“ (rohovinovou, krevní, zvířecí moučku). Těžko zařaditelné jsou směsi pachů, které se vyskytují při mouce a při sojové mouce. držátko Plocha lžičky cca 1 cm φ P 12 Pokus klesání Připravíme si 11 % roztok kuchyňské soli s např. 77 g kuchyňské soli a 623 ml vody. Do druhé skleničky nalijeme tento 11 % roztok kuchyňské soli a smícháme ho se 400 ml vody. Třetí skleničku naplníme čistou vodou. Nejdříve zatřeseme s vajíčky – podle poklepání poznáme, zda-li jsou stará – a potom je jedno po druhém vložíme do různých tekutin. - Úplně čerstvá vajíčka jdou v 11 % solném roztoku dolů, - velmi stará vajíčka plavou ve 4 % roztoku, - zkažená vajíčka plavou i ve vodě. P 13 Pokus s roztokem Rozmícháme bílek s trojnásobným množstvím vody. Nevznikne žádný čirý roztok, nýbrž vločkovitá, vláknitá, bílá sraženina pohybující se v tekutině a usazená na hlenových polštářcích. Odfiltrujeme tekutinu od těchto polštářků a pak postřehneme v kuželu světla kapesní svítilny, kterou ze strany svítíme, pořád ještě znatelný zákal. Při povaření se ukazuje na vzniklých sraženinách, kolik bílkoviny se rozpustilo. Předvedeme zkoušku roztoku s jednoprocentním roztokem kuchyňské soli (odpovídá přibližně koncentraci soli v krvi), kde se rozpustí prakticky všechen bílek i hlenové polštářky. Pouze kroupové šňůrky zůstávají. Necháme-li ale bílek nebo získaný bílkovinný roztok naschnout, zpráškovatí povlak a pak vyschne úplně tak, že již nejde ve vodě znovu rozpustit. Bílkovina je denaturovaná. Tyto a většina jiných bílkovinných zkoušek (pokusů) se dá také provést koncentrovaným masovým výtažkem. Meleme libové hovězí maso s nepatrným přidáním jednoprocentního roztoku kuchyňské soli v mlýnku na maso, vymačkáme ho pomocí kapesníku a filtrujeme. Filtrace trvá ale zpravidla příliš dlouho na pokus uskutečnitelný ve vyučování, protože roztok protéká velice špatně; při odsání denaturuje bílkovina ve filtrátu velmi snadno. Rozpadové produkty amoniaku Po učivu osvojeném si v 7. třídě nás ohromuje vznik louhových plynů v (P 18). Měli by nám ještě vlastně zbýt báze jako jedna pevná báze – a ne, že kyselinový plyn vyprchá do vzduchu. 23 8. třída Amoniak Rozžhavujeme-li zuhelněné zbytky bílkoviny delší dobu za přístupu vzduchu, tak zbude konečně také ještě očekávaná pevná báze (popel). Louhový plyn je tedy doplněk při odbourávání bílkovinných látek. Jedná se o známý plyn amoniak, čpavek. Amoniakový plyn je brán - podobně jako minerální kyselý plyn ve vřídlu - jako vodnatý roztok. Amoniak (označovaný jako dusíkovodíková sloučenina NH3 ) vzniká také při každém odumírání bílkoviny, při rozpouštění přezrálého sýru Camembert nebo při rozkladu moči, např. v kravské stáji. Bílkovina vlastní ve svém popelu ještě také pevnou bázi s velkým množstvím solí různých druhů, což je jednoznačně vyzdviženo v hojně vystupující vzdušné bázi. Toto je také experimentální podklad pro rozšířený, pro nás ještě vzdálený, řečnický obrat: Bílkovina je dusíkatá sloučenina. Určitý podíl tělní bílkoviny je denně odbouráván všeobecnými životními procesy. Ty jsou ale variabilní a o to větší, o co větší množství bílkoviny slouží jako strava. To vede k vylučování močoviny prostřednictvím moči. Z této močoviny jsme opět schopni zjistit množství amoniaku, který by bylo také možné získat - např. z plynu při nadýmání – z přijímané bílkoviny ve stravě. Vše výše uvedené ale neznamená, že naše tělo musí být bezprostředně vystavěno ze stravovacích sloučenin amoniaku a dusíkatých atomů. I když tyto přísné bilance obstojí mezi možným množstvím rozpadových produktů (zde amoniaku), nejsme donuceni nebo také jenom oprávněni myslet na materiální hodnoty, které jsou zde obsaženy, jako amoniak nebo dusík a vytvořit si souvislosti mezi tím vším. Přesto nedosáhneme z rozkládajících se produktů a posledních ,,částí“ žádného porozumění daným souvislostem, což je často zaznamenáno a patří k vědomostem o látkách, co se tu objevuje; v tomto smyslu může být plyn amoniaku studován. Jako první rozkládáme bílkoviny s žíravinami, které vyrobí amoniak (P 18). Podle množství vyrobeného amoniaku můžeme ale velice nepřesně zjistit obsah bílkoviny v této zkoušce (P 19). Následující obsahy bílkovin ve stravovacích prostředcích jsou udávány (níže, srovnání žita a pšenice, orig.str.78 a brambor, orig.str. 81); Slepičí Slepičí bílek žloutek Získatelné látky Voda2 Kravské tvaroh Švýcarské Hovězí do jídel sýry 45% maso mléko Ementaler (libové) 20% po nadojení 87,40% 49,50% 0,30% Škrob Cukr Pro člov.nestravit. surové vlákniny 0,70% Tuk 0,20% fazole (bílá fazolová semena) 78,00% 36,00% 73,00% 12,00% 2,90% 0,50% 57,40% 4,60% 4,00% 32,00% 11,00% 16,50% Bílkovina Organické kyseliny Minerální látky 0,70% 1,70% (popel) (2,5..5) 3,7% 5,00% 3,30% 12,50% 29,00% 0,20% 0,70% 0,50% 0,70% 0,80% 4,00% 24 29,00% 4,00% 1,60% 21,50% 21,00% 1,00% 4,00% 8. třída Další pokusy s bílkovinou 2 Kdo sám vyhledá číselné údaje o obsahu, bude se brzy divit, že všude jinde je uváděno něco jiného. Například: Obsah vody v kravském mléce uvádí Schorrmüller 83 – 87%, Souci 87,5 (86,6 – 88,3)%, ,,Biologie in Zahlen“ 88,5% a ,,Die Landwirtschaft“ Bd. 2,87%: (84 – 90%) (všechna renomovaná díla). Ještě méně přehlednější jsou číselné údaje, když není jasné, zda–li se jedná o surové zboží, poživatelný podíl nebo o fyziologicky zužitkovatelný podíl. Samozřejmě velmi kolísají tak jako tak přírodní produkty, podle druhu, krajiny, ročního období, fáze života rostliny atd. Moje údaje jsou kritické, střední hodnoty, které lze očekávat. Pro srovnání musí být bílkovina přepočítána na suchou substanci (TS). Slepičí vajíčko vážící celkově i se skořápkou 58 g má asi 13,8 g substance neobsahující vodu, z toho 6,8 g bílkoviny, kromě toho 38,2 g vody a 6 g skořápky. Slepičí vajíčko má kolem 49 % bílkoviny v suché substanci, takže polovinu celého. Hovězí maso má oproti tomu 80 % bílkoviny v suché substanci. Množství bílkoviny ze slepičího vajíčka zahrnující i skořápku (58 g) odpovídá tedy 31g bílkoviny v mase. Že je amoniak bezbarvý, silně vodou ředitelný, ale také těkavý a lehký plyn, ukážeme jeho vyhnáním z jeho roztoku při vaření a v konečné fázi ho rozpustíme ve vodě vznikajícím tlakem (P 20). -----------------------------------------------------P 14 Bílkovina a vzduch Jednu nebo dvě bílkoviny roztřepáme s nejvýše dvojnásobným množstvím jednoprocentního roztoku kuchyňské soli nebo také s vodou v např. 200 ml Erlenmeyerově baňce. Foukneme trubičkou, gumovým míčkem nebo pusou do roztoku vzduch. Brzy plynou z otvoru hory pěny a rozšiřují se po stole. Vyměníme-li foukání za plynový kohout, pak vyrábíme další pěnu. Konečně ho zhasneme a on krátce a neškodně dohoří. Do sklenice s bílkem můžeme také vehnat silný proud vody: Pěna se tvoří se sekundovou rychlostí. P 15 Bílek a horko Každý bílkovinný roztok vytvořený podle P 13 můžeme využít pro tento pokus. Zahřejeme trošku kalnou tekutinu a při asi 70o C postřehneme bílý zákal. Bílkovina se srazí a je potom denaturovaná. P 16 Reakce na kyselinu Naplníme větší sklenici tříprocentní, nepříliš chladnou kyselinou sýrovou ( 25 – 37 oC). V malé sklenici rozmícháme bílek (měli bychom tak dostat celkem malé bublinky) a vylijeme ho na hladinu rozředěné kyseliny. Bílek rozvine vzrušující hru forem: Části se potápějí, části se vznášejí, další se ponoří a později opět plavou vzhůru – toto všechno jsou různé druhy forem, připomínající hroznový závoj, které se sami od sebe ještě delší čas pohybují. Odrážejí se jistě jejich vnějším povrchem (kůží) od okolí v zákalu (povrchová sraženina v kyselině). P 17 Důkaz bílkoviny kyselinou dusičnou Pokus žáků Trochu tvarohu a bílku dáme do různých skleniček (odděleně) a do každé přidáme trošku kyseliny dusičné. Obě se během pár minut zbarví dožluta; bílek zkysne v místě dotyku s kyselinou. Připravíme kbelík s vodou a kromě toho taky naplníme menší skleničku koncentrovanou 65% kyselinou dusičnou. Žáci utvoří řadu a každému učitel namaluje sirkou nebo štětcem namočeným v kyselině dusičné na tvrdou kůži dlaně počáteční písmenko jeho jména. Toto písmenko je obyčejně nepovšimnutelné, pokud jsou striktně dodržena následující 3 pravidla bezpečnosti. - Písmenko smějí obdržet pouze žáci, kteří netrpí žádnou alergií a nemají poškozenou kůži. - Po natření kyselinou dusičnou počítá každý žák pomalu do 12 (mělo by to být přibližně 12 25 8. třída Další pokusy s bílkovinou sekund) a ponoří ruku bez průtahů do připravené vody. - Kyselina nesmí být v žádném případě natřena na zadní stranu ruky, stejně jako malé popřípadě velké partie prstových polštářků a pokud je to možné, nesmí zasáhnout hlouběji ani do rýh na ruce. Učitel by měl vše vyzkoušet nejprve na své ruce. P 18 Amoniak z bílkoviny Lijeme-li tekutý bílek nebo bílkovinný roztok přes leptající pilulky (Ätznatron – Natriumhydroxid, NaOH), vznikne při zahřání amoniak, ale současně směs nekontrolovaně pění, takže všechno teče ze sklenice a můžeme vnímat zápach po amoniaku. Lépe se pracuje se suchým bílkem na vápenaté bázi ve formě nehašeného vápna (nehašené vápno, Calciumhydroxid, Ca(OH)2). Pro svou prudkou pronikavost je ještě lepší vápno bikarbonátu sodného, což je s koncentrovaným louhem sodným hašené leptané vápno, vzorec Ca (OH)2 . Na OH. Můžeme použít všechny vzorce bílkoviny: Jemně roztrhanou kůži, kousky ztvrdlé kůže, nehty z prstů, roztrhané peří, vlasy, vlnu, nasekané maso, vysušené vajíčko, např. samostatně suchý bílek a žloutek z vajíčka natvrdo, také sýr, tvaroh, hrách, fazole. Osminásobné množství rozdrtíme nebo rozetřeme na vápno bikarbonátu sodného nebo vápenatý roztok, naplníme jím sklenici, kde vytvoří vrstvy s vápnem bikarbonátu sodného nebo vápenatým roztokem. Poté vše zahřejeme a cítíme vůni, v páře přidržíme i indikátorové papírky : Amoniak! P 19 Určování bílkovin Při dodržení stejného množství různých materiálů bílkovin a co nejtotožnějšího provedení reakcí, jaké je jenom možné, můžeme u P 18 odhadnout, pomocí indikace vlhkosti nebo šťávy z červeného zelí, množství vzniklého amoniaku, který byl zachycen ve vodě, kam jsme ho zavedli. Jeho množství udává přibližný obsah bílkovin např. v kvasnicích, obilné šťávě, mléčném prášku, sušeném mase, hráškovém šrotu a v P 11 použitých věcech. P 20 Amoniak – plyn Vaříme silný roztok amoniaku v Erlenmeyerově baňce. Za mírného varu přidáme nějaké kamínky (např. střípky z hliněných květináčů). Vypuzený plyn amoniaku převedeme do druhé, převrácené baňky, která ústí pod vodu a je s ní třeseno: Nasaje vodu. (Je možné, že se srazí při silné ventilaci.) zahřát 26 8. třída Zužitkování bílkovin Zužitkování bílkovin Škrobové produkty, které člověk sní, se již v jeho těle znovu nenaleznou. Většina glykogenu, který je látkou velice podobnou škrobu, se dostane z jater. Ačkoliv se člověk vyživuje stravou druhově bohatou na škrob, je jeho tělo plné různých druhů bílkovin. Prozkoumáme–li stravu, nalezneme, že bílkoviny můžeme získat v malém nebo nejmenším množství ze všech rostlinných produktů. Již známe znatelné množství bílkovin v mouce, které můžeme zahustit na tolik, až vznikne lepidlo. Dokonce jablka a zelený salát poskytují obrovské množství bílkovin (přibližně 0,4 % u jablka a 1,3 % u salátu). Nedokážeme si ale představit, že lidské tělo se skládá pouze z bílkovin přijatých v potravě, které soustředí a ,,zabuduje“ do sebe. Přivádíme totiž tělní šťávy přímo k bílkovině jiného živočicha tím, že stříkneme např. mléko pod kůži, což se prokáže jako jed, který musí překvapit a vyhnisat. Při velkých dávkách do krevního oběhu nastává velice rychle smrt. Zpravidla je krev jiného člověka jedovatá, nebereme–li v potaz vlastní určení krevních skupin. Bílkovina je v těle obzvláště dobře zabudována a není jednoduché ji odtud vyjmout. Každý živočich, každý orgán uvnitř téhož organismu má svoji vlastní bílkovinu. Po staletí jsou každodenně sporné nejméně racionální bílkoviny člověka. Hospodářské učební plány zemědělských úřadů určují dnes průměrný správný obsah 60– 80 g, tj. u nepříliš tělnatého dospělého člověka kilogram tělesné váhy na gram. Průzkum zvyklostí 470 milionů lidí z téměř všech lidových kultur (Rubner 1960) zjistil průměrně 84 g bílkoviny na hlavu a den. Z toho bylo také ještě zjištěno, že tuk a část uhlohydrátů z potravy kolísá mnohem silněji než část bílkovinná; Tuk a uhlohydráty jsou zde zastoupeny v mnohem větším množství a bílkoviny by obojí zastoupit nemohly. Nepatrný konzum bílkovin byl 30 g u brámských hinduistů a nejvyšší byl 500 g u eskymáků.V Německu bylo spotřebováno v posledních letech 85 g bílkoviny na hlavu a den. Americké stravování a úřady pro výživu doporučují denní dávku pro dospělé 60 – 70 g. Důležité je, že určité bílkovinné druhy jsou potřebné pro výživu pouze za přispění i jiných bílkovinných druhů v náležitém množství. Tato nekompletní bílkovina, ve které jsou základní aminokyseliny relativně málo k dispozici, je např. bílkovinná část z kukuřice, hrášku, čočky nebo z žitné a pšeničné mouky v nepatrném množství, všechno rostlinná bílkovina. Jejím nejlepším doplněním je bílkovina živočišná. Tak sáhnou i vegetariáni po vaječných jídlech, tvarohovém nákypu, gratinovaném (zapečeném) sýru a mléčné čokoládě. Toto doplnění chybí, když se úplně vypustí živočišná potrava (nejenom maso) a tak musí být v těle usazeno téměř dvakrát více nekompletní rostlinné bílkoviny. Dva příklady jak udržet trvanlivost lehce pomíjivé bílkoviny jsou v okrajové oblasti zhotovování sýrů a vydělávání kůže, včetně popsání jejího praktického užití (podívejte se na stranu 121 f a 122 ff v originále). 27 8. třída Všeobecně k cukru Cukr Všeobecný vznik a vlastnosti cukru Kulturní dějiny cukru. Cukr se stal součástí stravy teprve v posledních 150 letech v souvislosti s rozvojem výživy lidstva a pěstováním cukrové řepy a cukrové třtiny. V antice byla sladká jídla konzumována velmi zřídka. Cukr tehdy pocházel z indické cukrové třtiny, tedy z jejího stonku. Ještě dříve byl znám jako čistě sladká potravina pouze med. Sladké bylo získáváno nejprve z květů, později ze stonku, poté z kořenů rostlin. Dnes spotřeba cukru stoupá paralelně se životním standardem, se vznikem zubního kazu, s diabetem a mnoha civilizačními chorobami. K cukrovarům náleží okrajová část str. 126 orig. K osvětlení náročných procesů výroby cukru se nedoporučuje věnovat mnoho času. Při zpracování obilovin, škrobů, mýdla a kovů se nabízí možnost demonstrovat technické procesy při vyučování. Blíže ke spotřebě cukru jako civilizačního nebezpečí je pojednáno v okrajové části str. 129 orig. Cukr není potravinou srovnatelnou s obilím. Rozpustný cukr účinkuje jako bychom porovnali stravu s deštěm, jako průtrž mračen, která nás zaplaví, ale nezůstává v nás. Cukr působí jen momentálně a dává nám okamžitou čilost. K světovému hospodářství cukru v okraj. části str. 128 orig. S cukrem se v přírodě nikdy nesetkáváme jako s pevnou vydělenou látkou - jako např. s obilným zrnem. ,,Cukr“ vlastně nemáme, máme jen sladké šťávy, které jsou v pohybu; také cukr obsažený v lidské krvi (0,1 %) neustále neklidně proudí. Škroby jsou usazené v pevné formě, cukr zůstává tekutý. Na jaře před rozpukem stromů vystupují sladké šťávy pod kůrou stromů směrem k povrchu a mohou např. u břízy vytékat ven. V dřívějších dobách se tímto způsobem získávání cukru zabývali v Americe, z velkých javorů získávali cukrovou šťávu a z ní cukr. S vystupujícím proudem cukerných šťáv se ztrácí z kořenů stromů i usazeniny škrobů. Cukrová šťáva se neukládá, nýbrž pomáhá růstu stromu. Jedině v nektaru květů přichází sladký proud šťávy do klidového stavu – avšak jen na okamžik, než je sebrán hmyzem. Jeho pohyb pokračuje tímto do vzdušné říše. Po své cestě a po krátkém setrvání ve včelím trávení je cukr shromažďován do včelích pláství. Cukr ale ještě není zpevněn do krystalické podoby. Vznik sladkého se děje relativně rychle z nesladkého, např. když necháme klíčit obilná zrna. U krátkých mladých stébélek můžeme brzy ochutnat sladkou chuť. Obilné zrno je potom uspané a prázdné, jakoby vysáté (P 21). Chuť, která je podobná mladému stéblu osení, známe z nezralého hrachu, ze zelené kukuřice a z některých rostoucích částí rostlin. Škroby se mohou zjevně proměňovat v cukrovou šťávu – a naopak. To samé můžeme posoudit, když v ústech budeme velmi dlouho a pomalu přežvykovat kousek čerstvého chleba. Poté když začíná v ústech trávení, pocítíme slabě nasládlou chuť. Proměnu škrobu na hroznový cukr lze v laboratorních podmínkách provést; musíme jen dostatečně dlouho škrob vařit s kyselinou (P 22). Opačná proměna, totiž vytvoření přírodního obilného škrobu z cukru umělým procesem, se nezdaří s anorganickými a fyzikálními prostředky. -----------------------------------------------------P 21 Klíčení obilí Na víčko od zavařeniny položíme vatu. Nasypeme na ni - ne příliš těsně vedle sebe - obilná zrna a naplníme víčko po okraj vodou. Obilí necháme několik dní stát a udržujeme vatu stále vlhkou. Z každého zrnka naroste jedno zelené stéblo a bezbarvý kořínek. Když dorostou stébla do výšky 2 až 3 cm, ostříháme je a ochutnáme. Taktéž ochutnáme vlhké zbytky obilí na vatě. To první chutná sladko kořeněně, to druhé má nevýrazně sladkou chuť. 28 8. třída Získávání cukru ze škrobu P 22 Získávání cukru ze škrobu Sami si připravíme z brambor 20 g škrobu nebo použijeme balení od ,,Gustin“, ,,Mondamin“, nebo kupovaný bramborový škrob. Škrob rozmícháme v cca 100 ml vody a přidáme 3 až 4 ml studené koncentrované kyseliny sírové. Škrob nemusíme vážit, nýbrž ho můžeme odměřit: Jedna 100 ml kádinka naplněná škrobem po rysku 40 ml odpovídá výše uvedenému váhovému dílu škrobu (20 g). Množství 3 ml koncentrované kyseliny sírové odpovídá jedna čajová lžička této kyseliny. Vše odměříme a smísení těchto vstupních látek můžeme mít hotové během 2 minut. Zatímco tuto směs rozmícháme ve 250 ml kádince (nižší typ kádinky), připravíme si kahan. Poté směs s kádinkou postavíme na kahan opatřený drátěnou žíhací mřížkou a zahříváme s hořákem nastaveným na maximum. Dětem dáme ochutnat po kapce směsi (ne více!) na prst: Ostrá kyselá chuť je od (nejedovaté) kyseliny sírové. Směs z prstu setřeme hadříkem. Směs mícháme nepřetržitě dále. Po 3 až 4 minutách od počátku zahřívání škrobové mléko zmazuje. Přivedeme směs k varu. O tři minuty později bude směs zase řídká. Potom se začne škrob přeměňovat pozvolna na cukr. Mírně vaříme a mícháme dál cca 28 minut od počátku zahřívání směsi. Když se směs vaří příliš silně, tzn. plamen je nastaven na nejvíce, ze směsi se odpaří hodně tekutiny, směs bude hustá a může při procesu vaření vystřikovat z nádoby a hořet. Pomoc: Přidáme do směsi vodu do celkového objemu 50 ml. Během této doby necháme žáky ochutnat 1 kapku směsi (ne více!): Kyselina sírová není odstraněna. Chuť od eventuelně vzniklého cukru bude úplně překryta kyselostí. Po uplynutí 28 minut od zahájení pokusu sejmeme kádinku se směsí z ohně a dáme ji vychladnout do další skleněné kádinky nebo do skleněné mísy s vodou. Poté přidáme do směsi 50 ml studené vody a pomalu vmícháme jemně mletý kalcit (uhličitan vápenatý, Calciumcarbonat, plavená křída CaCO3). Po každém přidání lžíce kalcitu zamícháme, směs začne pěnit a kalcit se rozpustí. Kyselina uhličitá se z kalcitu odpaří a kyselina sírová bude následně neutralizována. Kyselina sírová se sloučí s prvky kalcitu a vytvoří síran vápenatý (sádru). Tento je nerozpustný ve vodě a zůstane v kádince jako bílý kal. Když směs při dalším přidávání kalcitu už více nepění a nechutná kysele, všechny kyseliny jsou zneutralizovány. To může trvat cca 3 minuty. Potřebujeme přibližně 10 g práškového kalcitu, tj. asi 16 ml v odměrce nebo 3 mírně vrchovaté čajové lžičky. Ze směsi odlijeme 1 polévkovou lžíci, abychom mohli později nechat žáky ochutnat. Pracujeme bez zastavení dále. Směs vlijeme do připraveného složeného velkého filtru. Po dobu 2 minut sbíráme nachytaný filtrát. Mezitím mohou děti ochutnat vzorek, který byl odebrán před filtrováním: Není už kyselý, nýbrž nevýrazně sladký. Nyní začínáme současně s odpařováním filtrátu: Za stálého míchání přivedeme k varu v ne příliš malé porcelánové misce na síťce pod maximálně otevřeným kahanem. Do misky můžeme přidat další filtrát, který se mezitím přefiltroval. Část filtrátu rozdělíme mezi žáky k ochutnání. Je to zcela bezpečné a můžeme ochutnávat větší množství, neboť zde není už žádná kyselina. Během dalších 8 minut odpařování by se měla vytvořit tuhá hmota konzistence medu: Hroznový cukr ve směsi s ještě ne zcela přeměněným škrobem (Dextrin). Necháme ochutnat sladkost. Celý pokus trvá od začátku až k ochutnávání produktu 40 až 45 minut. Nejvíce času zabere při pokusu proces zcukerňování, tj. vaření s kyselinou (28 minut). Z této doby můžeme použít asi 15 minut pro zápis do sešitu, např. v době od zkapalňování mazu až do ochutnávání vzniklého produktu. Necháme-li nějakého žáka pomáhat při míchání, měl by mít ochranné brýle. Nehody: 1. Mléčný škrob se stane při počátečním zahřívání tak hustým, že už ho nemůžeme více míchat. – Je příliš mnoho škrobu ve směsi, musíme přechodně celé sejmout z ohně a přimíchat vodu. 2. Při neutralizování začne směs tak silně pěnit, že nádoba přeteče. – Roztok je příliš silně odpařen nebo bylo přidáno příliš mnoho kyseliny. Musíme přidat vodu, ale pokud možno málo neboť velké množství později prodlužuje odpařování. 3. Po neutralizaci neteče téměř žádná tekutina filtrem. – Přidáme ještě trochu vody do filtru, aby to nebylo příliš husté. 29 8. třída Získávání cukru ze škrobu 4. Po neutralizaci a filtrování nechutná tekutina ani trochu sladce, také po odpaření filtrátu nezjistíme sladkou chuť. – V tomto případě neproběhlo zcukerňování. Buď nebyl zdánlivý škrob tím, čím měl být nebo se stala chyba s kyselinou sírovou. Možná jsme nevařili dostatečně dlouho. Následující křivka udává souvislost mezi dobou vaření a množstvím vytvořeného cukru. Procentuální údaj k získání maximálně možného množství cukru znamená 2 až 3 hodiny vaření. Maximální množství vzniklého hroznového cukru v procentech Čas od začátku zahřívání v minutách Pokus se zcukerňováním, který předvádíme ve škole, si můžeme propracovat další den do všech pojmy zachytitelných a promyšlených kroků tím, že si předvedeme následující schéma reakcí. Schéma reakce ukazuje nalevo zaniklé, napravo nově vzniklé látky: Rozmíchat1 (1) Voda + kyselina sírová + škrob kyselino sírové škrobové mléko Var (2) kyselé škrobové mléko (řídké) kyselý maz (hustý) Další var (3) kyselý maz řídký kyselý roztok škrobu 3 minuty Další var (4) řídký, kyselý roztok škrobu kyselý roztok cukru 20 minut Rozmíchání (5) kyselino sírový roztok cukru + kalcitový prášek (= uhličitan vápenohořečnatý) kyselina uhličitá + sádra (= síran vápenatý) + roztok cukru2 Po filtraci: Odpařování (6) roztok cukru 1 2 cukrový sirup + vodní pára čti: ,,stane se“, nebo ,,rozmícháním se stane“ čti: ,,to, co se vytvoří jako pevná látka“ čti: ,,to, co se odpaří jako plyn“ 30 8. třída Získávání cukru ze škrobu Schéma nám ukazuje všechny kroky, jak opatření, tak projevy procesu; s výjimkou přechodného zahřívání při vmíchání kyseliny sírové. Při našem pokusu je nevnímatelný předčasný výskyt cukru při reakci (4). Žáci proto často propadají omylu, že se nemůžeme vzdát kalcitu jako jediného tvůrce cukru. Při použití kyseliny sírové můžeme ale pro neutralizaci použít i jiné látky než je kalcit. Slouží vlastně pouze k tomu, že vychytávají (neutralizují) kyselinu. Při tom vzniká nové spojení, které by mělo prakticky – jako tady sádra – být nerozpustné; stejně tak jako neutralizační látka sama (kalcit). Zpravidla je používáno větší množství neutralizačních látek, než je ve skutečnosti potřeba. Obojí musí být odstraněno filtrací ze směsi určené k reakci. Úplně bez přimíchání kyseliny je reakce za našich podmínek neproveditelná, neboť jen ona může rozštěpit a přeměnit škrob. Byla by ale možná mnohem menší koncentrace kyseliny, kterou bychom nemuseli odstraňovat kalcitem, ale potřebovali bychom mnohem delší dobu varu. Chemickou proměnu jako nový pojem můžeme žákům zavést z pokusů zcukerňování škrobu: Jedna látka se zcela nově objeví, jiná zmizí. Skutečně nemůžeme v konečném produktu (v cukrovém sirupu) prokázat jódovým roztokem už žádný škrob, i kdybychom to vařili ještě déle s kyselinou. Potud se odlišuje tato reakce od mnoha dosud probíraných reakcí, např. od srážení bílkovin nebo vytváření mazu, při kterých hovoříme o proměnách, ne o novém vzniku: Protože se odvoláváme vždy ještě na výchozí látku tím, že říkáme např. ,,sražená“ bílkovina, tedy vždy hovoříme o bílkovině, pro sraženou bílkovinu nezavádíme nový pojem. Také při rozkladu cukru např. podle P 26, hovoříme na konci o cukernatém uhlí, možná jen o ,,zuhelnatělém cukru“ a ne o uhlí, neboť tato vzniklá uhelnatá látka prozrazuje právě mnohými vlastnostmi (nepřítomnost popela, vrstevnatost) ještě původ v cukru. Je-li poznán tento totálně nový vznik cukru při zcukerňování škrobu, můžeme schéma reakce znázornit: kyselina Škrob + voda cukr Kyselina není spotřebována při tvorbě cukru; na rozdíl od škrobu, ona je jen prostředníkem. Proto ji píšeme nad šipku. Spotřebu vody bychom mohli dokázat tak, že bychom zachytili všechnu páru, ochladili ji a přeměnili zpět na vodu a zvážili. Ačkoli to není při vyučování proveditelné, měli bychom poukázat na charakteristické skutečnosti, že při tvorbě cukru voda zanikne, a tím je cukr pohyblivější (volnější) než škroby. Tyto věcné demonstrace nám umožňují kvalitně porozumět vzniku různých druhů látek.Škrob zmizí, je zničen. To prožijeme při vzniku škrobového mazu a znovu, když se stává tekutým. Může se škrob při eventuálním žíhání přeměnit v sádru, v minerální neuhelnatou sraženinu? To jde stejně tak obtížně, jako když z minerální kyseliny sírové chceme slané a kyselé přeměnit ve vzniklý cukr. Cukr je rostlinná látka a může zuhelnatět. Může pocházet pouze ze škrobu. Kyselina je pouze vedlejší podmínkou, vytváří podnětné prostředí oné proměny, při které se škrob stává sladkým a vodnatým a rozpouští se. Přitom prochází hmota mezistupněm – dextrinem.(Pozn překl.–dextrin je směs hydrolytických produktů škrobu, užívaných jako lepidlo). Vznikají také při napůl suchém zahřívání; najdeme je jako hlavní součást kůry chleba. Jsou to produkty odbourávání a jsou lehčeji stravitelné než škroby, proto nám chutná křupavá kůra chleba. Dextriny můžeme dokázat, když v průběhu zcukerňování odebereme malý díl a k němu přidáme roztok jódu. Pokud byla část odebrána na začátku zcukerňování, je vznikající barva vínově červená, před zcukerňováním ale modrá. Vezmeme-li vzorky později, je barva červená, potom oranžová a nakonec zůstává žlutá barva roztoku jódu. Tak se přeměňuje škrob současně přes dextriny na hroznový cukr. - Na této pomalu postupující viditelné řadě přeměn mohou žáci prožít a pochopit vnitřní proměnu. Před tím musí být však uzavřena etapa surového cukru a oddíl hroznového cukru musí být probrán až k pokusu ,,Zkouška podle Trommera“. Pokus zcukerňování P 22 znovu začneme tedy po několika dnech demonstrace schématové řady proměn látek (P 23).3 Kyselina 31 8. třída Pokusy s cukrem přitom působí jako teplo. Dozvíme se něco o vnitřní podstatě kyselého. Příbuznost cukru k vodě se stane klíčem, kterým se dají zachytit mnohé jevy. Při rozpouštění cukru žasneme nad velkým rozpustitelným množstvím, především za tepla – a nad hrou forem, která přitom vyvstává (P 24, P 25). Zkoušíme-li zapálit cukr, zažijeme neúspěch (také s kostkou cukru). Cukr teče z ostrého plamene pryč (P 26a). Když v kádince síříme cukr, uchází – po počátečním tvoření karamelu – větší množství vodní páry, ačkoliv byl cukr suchý. Současně se cukr rozkládá a zbarvuje se černohnědě. Po dalším krátkém zahřívání vystupuje hořlavý, štiplavý dým (P 26b). Zdá se, že se nad vodnatým skrývá ohnivá povaha. 3 Až dosud jsme ještě nerozlišovali rozdílné cukry. Pod cukry může být zahrnován třtinový cukr. Pro tento nedávný pokus zcukerňování (P 23), který má ukázat postupné rozpuštění a vznikání (pro tento pokus je potřeba mnoho času), by bylo žádoucí dodatečně poukázat na rozdíl cukru ze škrobu (= hroznový cukr) a cukru ze třtiny a cukrové řepy (= třtinový a řepný cukr) a téma hroznového cukru zpracovat před P 22. ------------------------------------------------------ P 23 Proměny při zcukerňování Pokus začíná stejně jako předcházející. Zkoušky provádíme v připravených vedlejších pokusech; např. zkusíme 3 kapky mléčného škrobu přímo po přidání kyseliny v reakční nádobě (kádince) tak, že zředíme obsah do výšky 2 cm nádoby (kádinky) a přidáme 3 kapky jódové tinktury. Jako další zkoumáme ze vzniklého mazu takové množství, které odpovídá třem kapkám (rozředit vodou a míchat); potom z právě vzniklého tekutého mazu, potom po 5 nebo 10 minutách atd. Před každou kádinku postavíme malý papírový nápis s označením např.: ,,Pokus se škrobem z výchozí směsi“; nebo ,,Pokus se škrobem v mazu“; nebo ,,Pokus se škrobem po zkapalnění“, atd. Z mazu, který se stal právě tekutým se dělá také ,,Trommerova“ zkouška podle P 28; a potom každých 5 až 10 minut znovu. – Žáci mohou zachytit vzniklé barvy pastelkami. P 24 Rozpouštění cukru Naplníme 2 kádinky, každou do 1/4 vodou, zahřejeme obě nad plamenem na teplotu o trochu vyšší než je teplota těla a poté vmícháme v porovnávacím pokusu: Do jedné kádinky běžný cukr a do druhé jedlou sůl. Soli se rozpouští mnohem méně, brzy leží na dně kádinky. Cukru se rozpustí asi 300 g. P 25 Druhy rozpouštění Jednu větší kádinku (např. 2 l nižší formu) naplníme do 2/3 vodou z vodovodu. Tuto vodu musíme den předem krátce zahřát nebo ještě lépe převařit. Zabráníme tomu, že při delším pozdějším ohřívání se nevyskytnou ve vodě bubliny. Do vychlazené vody nasypeme hrubý cukr do výšky několika centimetrů, on ihned klesne ke dnu. Vodu zahříváme jen pozvolna. Hra forem s rozdílnými hladinami roztoků může být velmi kouzelná. Jako žákovský pokus: Každý žák obdrží jednu kádinku, naplní ji do 1 cm výšky cukrem a do 5 cm výšky vodou (lihový hořák). P 26 Cukr a zahřívání a) Cukrový reaktor (milíř). Kapičku cukru ošlehneme mírným plamenem hořáku: Žluté proudy z rozpuštěného cukru jakoby tečou dolů. 32 8. třída Samostatné cukry b) Doutnání cukru. Jednu 250 ml kádinku nižší formy naplníme do 1/3 cukrem. Opatrně zahřejeme, aniž bychom míchali. Cukr se začne u dna rozpouštět a hnědnout. Všechen cukr v kádince je chvíli co chvíli tlačen nahoru. Skleněnou tyčinkou uděláme v cukru otvor a už začnou stoupat ode dna nahoru plyny rozmanitých zápachů. Zahříváme dále, nyní dvěma plameny, jedním zespodu a jedním ze strany, až postupně vznikne homogenní světle hnědá hmota. Dřevěnou tyčinkou naneseme několik kapek hmoty na laboratorní nebo hliníkovou folii, kde je necháme vychladnout. Žáci mohou ochutnat: Příjemná karamelová chuť. Hmotu zahříváme pozvolna k varu, vzniká stále více páry. Velkou kádinku naplněnou studenou vodou držíme v unikající páře a ona se pokryje kondenzovanou vodou. Pára brzy získá štiplavý zápach a později se jí podaří nejprve krátce , ale potom trvale zapálit. Brzy hmota vzkypí z nádoby, vyšlehnou plameny a hmota vytéká jako láva dolů. Po uhašení zůstane černé lehce porézní cukernaté uhlí, které je trochu podobné spálenému papíru. Kádinka se nedá téměř vyčistit. Žáci mohou něco podobného dělat na svých místech ve zkumavce, kde mají 1 cm cukru. Samostatné cukry Sacharóza. Získané cukry z cukrové třtiny a z cukrové řepy jsou látkově totožné, nazývají se oba třtinovým nebo řepným cukrem nebo sacharózou; to je náš obvyklý bílý cukr. Sladké ovoce z přírody se na výrobu cukru nepoužívá. Ze severní poloviny Evropy by přicházely v úvahu jen hrušky: Kde je též sladkost nezávislá na kyselině. Samozřejmě by byl pomalu rostoucí, velký ovocný strom (odpovídající severnímu klimatu) nerentabilní pro masovou produkci cukru, narozdíl od rychle rostoucích přízemních rostlin.4 V jižních zemích mají samozřejmě dostatek sladkých plodů, které jsou pěstovány v masové produkci díky rychlému růstu. A přesto z nich cukr nezískávají, neboť plody dávají jiné cukry, než je cukr řepný (viz dole). Cukry z ovoce jsou lehce rozpustné, tzn. těžko izolovatelné a velice málo sladké pro použití jako sladidlo. Cukr ze stonků a kořenů, který lépe krystalizuje, více sladí a současně je zpevněný a je ve své formě stabilnější, se stal výhradně užívaným cukrem. Řepný cukr oproti hroznovému cukru. Cukr z nektarové šťávy květů je téměř sacharóza, k tomu jen málo hroznového a ovocného cukru; med oproti tomu obsahuje jen málo procent sacharózy, ale za to především hroznový a ovocný cukr (viz oddíl med). Téměř ve všech šťávách rostlin se vedle glukózy setkáváme s nepatrným denním a nočním kolísáním obsahu cukru, jako takřka s pojítkem mezi vznikem cukru v osvětleném listu a usazeninou uhlohydrátu ve formě od škrobu k celulóze. Větší stabilita řepného cukru oproti hroznovému cukru je ukázána např. také na teplotě rozkladu. Hroznový cukr se rozkládá rozpuštěním už při teplotě 146 °C ; řepný cukr se začíná rozpouštět od 160 °C. Cukr se vyskytuje a je obzvláště hodně obsažen ve: Stonek cukrové třtiny Cukrová řepa5 Cukrové kukuřičné stonky Cukrové jáhelné stonky Cibule Podzemnice olejná Krmná řepa Palmová šťáva Sladké brambory masová úroda z Saccharum officinarum L.; z toho 60% Do 20% svět.prod. masová úroda z Beta vulgaris saccharifera; z toho 40% Do 18% svět.prod. Do 15% Do 14% Do 10% do 6% do 6% do 4% do 3% 33 8. třída Hroznový cukr 4 Skutečně se už vyrábí pravý sirup z hrušek, může se používat ke slazení: hrušková šťáva uchována ve vakuu a uměle odkyselena je známa jako ,,Birnel“ nebo ,,Birnat“. 5 Celkové složení podívej: poslední sloupec tabulky na str. 95 orig. Mnoho dalších rostlin nebo ovoce obsahují cukrové šťávy např.: mišpule, svatojánský chléb, ananas, fíky, meruňky, švestky, cikorka, javor, súdánský cikor (tráva), bříza, kokosový ořech, jedlé kaštany, mrkev. Tabulka ,,Výskyt rostlin“ ukazuje, že rostliny obzvláště citlivé na teplo a plody náročné na péči, tj. náležející k jihu jako broskev a meruňka, jsou bohaté na sacharózu a současně chudé na kyseliny. Časné plody roku, jako třešně a jahody, mají málo sacharózy; právě tak kyselinu obsahující v podzimní vitalitě utvářené ostružiny. Jablka leží uprostřed. Jednu ,,výjimku“ tvoří vinné hrozny – i přes zdřevnatění vinného keře a přes velké působení tepla zůstávají mladé. Člověk může tedy opatrně říci: Hroznový a ovocný cukr jsou cukry jarními, zůstávají mladými a lehkými; cukr je starý a zpevněný. Zajisté se nesmíme nechat vést schematicky podle číselného vyjádření obsahu cukru, musíme se zabývat celkovým způsobem utváření rostlin; jak ukazuje příklad vinné révy. Redukovaný hroznový cukr je současně konečným produktem rozpouštění škrobu kyselinou (P 22). Tento pohyblivý cukr, který při zcukerňování škrobu vstřebává do sebe vodu, se ukazuje ve své zesílené vodnatelnosti, když např. rozpouštíme cukr a hroznový cukr vedle sebe: Hroznový cukr vytváří rychleji a po delší dobu řídkou vařící se taveninu. Je labilní vůči oxidaci. On působí jako redukční prvek vůči kovům. Kovy budou ze svého atmosféricky provzdušněného stavu, při kterém se staly rudou, rzí, vrstevnatou usazeninou (bazický oxid nebo sulfid) nebo solí, znovu přeměněny na čisté kovy (redukovány) – tak bude nitrát stříbra při důkazu cukru podle Tollense přeměněn se stříbrným zrcadlem na skleněné stěně (P 27); nebo se sulfát mědi přemění na kovu blízký předstupeň mědi (oxid mědi), který svou žlutočervenou barvou vypadá téměř jako měď (P 28). Samozřejmě je roztok hroznového cukru mírným redukčním činidlem, který může redukovat pouze soli poměrné kovu ve vodném roztoku; např. železo nebo hliník se tímto způsobem nedají nikdy připravit. Hroznový cukr a vědomí. Při trávení budou všechny škroby přeměněny na hroznový cukr. V krvi se nachází střední obsah hroznového cukru od: 0,9 o/oo promile u člověka (oproti 0,03 o/oo alkoholu) 2,8 o/oo u vrabce o 1,5 /oo u kachny o 0,8 /oo u psa a u koně o 0,6 /oo u hovězího dobytka 0,4 o/oo u ovce Zvířata mají ve srovnatelných skupinách ,,probuzený“ nervově smyslový systém a vyznačují se proto vyšším obsahem cukru v krvi; člověk v tomto stojí uprostřed. Hroznový cukr je tedy jako pramen (zdroj) aktivity oduševnělých živočichů před námi a současně jako produkt prosluněných zelených živých listů rostlin, kde vede oživující šťávy – ale všude v nepatrné koncentraci. Dokonce i v medu společně s ovocným cukrem dochází k hmatatelnému shluknutí. Přeměna cukrů sebe navzájem. Jak spolu souvisí hroznový cukr s řepným (třtinovým) cukrem? Zde se nacházejí tekoucí pochody. Oba cukry se mohou – za účasti ovocného cukru – přeměňovat jeden ve druhý. 34 8. třída Ovocný cukr - voda hroznový cukr + ovocný cukr řepný, třtinový cukr + voda Jen proto může být cukr všeobecně tráven, že se pomocí vody přeměňuje na oba jiné cukry. Tuto reakci nazýváme hydrolýzou, tj. pohyblivost přes přijímání vody. Tato hydrolýza se děje v organismu s enzymy, tedy s trávicími šťávami. Tuto hydrolýzu řepného, třtinového cukru můžeme uměle vyvolat jako u škrobů s kyselinou; Cukr se rozkládá mnohem rychleji než škrob (P 29). Ale nejenom cukr, také sladový cukr a mléčný cukr se mohou proměňovat na méně hustý, lehce roztavitelný a přímo stravitelný cukr: Sladový cukr v hroznový cukr Mléčný cukr (laktóza) v hroznový cukr a galaktózu Cukr (řepný, třtinový) v hroznový a ovocný cukr Hroznový cukr, ovocný cukr a galaktóza se nemohou touto cestou dále přeměňovat na další jiné cukry. Při onemocnění cukrovkou nemůže organismus hroznový cukr více a správně uchopit (zpracovat). Hladina cukru v krvi stoupá dočasně po konzumaci jídla, potom je ale cukr vyloučen močí jako jedovatá látka. Člověk si může především pomoci tím, že bude konzumovat málo uhlohydrátů, tzn. produktů ze škrobů a málo cukru, neboť tyto všechny obsahují hroznový cukr; Musí se také vyvarovat konzumaci medu, pečiva a velmi sladkého ovoce. Za to jsou používány tzv. náhrady ke slazení, např. ovocný cukr jakožto Mannit, Sorbit a Xylit (cukrový alkohol), vzdálenější sladidla jako Sacharin. – Na bližší koukni okrajová část ,,Cukrovka“ str. 132 f a ,,Sladidla“ str. 134 orig. Ovocný cukr (fruktóza) patří stejně jako hroznový cukr k těm cukrům, které lze získat hydrolýzou a nemohou se působením kyseliny dále přeměňovat. Jeho výskyt ukazuje předchozí tabulka. Inzulin, škrobu podobná látka např. z hlízy topinamburu, hydrolyzuje zcela fruktózu. Když srovnáme rozdílné cukry a sladidla, nalezneme v tabulce ,,vlastnosti cukru“ a uvedené rozdíly např. u síly sladivosti. Stupeň sladkosti u cukrů jde zřejmě paralelně s rozpustností a ukazuje příbuznost sladké chuti s vodnatelností. Jiné je to s chemickými sladidly. Ovocný cukr je nejpohyblivější mezi uvedenými cukry, krystalizuje nesmírně těžce z přesyceného roztoku, tzn. nevytvoří sám od sebe první správné krystaly. Také ovocný cukr kvasí pomaleji než cukr hroznový; ve sladkém víně ponechává zbytky sladkosti z většího dílu ve zbytkovém obsahu ovocného cukru. Ty ovocné a hroznové cukry mají společně mnohem větší oxidační citlivost oproti běžnému cukru a ukazuje se to při redukci v měďnatém a stříbrném solném roztoku, to je obraz pro to, že redukované cukry z oxidovaného venkovního prostoru atmosféry jsou formovány chemicky dále pryč a jsou více formovány chemickým vnitřním životem rostlin. Proti tomu je cukr na jedné straně na pohled konsolidovaný (krystalizace, teplota tavení), na druhé straně vnitřně konsolidovaný oproti oxidaci v kapalině je obchodním zbožím v oblasti sladkého. Ty jiné cukry stojí blíže pohyblivým proměnám života. Co se týče oxidační citlivosti, byl předstižen ovocný cukr ostatně ještě hroznovým cukrem; to se ukazuje na stabilitě toho prvého proti hypojódovému roztoku (jódová sůl). S konsolidací cukru souvisí také společně to, že se většinou cukr nechá díky kultivaci rostlin zkoncentrovat do určitých částí (stonek, bulva). Teprve nashromáždění většího množství jedné části rostliny dovoluje rentabilní výrobu. Ačkoli cukr (řepný, třtinový) je nejsnáze rozpustný a nejméně redukovaný z rozšířených cukrů, tzn. ačkoli v mnoha stycích dělá dojem stabilního, rozpouští se přece více ve vodě než cukr hroznový. V jeho rozpustnosti pozorujeme otevřenost pro kapalné a tím fyziologicky působivý stav. 35 8. třída Výskyt a vlastnosti cukrů Výskyt různých cukrů Sladké Reine třešně Claude bez pecky bez pecky bez pecky Glukóza Švestka Víno Ostružina Jablko bez Meruňka Broskev Ananas Cukrová hroznové řepa jádřince bez pecky bez pecky 6,1% 5,0% 2,8% 7,3% 3,2% 1,7% 1,8% 1,2% 2,1% 0,5% 5,5% 3,7% 2,1% 7,3% 3,1% 5,9% 0,9% 1,3% 2,5% 0,4% 0,2% 3,6% 2,8% 0,4% 0,5% 2,6% 5,2% 5,4% 7,8% 18,0% Škroby -- -- -- -- -- 0,6% 0,2% -- -- 0,5% Ostatní 3,3% 5,0% 6,7% 1,8% 1,9% 1,8% 4,0% 2,6% 0,8% 0,6% Bílkoviny 0,9% 0,8% 0,6% 0,7% 1,2% 0,4% 1,0% 0,8% 0,5% 1,0% Tuk 0,3% -- 0,2% 0,3% 1,0% 0,4% 0,1% 0,1% 0,2% 0,1% Vláknina 0,4% 0,6% 0,6% 0,7% 4,0% 1,2% 0,8% 0,7% 0,5% 1,0% Minerální látky 0,5% 0,6% 0,5% 0,5% 0,5% 0,4% 0,7% 0,5% 0,4% 0,9% 82,8% 80,7% 83,7% 81,0% 84,6% 85,0% 85,3% 87,4% 85,2% 77,0% (hroznový cukr) Fruktóza (ovocný cukr) Sacharóza (řepný, třtinový) Uhlohydráty Voda Vlastnosti rozdílných cukrů Cukr řep., třtin. Ovocný cukr Sladový cukr Hroznový cukr Mléčný cukr Mannit* Sorbit* Sacharin Sladivost Reduk. Reduk. Nechá se Teplota mědˇ stříbro kyselinou tání hydrolyzovat na jiné cukry 1,0 ne ne ano 180°C Hustota Rozpustnost Schopnost Kvašení při 20° ve krystalis kvasnig/cm3 100 ml vody zace cemi 1,57 200 g dobře ano ano 1,2 ano ano ne 103°C - 230 g 0,6 ano ano ano 162°C 1,54 - velmi obtížně obtížně 0,6 ano ano ne 146°C 1,56 130 g středně ano 0,3 ano ano ano 1,53 50 g dobře ne 0,5 - - - od 148°C do 230°C 167°C 1,52 18 g - - 0,5 - - - 98°C - nad 200 g - - 400,0 - - - 228°C - - - *žádný cukr, nýbrž glycerinová látka 36 0,4 g ano 8. třída Pokusy s cukrem Ukážeme redukci stříbra a mědi s ovocným nebo hroznovým cukrem; u cukru (řepného, třtinového) je to jinak (P 27, P 28). Reakce jsou také použitelné jako informace pro další kroky přeměny cukrů v tyto dva (P 29) nebo škrobu na čistý hroznový cukr podle P 22. Můžeme tím cukry rozlišit podle reakce; jedny reagují přímo, druhé jako cukr teprve po přeměně, tzn. po vstupu do prostředí kyseliny. Tak budeme moci zkoumat nejrozmanitější sladkosti. Oblíbená reakce dvou nezdařených roztoků je sice citlivější; my zde ale pracujeme s lépe přehlednými reakcemi podle Trommera nebo Tollense. -----------------------------------------------------P 27 Redukce stříbra, stříbrné zrcadlo podle Tollense K tomuto pokusu musíme použít absolutně mastnoty zbavenou, velkou zkumavku(30x 200mm). Jinak nemůže na vnitřní stěně zkumavky ulpět stříbrné zrcadlo. K vyčištění se hodí vyvaření s hydroxidem sodným nebo s hydroxidem draselným poloviční koncentrace (brýle,velké nebezpečí), vydrhnutí horkou vodou a mycím prostředkem, kyselinou sírano-chromitou nebo žíháme zkumavku nad Bunsenovým kahanem. Potřebuje cca 0,1 g jemného stříbra (máme-li jemný slabý drát o tloušťce1 mm, který dostaneme v obchodě s chemikáliemi, jedná se o drát o délce 1,5 cm). Dáme ho do čisté zkumavky, přidáme 7 kapek koncentrované kyseliny dusičné. Zkumavku zahříváme a rozpouštíme stříbro. Přitom vzniká hnědý kouř (větrat nebo odsávat). Opatrně zahříváme, dokud se nevyloučí bílý solný škraloup. Pokud dojde k přílišnému zahřátí zkumavky, objeví se zčernání, tomu bychom měli předejít. Bílou sůl rozpustíme v destilované vodě, vody přidáme 4-5 cm výšky. Nyní budeme přidávat po kapkách 10 až 15 % roztok amoniaku, nejprve se obsah zkumavky zkalí a potom zcela projasní (vyčistí). Pokud se znovu objeví zakalení, musíme ještě přidat několik kapek amoniakového roztoku do té doby, než roztok přes protřepávání zase nebude jasný. Když přidáme do roztoku jenom něco málo hroznového cukru (např. na špičku nože, tzn. 1/4 čajové lžičky) a roztok protřepáváme, začne se již v krátkém čase zakalovat a na reakční skleněné stěně se vyloučí stříbrné zrcadlo.Tento postup můžeme urychlit máčením reakčního skla v teplé vodě (asi od 40° C). Nezdar pokusu souvisí téměř vždy se špatně vyčištěnou skleněnou stěnou reakčního skla. P 28 Redukce mědi – podle Trommera V roce 1841 vyvinul Karl August Trommer důkaz cukru, je jednoduchý, ale není velmi citlivý (do 0,2% hroznového cukru). Vezmeme 1%-tní roztok cukru (1,3%-tní roztok medu) v množství 1/3 množství roztoku cukru 15%-tní hydroxid draselný nebo hydroxid sodný, tato směs bude opatrně zahřátá tak, že budeme zkumavku ohřívat dokola. Během zahřívání přikapáváme 10%-tní roztok sulfátu mědi v množství 1/8 z množství roztoku cukru. Směs se nesmí vařit, jinak se také zbarví díky jiným organickým látkám v redukovaném cukru. Pokud byl cukr v roztoku, pak vzniká pomalu nejprve žlutá, potom červená sraženina z oxidu mědi, měď-1-oxid; V opačném případě vznikají jen modré, pomalu černající kusy z gelovitého hydroxidu měďnatého (Cupribase). P 29 Hydrolýza cukrů Protože se při této reakci optická povaha, polarita otáčí, mluvíme také o inventitě a u produktu reakce, o směsi hroznového a ovocného cukru, jako o inventním cukru. Zkoumáme 10%-tní roztok podle Trommera: Žádná reakce. Potom smícháme jiný díl 10 %-tního roztoku cukru ve zkumavce, nejdříve se 3 kapkami koncentrované kyseliny chlorovodíkové, vaříme 3 minuty a znovu zkoumáme: Nyní se ukáže zkouškou podle Trommera redukovaný cukr. 37 8. třída Mléčný cukr Mléčný cukr je zcela odlišný mezi cukry. Vyskytuje se téměř pouze v mléce savců a lidí. V rostlinné říši se vyskytuje jen vzácně, zcela nepatrně ho nalezneme v pylových zrnech květů např. ve forsytii. Stejně jako hroznový a sladový cukr, také on ukazuje v pevném skupenství jistou labilitu: Krystalizuje s krystalovou vodou. Jeho rozdílný obsah v mléce rozličných živočichů vypovídá mnohé o jejich probuzení smyslů: obsah mléčného cukru slon 7,4 % člověk 6,9 % kůň ovce 5,8 % 4,8 % kráva 4,6 % srnčí 4,5 % Slon s jeho učenlivostí zaujímá přední místo. Pak následuje člověk, on má přirozeně více probuzené vědomé síly. Ale novorozenec je ještě dlouho ve stavu málo otevřeném pro okolí a v něm musí být udržován. Příliš časné probuzení je nežádoucí, tedy nepatrný obsah mléčného cukru je nezbytný. V následující řadě od koně ke krávě mléčného cukru dále ubývá. Vědomí těchto živočichů je více snící, spavější; a přece právě narozená mláďata musejí táhnout se svým stádem. Jinak je to u srnčí zvěře, kde mládě nejdříve zůstává ležet na louce: Tak se zde vysvětluje nízká hodnota mléčného cukru, ačkoli dospělé srnčí je velmi smyslově probuzené a také je náročné ve výživě. Když se vezme mléčný cukr do úst, tak se objevuje jeho nepatrná sladkost (viz tabulka nahoře); mléčný cukr při rozpouštění v ústech také chladí , ne jako hroznový cukr. Tak se pociťuje jistá setrvačnost. Fyziologické posouzení je v souladu – je to tak, jako se pociťuje mléčný cukr ochutnáváním a jídlem, oproti jiným cukrům, velice brzdí popud a sílu. To je v plném souzvuku s fyziologií mléčné cukerné resorpce, která se zdůrazňuje jako zpomalení. Příslušné enzymy pracují jednoduše pomaleji: Ke štěpení laktózy jsou způsobilé dva Beta-galaktosidasa (je nespecifický enzym, který přeměňuje přirozený substrát-laktózu a různé další substráty – pozn. překladatele). Jejich aktivita je významně nižší než jiných Disaccharidasů (přeměňují disacharidy): Saccharasy ( enzymy rozkládající surový cukr na hroznový a ovocný) jsou přibližně dvakrát, Maltasy (enzymy maltózysladového cukru) asi šestkrát aktivnější. Příjem buňkou tenkého střeva enzymatickou hydrolýzou je spojován s disacharidy ( mezi disacharidy patří maltóza, laktóza a sacharóza). V buňce tenkého střeva bývá převedena část galaktózy (slizový cukr). Oba cukry budou postupovat aktivní látkovou výměnou krví - žílou Vena portea ( žíla, která vede krev ze žaludku a střev do jater). Limitovaný zákrok na zjištění resorpční rychlosti cukru přijatého kožní buňkou ze střeva nám ukazuje, že glukózu a galaktózu přijmeme z mléčného cukru do krve pomaleji než monomery jiných disacharidů nebo monosacharidů. Z toho vyplývají dvě konsekvence: 1. Nahromadění monosacharidů v játrech následuje po spotřebě mléčného cukru s větším zpožděním v nižších koncentracích než je tomu u jiných cukrů. Proto mohou využívat velký díl resorbujících se uhlohydrátů ke glykosyntéze. Zvýšené hladiny cukrů, které následují po jídlech , jsou v mléčném cukru mnohem nižší než po většině ostatních přirozeně se vyskytujících cukrech. 2. Stupeň využití laktózy je, především po přijetí většího množství, nižší než stupeň využití ostatních cukrů. Proto neputují resorbované podíly do hlubokých úseků střeva a tam napomáhájí růstu příznivých kvasných střevních zárodků (průjem, mírná odvádějící účinnost mléčných cukrů). Mléčný cukr přináší tedy na jedné straně probouzení smyslů u mladého živočicha zevnitř ven a umožňuje aktivní vztah k okolí. Na druhé straně zabraňuje zpomaleným průtokem cukru v krvi mladým živočichům dostávat se do „varu“ a pronikat ukvapeně do okolí. Chuť k probuzení smyslů a egoistické emocionality bývá tlumena. 38 8. třída Sladový cukr U většiny savců a u velké části barevného obyvatelstva /lidí jiné rasy/ se vytváří zpětně laktační aktivita střevní sliznice a na straně druhé kojenecká perioda. Mléčný cukr bude potom snášen jen v malém množství, velké množství způsobuje nadýmání a průjem. - Zahříváním, alkalickou úpravou a delším skladováním nastává z laktózy laktulóza, z galaktózy disacharidy a neresorbovaná fruktóza je v tlustém střevě rovněž podporována kvasícími předchůdci. Mléčný cukr je více jak 250 let používán jako nosič a otvírač pro vnitřně používané medikamenty předepisované lékaři, nejenom pro pracující s homeopatiky, s nimiž se představuje jako základ pro potenci v nerozpojeném stavu. Mléčný cukr je v dnešní době vyráběn ve velkém množství v sýrárnách. Je získáván ze syrovátky, která vzniká při výrobě sýra. Syrovátka je koncentrována přibližně na 60 % sušiny. Z horkého, přesyceného roztoku vykrystalizuje surová laktóza, tím že snížíme teplotu roztoku. Syrovátka prochází několika procesy proplachování, ty slouží k oddělení od zadrženého matečného louhu a bílkovin. V návaznosti na to se suší, mele a prosívá. Získaný produkt je laktóza v tzv. potravinářské kvalitě, se stupněm čistoty 99 %, přičemž zbytkový obsah bílkoviny je maximálně 0,3 %. Použití nachází při výrobě dietetických produktů, kojenecké stravy, suchých polévek, kondensovaného mléka i ostatních nápojů, sladkostí a prášku na výrobu zmrzliny. Abychom získali laktózu ve farmaceutické kvalitě, je surová laktóza znovu zředěna, přidává se dřevěné uhlí, filtruje se a znovu se nechává vykrystalizovat. Takto získaná farmaceutická laktóza má 99,6 %-tní stupeň čistoty a je prakticky bez bílkovin. Sladový cukr se nachází v některých kořenech a bulvách, bohatě se vytváří ze škrobu v klíčcích, semenech a v rašících zárodečných listech (P 21). Necháme-li vyklíčit ječmen, sušíme-li ho potom k přerušení klíčení při 60… 80°C a promýváme, získáváme tím odvar, který obsahuje sladový cukr. V něm je obsažen ještě z klíčení ferment amylasa, který vytváří ze zbylého škrobu další sladový cukr, tak jako dříve v obilném zrnu. Tento sladový cukr je pak při výrobě piva přeměňován na alkohol. Alkohol v pivě tedy vzniká ze zkvašeného sladového cukru. Bezalkoholové sladové pivo obsahuje v ideálním případě sladový cukr z procesů odehrávajících se před jinak obvyklým kvašením - dnes je většinou doslazováno syntetickým hroznovým cukrem. Když se vaří sladový cukr s kyselinou, tak jako surový cukr při (P 29), přeměňuje se na hroznový cukr; stejně jako při trávení. Infúzní zařízení. Hroznový cukr je ten, který se nachází v krvi, a tím také ten, který je spotřebován jako poslední produkt odbourávání mléčného cukru, sladového cukru, surového cukru a především škrobů v těle. Přesto je to špatné dávat tělu přímo hroznový cukr, abychom mu odebrali zátěž trávení. Větší dávky hroznového cukru nemají v potravě co dělat. S výjimkou nepatrných množství, která přijímáme v medu nebo plodech. Koncentrovaný nebo čistý hroznový cukr má být podáván jen v nouzových případech např. v nitrožilní infúzi. ,,Správný hroznový cukr je pro člověka ten, který si sám získá vlastními trávícími silami z potravin obsahující škroby.“ Med Směs ovocného a hroznového cukru se jmenuje inventní cukr, německy obrácený cukr, kvůli obrácení optické polarity. Nektar květů je především roztok surového cukru s trochou inventního cukru. Včely, které přinášejí nektar, předávají tento v žaludku donesený nektar sosákem včelkám stavitelkám. Ty ho ukládají do pláství. O nějaký čas později ho tyto stavitelky znovu přijímají a vylučují do jiných pláství. Toto se děje několikrát, potom ho včely nechají v plástvových buňkách vyschnout (ztuhnout), aby ho po několika týdnech zakryly. Med je nyní zralý, tzn. zahuštěný a inventovaný, má např. následující složení (květový med): tab. následující str. Množství vody nesmí přesahovat 22 %, obsah sacharózy nesmí překračovat 5% ( Nařízení o medu Věstník 1981). 39 8. třída Med Voda Glukóza Ovocný cukr Řepný cukr Jiné uhlohydráty a.j. maltózy a dextriny 19,0% 34,0% 38,0% 2,3% Bílkovina Tuk Hrubá vláknina Minerální látky Rostlinné kyseliny (jablečná, citronová) 6,0% 0,4% 0,2% 0,1% Med musí mít určitou zralost, poněvadž květní nektar obsahoval téměř 2/3 vody a cukru, převládal především ještě surový cukr.Včely mají tedy dva úkoly: Jednak koncentrují cukrovou šťávu z květů rostlin, tedy odvodňují; ale nikdy ne tolik, aby zimní zásoba nekrystalizovala. A za druhé surový cukr, který je chemicky více konsolidovaný a blízký minerální říši zpětně přeměňují na redukovaný cukr, který je blízký živoucímu. Jak důkladné a pečlivé jsou včely při sběru medu je jasné z následujících čísel: Posuzujeme jeden strom, který opravdu dobře meduje, lípu. Ona má průměrně 30 000 květů, které vytvoří během jednoho dne asi 100 g nektaru. To dává 40 g plně sesbíraného medu. Jestliže roční množství včelstva (1včelího společenství) je 8 kg medu, musela by lípa kvést po dobu 200 dní a musela by být zcela sesbírána.Pod pojmem medová rosa rozumíme – na rozdíl od nektaru - sladký výměšek mšic na listech rostlin, např. javoru, dubu, lípy atd. Medová rosa obsahuje méně cukru a více inventního cukru než nektar. Medová rosa - med je zvláště kapalný, více zahnědlý. Podobně vzniká takzvaný lesní nebo jedlový med na jehličnatých stromech. Když med skladováním zkrystalizuje je v něm obsažen hlavně hroznový cukr; ovocný cukr zůstává v tekutém stavu. Umělý med můžeme připravit kyselou hydrolýzou z cukru. Tento inventní cukr bude pak uměle aromatizován.Vzhledem k silnému přikrmování včel cukrem, je bohužel dnes také některý včelí med tak trochu umělým medem, přičemž včela je použita pouze k hydrolýze. Přikrmování cukrem by mělo být použito pouze v nouzových případech. I když přidáváme včelám cukr pouze v zimě, takže je v úle spotřebován, izolujeme včely od přírodního okolí. Neboť vlastně probíhá včelám v zimě letní půlrok ještě jednou, ale nyní směrem zpět. Včely nejdříve spotřebovávají med donesený jako poslední. Vrcholem denaturace je „vypěstování královen“, kdy královny vyrůstají bez spolupůsobení opravdového a jsou uměle oplodněny; tak vznikají dnešní vysoce výkonné královny, s téměř chorobným , masovým kladením vajíček v nepříznivých dobách pro mladé - což zase přináší nové problémy s krmením, atd. 40 8. třída Obecně k tukům Tuky a oleje Tuk je obsažen především v semenech, zrnech a plodech rostlin teplých zemských pásem: slunečnice, oliva, kokos a další palmy; kromě toho u zvířat studených moří: velryb, tuleňů. U rostlin je to vnější teplo, které nejvíce podporuje růst, u zvířat je to vnitřní teplo, za jehož pomoci se vytváří tuk. Naše jedlé a stolní oleje jsou většinou míchány z takovýchto olejů. My lidé nosíme tuk jako uložený v nás, potom slouží také jako zdroj tepla. Všechny činnosti orgánů u člověka musí mít nějakou konstantní teplotu a pro získávání potřebného vnitřního tepla je tuk důležitý jako zdroj tepla, ale také k izolaci. Strava, co se týče tuků, má vést k rovnováze mezi přijatým množstvím a stoupajícím růstem tepla díky bdělé činnosti. Tato rovnováha je velmi individuální. Příliš mnoho tuků ve stravě potlačuje duchovně-duševní impulsy, které souvisejí s rozkládáním tuků ve prospěch flegmatického životního pocitu. Obzvláště, když se spojí tučná strava a hodně spánku, přičemž ustupuje duchovně-duševní aktivita čistě ve prospěch trávení, stabilizuje se jednostranná převaha tuku: ukládá se a objeví se všude jako balast1. Tak můžeme současně prožít tuk: V chladu odpočívající a strnulý pohyb jen pasivně podporující - v teple na plameni pohyblivý, vzplanutý a vytvářející horko. Říkáme, že hypotetické nezvažitelné látky v tuku sloužící k vysvětlení některých fyzikálních úkazů můžeme účinně využít. Shlukování tuku popisují už slovní obraty „tuk plave nahoře“ nebo „olej se vlní“. Olejová vrstva na vodě zamezuje jejímu odpařování, voda se už nemůže rozdělovat po obvodu. Tuk si leží nad tím, že co se jeho týče, je obrácen k obvodu např. nádoby a stává se pomalu setrvávajícím (P 30). Polévka, na které převážně plave tuk, se nemůže odpařovat a zůstává dlouho horká. Charakterizujeme tuk jako něco, co přináší klid a uzavírá. Tuto uzavírající, izolující roli má tuk také jako utěsňující substance např. v očnicích, na chodidlech, mezi útrobami a ostatně vně kůže. Chrání – jako u peří vodních ptáků – před zvenku dotírající vlhkostí (P31). Také při pražení železa se projevují tuk a voda jako protihráči: Tuhleto dopraví - tak dobře jako mazací tuk, tamhleto ochrání - tak jako nátěr oleje. Vliv teploty se ukazuje v tavitelnosti mnoha tuků již při velmi jemném zahřátí. Životu blízké tuky, jako např. máslo, při navýšení teploty přes 100 °C prskají, to je zpravidla krátce po roztátí; voda, která byla obsažena v přírodním tuku, vystupuje. Když jsou některé tuky jednou rozpuštěny nebo vypuštěny, jako máslo nebo sádlo ze špeku, nenastává při teplotě tání žádné další porušení. Tuky nedenaturují nebo se nesrážejí jako bílkovina a nerozkládají se při tání jako cukry. Mohou se opakovaně rozpouštět a potom beze změny opět ztužovat. Nejsou-li vysoce zahřáty nad bod tání, sotva se rozloží nebo zhnědnou. Potud se tuky chovají jako životu vzdálené látky, asi jako cín, jako parafin, nebo soli s nízkým bodem tání. Tuky se po této stránce jeví mrtvé, neživé a jen navenek teplotně labilní. V jiných směrech ale přece prozrazují nepochybnou blízkost k živému. Není to tedy tak, že jako led nebo sůl až do teploty tání zůstávají relativně pevné a pak náhle se roztečou; tuky již daleko pod teplotou tání se stávají měkkými. Ony přizpůsobují svoji konzistenci teplotě okolí. K ohni je tuk nejprve zdrženlivý, nenechá se rozžehnout. Ze 7. třídy děti vědí, že k hoření potřebujeme knot. Nebo musíme tuk nejprve vysoce zahřát a tím zplyňovat. Jakmile tuk jednou hoří, je již nebezpečně horký a vodou těžko uhasitelný. Stříknutí vody do plamene vyvolá jistě explozivní pichlavé plameny, které symbolizují obraz nesnášenlivosti obou látek (P 32). Vstříknutá voda se v přehřátém tuku prudce odpařuje a strhává do vzduchu jemně rozptýlenou mlhu z tuku, která se ihned vznítí a vytváří ohnivý sloup. Potravou přijímaný tuk může člověku prospět pouze tehdy, když se ve střevě ztrácí jeho tukový charakter a je zničen až ke schopnosti mísit se s vodou. Tomu napomáhají žlučové šťávy z jater. Možnost nechat se změnit není u všech tuků stejně velká: 41 8. třída Tuk a teplota Stravitelnost klesá se stoupajícím bodem tuhnutí – případně bodem tání. Tak leží hovězí lůj daleko pod olivovým olejem. U jednotlivých tuků můžeme přesto nalézt vysoké přírodou podmíněné výkyvy kolísání přes 10 °C. Olej z vlašských ořechů Slunečnicový olej Olivový olej Řepkový olej Rybí tuk Husí sádlo Vepřové sádlo Hovězí lůj Skopový tuk Lidský tuk Ztužený je tekutý se rozpouští při při při při při při při při při přibližně při -27° C -17° C -2° C +1° C 0° C +32° C +38° C +44° C +55° C +18° C Odpařování tuků začíná většinou mezi 200 a 300 °C, tedy vzdáleně od bodu varu vody. V horkém tuku smažená (fritovaná) jídla (např. pommes frites) zhnědnou díky vysoké teplotě tuku jako při pečení v troubě. Lehce roztírastelné tuky, např. husí sádlo jsou zvláštní poživatinou ; výstižně ji popisuje pohádka bratří Grimmů ,,Jan ve štěstí”. Tuk je tedy v celém své formě (konzistenci) tepelně labilní. Můžeme to názorně ukázat, v čem jsou tuky rozdílné – od oleje z ořechů až po hovězí lůj – krájením, smažením, mícháním popřípadě litím. Ta více nebo méně lehká stravitelnost tuků se vyjadřuje také v chemických proměnách, které můžeme provádět ve zkumavce a pozorovat je s dětmi ve třídě. Hovoříme o rozdílně vysokých ,,jódových číslech“ tuků a máme na mysli jejich schopnost, jak méně či více stabilní zůstávají vůči jódu nebo na druhé straně pod jakým zabarvením s ním reagují. Tuky, které vykazují vysoké jódové číslo, ,,spolykají“ hodně jódu (P 33); nazýváme je ,,nenasycenými“.Tyto jsou ve střevě lehce proměněny, tzn. stravitelné, jako také přes vzduch: Zde vznikají obzvláště rychle zatvrdliny jako např. fermež ze lněného oleje nebo jiné pryskyřice. Nenasycené, pro výživu obzvláště hodnotné oleje, které pocházejí z rostlinné říše, musejí být pokud možno vzduchotěsně baleny a používány čerstvé. Tak nízká schopnost skladování je samozřejmě pro obchodníka zátěží. Zde našel chemický průmysl pomoc v tzv. ,,ztužování tuků“: Tekuté a na vzduch citlivé oleje jsou uměle, za pomoci vodíku, přeměněny na vysoce tepelně stabilnější jedlé tuky. Náš ,,Palmin“ je známým příkladem takto přeměněného tuku, který ztratil možnost zkažení, ale tím i prospěšnost pro člověka. Nyní se hodí už jenom k fritování. (Blíže k technickým přeměnám tuků okraj. část str. 135 orig.). Dalším kažením potravinových tuků je žluknutí pod vlivem vlhkosti. Zde se rozpadá neutrální hmota na páchnoucí kyselinu tuku a glycerin. Tyto kyseliny tuků jsou ale také základem mýdla, ve kterém se vyskytují jako alkalické soli. Silné louhy umožňují totiž po dlouhém vaření, že tuky jsou zcela rozpustitelné ve vodě a stávají se mýdlem (P 34). Z reakce vznikne následující schéma: Vaření Louh sodný (hydroxid sodný) + tuk Klihové mýdlo, obsahující glycerin Vysolení Klihové mýdlo + kuchyňská sůl ( chlorid sodný) Jádrové mýdlo + spodní louh (= glycerin obsahující solný roztok) 42 8. třída Pokusy s tuky Glycerin během reakce není možno pozorovat. (K průmyslovému vaření mýdla koukni na str. 137 orig.) Mýdla nepění v mořské vodě, protože jsou – jako při naší výrobě – vysráženy mořskou solí. Mýdlo vytváří v solném roztoku vločky, které plavou na povrchu, aniž by se rozpouštěly. Jinak působí kyselina: Výroba mýdla, kterou obtížně provádíme pomocí louhu, můžeme v minutě vrátit zpět přidáním kyseliny. Z mýdla vznikají tzv. kyseliny tuku, které v teplém mýdlovém louhu vystupují jako rozpuštěná tuková oka a vytváří olejovou vrstvu. Kyseliny tuku jsou kyselinami pouze z chemického hlediska: vlastnosti kyselin jako chuť, leptavost a zabarvení ze šťávy červeného zelí se neukazují, neboť kyseliny tuku nejsou vůbec rozpustitelné ve vodě. Očekávaný čistící účinek se obrací k rozloženému mýdlu do protikladu: Všechno na praní bude umazané od oleje a proměněno na kyseliny tuku. – Minerální oleje a tuky jako olej do šicího stroje, ložiskový tuk a parafin nezmydlují a nereagují s jódem, ani na vzduchu. Jsou ještě mrtvější a také stabilnější než tuky živočišné. Ony netvrdnou, i když vrstva mazadla zůstává dlouho na vzduchu. Jedlé oleje naproti tomu chovají jinak, obzvláště lněný olej. Jedlé oleje nesmíme proto použít např. jako olej na promazání jízdního kola. Tyto oleje stojí ještě blízko proměny života. Minerální oleje naproti tomu pocházejí ze zcela mrtvé ropy. 1 Koukni R. Hauschka, Ernährungslehre –Nauka o výživě, 2. vydání, Vittorio Klostermann, Frankfurt/Main 1951, strana78 -------------------------------------------------------P 30 Tuk a voda Jednu dlouhou do špičky vytaženou a zahnutou trubičku (13), eventuelně jednu odpovídající pipetu, naplníme až nahoru kuchyňským jedlým olejem (nasajeme ústy). Prstem uzavřeme horní otvor a špičatý konec trubičky (pipety) položíme na dno velké nádoby, naplněné vodou. Pak ne-cháme olej kapat do vody a nasvítíme pokus ze strany, co možná nejjasněji. Olej kape do vody v podobě kulatých kuliček, které ve vodě stoupají vzhůru. Na povrchu tekutiny vznikají mastná oka a postupně se shlukují, což můžeme také ukázat v šikmém, naproti umístěném zrcadle. Pokud jsou tato mastná oka nad povrchem vodního sloupce v trubičce, přetečou. Působí jako protitlak vodě, lehčí olej se drží výše než povrch vodního sloupce. (Příčný pokus v hydromechanice v 8. třídě) Kádinka 3l P 31 Přípravek pro roztoky tuků, kožní tuk Dva žáci s čistýma rukama a zdravou kůží budou věřit ve spolupráci. Asi 20 ml lékárenského benzínu (pro oba) nalijeme jednomu po druhém přes pravou ruku a toto množství opět zachytíme do nádoby. Ruka po rozplynutí benzínu vypadá bledě a odumřele. Zachycený benzín je naléván po částech na silný papír, rozměru A4, který je volně, vodorovně, roztažený (např. přes skleněnou mísu). Ve středu se utvoří benzínová louže, která se následně odpaří, aniž by benzín odkapával do mísy. Benzínová louže zanechá po odpaření na papíře slabý, ale znatelný tukový okraj. Mezitím si žáci krátce opláchnou ruce. Na levé ruce se voda třpytí jako obvykle, na pravé ruce vzniká tmavší zabarvení: Voda se tam lépe rozšiřuje, zvlažuje a vsakuje. - Postižené ruce můžeme zregenerovat mastným krémem, např. Lanolinem. V několika hodinách jsou ale schopny zotavit se i samy. 43 8. třída Pokusy s tuky P 32 Tuk a oheň a) V 100 ml Erlenmayerově baňce s úzkým hrdlem zahřejeme ze spodu i z boku tučný řízek (v množství polévkové lžíce) do té doby, než začne z vařícího se tuku unikat plyn a vznítí se oheň, zatímco jsou stěny baňky neustále zahřívány. b) V jedné ploché plechové nádobě, o velikosti talíře, nebo v jedné malé pánvi, rozehřejeme pozvolna jednu lžíci pevného tuku. Vezmeme nejlépe emulzní tuk, v kterém je obsažena stabilně i troška vody, např. margarín, z kterého začne vystupovat po rozpuštění vodní pára. Malou chvíli ho dále zahříváme až tuk začne kouřit. Kouř vyzkoušíme zapálit, což se nám brzy podaří. Poté, co tuk vzplane do výšky, vzdálíme plamen. Jen bázlivý žák se modlí a ze vzdálenosti jednoho metru stříká z plastové lahve malé množství vody do hořícího tuku. Žák musí nosit ochranné brýle a nataženou ruku mít ovinutou šátkem, neboť tuk hoří do výšky jednoho metru a může stříkat. P 33 Nasycené a nenasycené tuky Připravíme si do zkumavek asi 50 % roztoky tuků a olejů rozličných barev. V tom nám pomůže lehké zahřátí směsí v horké vodě a silné protřepávání. Dále potřebujeme zcela tmavě fialový roztok z několika zrnek jódu v benzínu. Tohoto roztoku nám stačí jedna zkumavka. Aby byl roztok plnohodnotný, ponoříme ho do horké vody. Do každé zkumavky s roztokem tuku nakapeme pomocí skleněné trubičky (pipety) cca 20 kapek jodového roztoku, protřepáváme a eventuelně ještě jednou zahřejeme ve vodní lázni. Už brzy pozorujeme vytrácení fialového zabarvení u oleje lněného nebo u oleje bodlákového, zatímco u roztoku palmového oleje a hovězího loje oranžovohnědé zbarvení zůstává. Arašídový a olivový olej leží ve středu. Zbarvení a odbarvení můžeme u těchto olejů častěji opakovat. Na tomto základě ho můžeme stejně tak hledat a eventuálně nacházet v rozličných druzích margarínů nebo směsích olejů. P 34 Vaříme mýdlo Jednu čtvrtinu 250 gramového balení ,,Dr. Schlinks Palmin“ (nepoužít ,,Palmin soft“; také jiné druhy tuku potřebují delší čas k vaření), cca 20 ml suchého hydroxidu sodného – placiček (20 – 25g) a 100 ml vody připravíme do 1 l nádoby (vyšší) a za stálého míchání přivedeme k varu. Použité placičky hydroxidu sodného (Natrium hydroxid) nasáknou ze vzduchu vodu a pozvolna se rozloží; někdy už rozložená jsou (když je balení otevřené), potom musíme vzít větší váhové množství. Mícháme 30 až 40 cm dlouhou tyčkou nebo skleněnou trubičkou, která je na konci opatřena krátkým kouskem gumové hadičky (proti skřípání a poškrábání). Směs musí mít při vaření neustále pěnu. Po 10 minutách začínáme pozvolna do roztoku přidávat během 15 minut horkou vodu, v co nejmenších dávkách a o celkovém množství 500 ml, abychom zvětšili objem roztoku a potlačili tvorbu pěny. Vodu oddělíme od roztoku v 600 ml nádobě (vyšší) pomocí druhého Bunsenova kahanu, který je od začátku pokusu horký (musíme si vzít chňapku). S vařícím se louhem musíme zacházet velmi opatrně. Obzvláště nebezpečné je, pokud louh zasáhne oko, což se může stát při špatném provádění pokusu nebo při prasknutí skleněné nádoby. Proto bychom měli nosit při vaření ochranné brýle. 25 minut od začátku zahřívání přerušíme varný proces a pozorujeme, co se stane, když ke sraženému mýdlu vmícháme 100 ml kuchyňské soli (100 až 120g) a vzniklou směs krátce a silně zamícháme. Roztok se ještě více zakalí a oddělí se; bílé vločky stoupají k povrchu a spodní část směsi se stává čirou. Dále ho necháme stát v klidu cca 3 minuty a vzniknou dvě vrstvy, spodní vodová a vrchní bílá, měkká hmota mýdlových zrn. Toto ještě teplé mýdlo přelijeme přes sklenici s napnutým kouskem mulu, po krátkém zchlazení ze zachyceného vytvoříme kouli a tu zavěsíme na noc do 250 ml nádoby se 100 ml čisté vody. Přitom se vně vyloučí ,,klihové mýdlo“ a uvnitř ,,jádrové mýdlo“, které můžeme použít k mytí rukou. U několika žáků, jejichž ruce byly potřeny Palminem (voda se třpytí při pokusu s omýváním rukou – bez účinku) se objevila mýdlová pěna a nastal okamžitý čistící účinek. Okolo zůstává několik úlomků 44 8. třída Pokusy s tuky mýdla: Vůně jádrového mýdla. V nepříznivém případě můžeme po vysolení mezi obě vrstvy vložit ještě vrstvu tukovou. Ukazuje, že se tuk nepřemění zcela úplně na mýdlo. Abychom nedostali tuk, ale mnoho mýdla, musíme po celou dobu míchat silou a vařit do tuhé konzistence. Na době vaření závisí množství získaného mýdla, jak ukazuje křivka pod textem. Pokus můžeme také zkrátit (minimální doba vaření: 15 minut); získáme potom ale méně mýdla, které ještě k tomu plave v tuku. Mýdlo musíme dát eventuelně vícekrát vylisovat mezi savé papíry, abychom odstranili tuk. Surové mýdlo uchované ve vlhkosti v jedné dávce s 20 – 25 g louhu sodného (Natriumhydroxid NaOH) + 60g Palminu v [g] Celkový čas varu od počátku zahřívání až do vysolení [min.] 45 8. třída Druhy mléka Mléko – jeden přirozený soubor Mléko je známou potravinou, rovněž jako vejce z oddělených plemenných chovů. To pro vás již není neznámé, to základní jste již probírali v uceleném souboru bílkoviny. V tabulce na straně 88 orig. je uveden soubor přírodní mléko. Neupravené přírodní mléko je na trhu prodáváno pod názvem ,,přednostní mléko“ a bývá stáčeno do papírových obalů přímo na statcích. To se stává ale zřídka, neboť pro statky platí většinou takové hygienické předpisy, které jsou sotva dodržitelné a ovlivňují chov dobytka a dokonce i kvalitu mléka.Syrové mléko zůstává zchlazené tři až čtyři dny. Městský spotřebitel ve skutečnosti obdrží vždy zhoršené mléko, např.: Pasterované mléko: Mléko, které je po dobu 40 vteřin zahřáté na teplotu 71° C až 74° C, uchováno chlazené má trvanlivost 5 až 6 dnů, pokud není většinou dodatečně homogenizováno. Ultravysoko zahřáté mléko (H-mléko): Je na několik málo vteřin zahřáté na teplotu mezi 135° C a 150° C, pak následně nechlazené a neotevřené má trvanlivost minimálně 6 měsíců; vzniká zcela denaturovaný výrobek. Tepelné zpracování mléka v mlékárně změní chemickou strukturu mléčné bílkoviny (denaturuje). Z tohoto důvodu má H-mléko nepříjemnou chuť jako převařené mléko. Vápník není již z tohoto mléka lidským tělem zužitkovatelný. Všeobecně je veškeré mléko s obsahem 3,5 % tuku označeno jako mléko plnotučné a mléko s obsahem 0,3 % tuku jako mléko nízkotučné. Společně s tukem je také nízkotučné mléko zbaveno vitaminu A; což má smysl jen při speciálních dietách. Homogenizace: Mléko bývá velkým tlakem vstřikováno přes trysku, kuličky tuku jsou jemně rozptýleny, neusazují se a mléko má mít krémovou chuť. Tento proces je běžně používán pro všechny druhy mléka dostupné na trhu. Homogenizované mléko jako nápoj je pro lidi při dlouhodobější konzumaci neužitečné, pro lidský organismus až škodlivé, přitom enzym se shlukuje do kapek a je zcela zničený. Pokusy s mlékem mohou smysluplně a významně shrnout to, co bylo v epoše jen označováno jako ojedinělé jevy. Pokusy v dětech navodí radost a znovupoznání. Jak už jsme mohli zjistit z dosavadních znázornění, v přírodě nikdy nenalézáme tak myšlenkově sestavené látky jako škrob, bílkovina, cukr nebo tuk, nýbrž se na ně musíme dívat jako na rozmanitější celky, v nichž pak hledáme určité jednotlivosti a důležité body, tak mléko může být v rozdělených úkolech ,,prozkoumáváno“ ve třech vrstvách. Syrné kvašení, jak je známo je získáváno z telecích žaludků (blíže na str. 122 orig.). To ukazuje, že mléko se v zažívání beztak štěpí na něco pevného, bílkovinného a na tekutinu, která je převážně vodové substance, ze které lze získávat sole a cukry (P 35). Pokud to žáci ještě neviděli, můžeme při té příležitosti probrat výrobu sýra (okrajová část str. 121 orig.) Podíl tuku v mléce nemůžeme ukázat přímo extrakcí s benzínem; tuk musí být před tím obohacený. To se děje, když necháme stát nehomogenizované mléko tzv. ,,usazením“. Po 12 hodinách můžeme šlehačku sebrat a protřepat ji s benzínem. Rychleji to jde v odstředivce, tzn. mechanicky oddělí mléko v nízkotučné mléko a smetanu. Smetana obsahuje 10x více tuku než původní mléko a 100x více než mléko nízkotučné. Ze smetany můžeme nyní při vyučování vyrobit máslo (P 36). 46 8. třída Pokusy s mlékem Průběh pokusů s mlékem lze znázornit následujícím schématem: Plnotučné mléko Smetana nebo šlehačka Máslo (tuk) Nízkotučné mléko Podmáslí Tvaroh (bílkovina) Syrovátka s cukrem a minerální látky (číselné údaje k tomu – podívej se Okrajová část str. 122) Možná se děti zeptají, zda se v mléce nacházejí také škroby. Jako odpověď by mohl učitel provést pokus mléka s jódem (srovnej s P 7): Dopadne negativně, tzn. neobjeví se modré zabarvení. Kráva ještě sežrala potravu obsahující škroby, ale tyto se beze zbytku proměnily na tučné bílkovinné sladké mléko! -----------------------------------------------------P 35 Mléko bude oddělováno na ,,husté“ a ,,řídké“ K 1/8 – 1/4 litru čerstvého plnotučného mléka (může být pasterované, ale ne sterilizované nebo ,,ultrarychle zahřáté“) přidáme poloviční množství kuchyňského octa: Mléko zkysne. Totéž můžeme udělat, místo s octem, se syřidlem – extraktem nebo práškem. Také zanechá v mléce typickou kyselou příchuť. Na začátku stačí několik kapek; avšak kvůli rychlejšímu srážení by se mělo mléko zahřát na teplotu pro pití. Vysrážené husté oddělíme od řídkého tak, že na nálevku upevníme bavlněnou látku a eventuelně můžeme přes noc nechat vykapat. To husté propláchneme vodou, aby nebyla cítit octová příchuť, nejprve ochutnáme, potom obdobně jako v pokusech P 10, P 11, P 17 a P 18 prozkoumejte a poznáte o jakou bílkovinnou látku se jedná (,,tvaroh“ tzn. ,,matka sýra“). V tom řídkém, v syrovátce, jejíž příchuť je charakteristická jen při použití syřidla, se nechá rozpoznat uvolněný mléčný cukr, díky své redukující síle vůči stříbrnému a měděnému solnému roztoku (P 27 a P 28). P 36 Vznik másla 50 – 100 ml koupené šlehačky, která nesmí být příliš čerstvá, naplňte do poloviny vysokou nádobu (Erlenmeyerovu baňku nebo velkou zkumavku). Pro zdatného žáka bude potom zadán úkol, nádobu s obsahem třepat minutu silně nahoru a dolů, ,,jako při míchání nápojů v šejkru v baru“. Již brzy pozorujeme a cítíme, že obsah není již tekutý. Přesto by se mělo ještě silně třepat až znovu je v nádobě tekutina. Pokud se tak během jedné minuty nestane, přidáme ke krémovému obsahu 2 velké lžíce octa a třepeme dále, aniž bychom nechali žákům ochutnat. (Zkyselení a třepání můžeme v případě potřeby opakovat.) Obsah nádoby sestávající se z vloček másla a (octově kyselého) podmáslí nalijeme do sítka, kterým podmáslí proteče. Na sítku zbyde máslo. Potom ho hnětením pod tekoucí vodou propereme a vymačkáme. Ochutnáme-li jej, má neutrální chuť. Hotové máslo rozdělíme a rozdáme žákům, aby každý ochutnal, dáme jim ho do ruky nebo na papír, na němž se vytvoří mastná skvrna. Malý kousek másla zkusíme spálit pomocí knotu jako v olejové lampě. Nějaké větší množství můžeme podle P 32b nechat zapálit na pánvi. Samozřejmě můžeme také kousek másla rozpustit v benzínu a trochu této směsi nalít na papír, a tím na papíře vytvořit velkou mastnou skvrnu. 47 8. třída Všeobecně k železu Železo Tento kov je jedinečným způsobem propojen s člověkem: Uvnitř je stavební částí pro krev, vně je dosud nejčastěji používaným materiálem v každém technickém oboru. Ale také Země jako nebeské těleso a jako nositelka všeho živého je naplněna železem: Od něho pocházejí ty hnědavé odstíny ornice, rovněž také utěsněné jádro uvnitř Země utvořené plutonskými silami. Vyučování o železe nebude výjimečně začínat jeho výrobou, tzn. tavením rudy a minerálů, které se nacházejí v přírodě, neboť moderní výroba železa ve vysokých pecích se sotva dá provést v laboratorních podmínkách 1. A principy výroby kovů byly probírány v 7. třídě (cín). Prozatím vynecháme tato omezení a budeme se sami věnovat vyšetření železných předmětů. Existuje ostatně názorný dvoudenní pokus, s tím, že žáci si samostatně mohou vyzkoušet železo kovat (okrajová část s. 141). Zkouška je ale nákladná a v hlavním vyučování ve třídě neproveditelná. Železo bylo známo přibližně dva tisíce let před Kristem ve formě nástrojů denní potřeby z meteoritů – také jeho tavení a opracování. Jsou známy v proslulé hrobce Tut-ench-Amun dvě železné dýky králů (Ceram: ,,Bohové, hroby a učenci“). Pocházejí z poloviny druhého tisíciletí, nejsou ale prvotními kusy kovářského a hutnického zpracování. Zpracování železa bylo už tehdy, v dávných časech, známo a přesto je většina zbraní zhotovena z bronzu. Užívání a výroba železa byly v držení hodnostářů a králů. Výroba byla také velmi drahá. Poprvé na začátku řecko-římské kulturní epochy (cca okolo 8. století před Kristem), když se začalo pomalu měnit individuální myšlení a cítění pro právo a povinnosti vůči státu, staré teokracii,zajímali jsme se mnohem více o železo. Zlepšily se tavící pece a rozšířila se produkce železa. Železo pomohlo Césarovi porazit Gálii a vymýtit celé národy. Vznikají pomalu národy, které nejsou pro Bohy, nýbrž pro sebe samé, pro svou moc a bohatství; jejichž vlastní síla a pořádek se stává jejich myšlenkou. Bez železa by býval celý technický vývoj probíhal jinak, přinejmenším mnohem pomaleji a skromněji. Neboť neexistuje žádný obecný kov, který dosahuje stejné pevnosti (vtisk při zkoušce tvrdosti a pevnosti v tahu). Spojující části jako hřebíky a šrouby, lana z drátu a řetězy, mosty a stavební konstrukce, koleje, vozidla a lodě, další nástroje, stroje a zařízení a konečně i zbraně všeho druhu jsou z oceli. V některých oblastech, např. při výrobě děl se mohl udržet tvrdé bronzy (složení: 94 % mědi, 6 % zinku) ještě do poloviny minulého století. Také ještě dnes je součástka z hliníku – jiný slibnější konkurent oceli – 1 a 1/2 krát dražší a musí být mnohem silnější, než stejná součástka z oceli nesoucí stejné zatížení. Co umí železo obzvlášť dobře? Vniknout a rozdělit, např. jako dláto, nůž, pila; pak také spojovat, jako hřebík, řetěz nebo např. vlečný hák lokomotivy na železnici (hák je překvapivě tenký); kromě toho může zadržet vniknutí, např. ochraňující stěny jako autoplech a také jako pancéřová deska. Železo (ocel) má kromě toho ještě jednu smutnou slávu. Mohutná výroba oceli, to bylo rozhodující znamení obou světových válek. Kanóny a vozidla, železnice a upevňovací materiály, ponorky a tanky,granáty a ruční zbraně a znovu a znovu kanóny – to je také bohužel působné pole železa. Jako všechno, i toto se dá použít buď k užitku nebo k ničení. V obojím je ale železo velmi mocné; vytváří např. pro mnohé jiné obory teprve možnost další produkce, stroje. Nebezpečnou stránku železa popisuje v nádherných obrazech devátá runa Kalevaly. Popisuje ji také pohádka bratří Grimmů ,,Železný Honza“. – Co můžeme ukázat o železe a oceli při pokusech ve škole? Dnes ovládají obchod druhy oceli chudé na obsah uhlíku, které nejsou dobře kalitelné; např. ve formě tzv. ocelové hmoty jako jsou; hřebíky, drát, plechy, tyče, zbrojní ocel a výztuže do betonu. – Když chceme ukázat, jak je železo kováno a potom tvrzeno, tak narazíme na potíž, že dnes nemáme možnost sehnat vhodný nelegovaný materiál pro drobné spotřebitele. Umělecké tepelné náhrady oceli ještě vyrábějí některé továrny. Obchod se železem je založen nejen na prodeji kalené oceli chudé na uhlík, ale je rozšířen o prodej nářadí a ušlechtilé oceli zahuštěné jinými kovy. Nejspíše je z těch mnoha druhů 48 8.třída Pokusy se železem ušlechtilých ocelí k sehnání nelegovaná, na uhlík bohatá tzv. stříbrná ocel. Jedná se o tvrzenou ocel používanou také pro zásobníky kulek a pro výrobu čepů, která se tvrdí ještě více kalením, nechá se znovu změknout a uvedením do chodu se stane dokonce elastickou. Můžeme žákům rozdat malé kusy oceli a - např. nad jejich lihovým vařičem, který si přinesou z domova – nechat je ukout malé dláto (P 37). Části žáků se to podaří, takže můžeme některá dláta další den tvrdit kalením tak, že se jím dá rozdělit hřebík, aniž by vznikla trhlina; na rozdíl od netvrzených dlát (P 38). Velká tvrdost a křehkost vede ale při zatížení v ohybu k rozpraskání, podobně jako u skla. S úlomky, které mají ostré hrany,se dá se skřípotem vyrývat do skla. Tímto způsobem vzniká představa o tom, jak si člověk díky dovednému užití ohně a díky síle kování (fortelnosti zpracování železa) může vyrobit nejtvrdší nástroje a také zbraně. Zvláštní těžkosti, ale také jedinečné možnosti vznikají při různých tepelných procesech: rozžhavení do měkka a kalení. Tyto procesy jsou závislé na časové veličině. Za tepla ukazuje železo něco jako jednotlivé procesy bytí, dozrávání, proměny atd. Slavní kováři starověku (Hephaistos), rytířských pověstí (Wieland) a Kalewaly (Ilmarin) byli umělci této kultury zpracování oceli tepelným procesem. Člověk chce svoji sílu zvýšit, určitý materiál přírody mu odpovídá. ------------------------------------------------------------ P 37 Kování oceli Domácí úloha pro žáky Pro tento a následující pokusy potřebujeme nelegovanou uhlíkovou ocel. Dobře se hodí z oddělení učebních pomůcek a vzdělávání pro povolání a životní prostředí, Brabanter Strasse 43, 341 31 Kassel, zde je ke koupi ocel v potřebné délce označení 115 Cr V 3, tzn. obsahující 1,15 % uhlíku a 0,75 % chrómu a do 0,12 % vanadu. Mezi žáky rozdělíme 3 mm tlustou kruhovou tyč, nařezanou na kousky od 4 cm délky. Žáci podrží výše uvedený kus oceli nad plamenem jejich lihového kahanu, ne ve středu, nýbrž v části venkovního pláště plamene, načež žíhají tuto ocel až do rozžhavení. Tento kus železa musí být následně velice rychle přidržen kladivem a úderem druhého kladiva okamžitě opracován. Toto opakujeme možná šestkrát až do vzniku malého dláta. - Nyní je opatřeno ostrými hranami. Pro použití je to dláto ještě příliš měkké, následně musí být ještě kaleno. Protože je náš lihový kahan velmi slabý, podaří se to jen s provzdušněným, nesvítivým plynovým plamenem, asi jako plynový sporák nebo samostatný plynový hořák. P 38 Tvrzení oceli a) Jeden, nejlépe vypracovaný sekáč nebo dláto ze třídy vezmeme do kleští a následně jej v celé délce držíme nad plamenem v kouřové části a necháme ho rozžhavit do světle červené a potom prudce zchladíme namočením do studené vody. Přitom vzniká černý kožovitý povrch, který se vytváří už během žíhání (magnetit Fe3O4). Toto velké tvrzení můžeme dobře demonstrovat: Malý hřebík o velikosti 1,5 x 25 mm (průměr x délka) rozdělíme několika údery kladiva. Podložka: Obrácený hmoždíř ze 7. třídy. Když zkusíme to samé s nekaleným dlátem, prohlubuje se po několika úderech rýha v ostří nebo se dláto ohne. 49 8. třída Pružná ocel b) Kruhovou tvrzenou tyč o délce ruky, která je tvrzena žíháním (dvě 19 mm) nebo tvrzena kalením porovnáváme na ohebnost s kruhovou tyčí nekalenou: Tvrzený materiál praská a může dále odlétávat (ochranné brýle), ta nekalená ocel může být ohebná. S prasklými kusy můžeme škrábat do nějakého kusu skla, přičemž je slyšet jemný skřípavý zvuk. Nekalená ocel se naproti tomu rozlomí teprve při několikanásobném ohýbání sem a tam (za použití dvojích kleští),okrajem zlomu ocelového kusu nelze rýt do skla. Pro tento pokus si můžeme také zkusit krátce ohnout řeznický hák, který zavěsíme do stropu a prostřednictvím např. prostrčeného topůrka (násady) kladiva vzniká hvězdička a žáky necháme se přitahovat ke stropu nahoru - před a po kalení háku – nekalený hák se spíše ohne směrem nahoru. Pružná ocel Ztráta magnetismu např. získáním tvrdosti oceli přes žíhání (P 39); podobně také výroba pružné oceli popouštěním, taká úplné zkřehnutí dříve pružného spirálového pera (pružiny) kalením (P 40 a P 41). Přes dobře udržovaný žár, procesy žíhání a jejich překvapující účinky, ale především při vlastním setkání žáků s tvárným kovem,železem,vyvstává vždy více otázek ohledně jeho původu a výroby. Na zemi a v horách nenajdeme téměř nikde metalické železo v ryzí formě, takové že by se dalo rovnou použít. Dobývání železa je už od dávných časů závislé na rudě. To na zemském povrchu rozšířená ruda je rez v dalekosáhlém smyslu, tzn. oxidy a oxidhydráty železa. Ty nejdůležitější jsou: Hnědel Krevel Magnetit Fe OOH Fe2O3 (Hematit) Fe3 O4 Kdo zná mnoho rud, zejména měděnou rudu, může je porovnávat, bude-li tato železná ruda typická jako surová, tmavá a přírodní, jako těžká a pevná, nápadná svojí červeno-hnědo-černou barvou. Někdy u sběratelů jsou oblíbené hematitové schody (rozety), které ukazují jak je v oceli vykován mřížkový reliéf. – Známá rez na železných předmětech je velmi podobná svým složením hnědé železné rudě (hnědelu). Takové oxidované železné rudy tvoří na mnohých místech Země např. v Harzu ( pohoří v D - pozn. překl.) celá ložiska. Na rozdíl od ostatních kovů není železo omezeno na ohraničená naleziště, nýbrž se nachází v relativně vysoké koncentraci téměř ve všech skalních horninách země: Totiž tam, kde skála prosvítá černými, hnědými, červenými, nažloutlými nebo také zelenými tóny barev. K horninám bez železa patří např. kaolín a bílý mramor. Nejen pevný povrch horniny, ale také kyprá zemina je téměř na všech místech poznamenána železnou rzí. Společně s černým humusem propůjčuje půdě hnědé, červeně až fialově-hnědé zbarvení. Jen úplně světle zbarvené vymyté písky jsou bez obsahu železa, tzn. bez rzi. Celkový obsah železných oxidů (Fe2 O3), který může být extrahován vařením zeminy s koncentrovanou kyselinou solnou, se pohybuje v oblastech s obsahem od 0,6 do 2 % suché váhy. Tento obsah železa se nechá lehce prokázat (P 42). Principielně můžeme tedy všude na zemi, kde právě stojíme, získávat železo. 50 8. třída Železo v půdě ------------------------------------------------------ P 39 Měkké žíhání Vezměte si jeden kus určený k žíhání a žíhejte ho. Poté ho nechejte pomalu zchladnout, následně jej pozvolna posouvejte od zdola do horní části plamene a tam ho držte. Zvláště na konci ve tmavém žáru plamene se stává tento kus pomalu měkkým. Materiál bude minimálně tak poddajný, jako jste ho koupili ( je-li ještě příliš tvrdý, střídejte žíhání asi po jedné minutě, jednou ve světlém žáru a jednou ve tmavém žáru plamene). P 40 Výrobky z elastického materiálu K odstranění náchylnosti k lomu tvrzené oceli bude tento pokus. Vzorek krátce a opatrně zahříváme do nižší teploty. Jeden kus kulatiny z tvrzené oceli – asi 18 cm dlouhý – vyleštíme brusným papírem do lesku. Nyní pohybujeme vzorkem v kouřové části plamene sem a tam: Popouštěcí barvy se začnou jedna po druhé rozprostírat. Pro zahřátí kovu po několika minutách na konstantní teplotu platí: Žlutá při 220°C, hnědá při 240°C, purpurová při 270°C a modrá při 300°C popouštěcí teploty. Přes širší kusy vzorků by se měla vytvořit sytě modrá barva (chrpově modrá). Potom můžeme natáhnout na konec kovového prutu (kleštěmi) silnou šroubovací svorku Bonsevova stativu – lepší je ještě jeden svěrák – a ohnout druhý konec v délce 3 až 4 cm: Můžeme pozorovat houževnatost, velké kladení odporu a elastickou návratnost oceli. Tvrzený a nespuštěný materiál se vrací do původního stavu, neošetřený zůstává pokroucený a je k nepotřebě. P 41 Porušení pružnosti Obstarejte si spirálovou pružinu z motoru vozidla. Je třeba spirálová pružina s průměrnou tloušťkou pružiny 6–8 mm, průměrem spirály 10-15 cm a o výšce 10 až 20 cm. Ze dvou stejných tlačných pružin bude jedna ponechána neošetřena a ta druhá bude ošetřena žíháním nad dmychadlovým hořákem (směs zemní plyn, kyslík) a alespoň na jednom místě žíhána a kalena. Položte první pružinu na stůl, položte na ni desku a pozvěte jednoho žáka po druhém, aby přicházeli a stlačovali a povolovali pružinu. Druhá pružina se při této zkoušce pružnosti zlomí. Někdy se podaří třetí pružinu, která je měkce žíhána (co možná nejpomaleji zchlazována po žíhání) přivést do ohebného stavu tak, že když se na ni zkusíme posadit, stlačí se o několik málo centimetrů.V místě lomu námi tvrzené pružiny je možné pozorovat jemně vykrystalizovaný šedolitěný reliéf. Dnes používaná ocel pro pružiny je sice legovaná a reaguje jen na křehkost, ale ne na všechny ostatní typické vlastnosti oceli. Železo v půdě Jak se stane ze sypké zeminy tvrdý kov? Když se podaří kondenzace stlačováním sypké zeminy.V praxi člověk stále hledá místa, kde je možné nalézt koncentrovanou železnou rudu. 51 8. třída Železo v lidském těle Rentabilní (výnosné) pro hutnické zpracování bude železná ruda, která obsahuje alespoň 40 % oxidu železa (Fe2O3). Potom se podaří, dokonce i primitivním národům, které nevlastní žádné technické vybavení, pouze hlínu a dřevěné uhlí, během několika dnů provést malou hutnickou zpracovnu a získat obohacené surové železo pro kováře a to s dostatečnou výtěžností. Přesný popis jednoho vědce, který mohl pozorovat domorodce při této činnosti, se nachází v okrajové části skript, str. 139 orig., ,,Primitivní zpracování železa“. Stavba vlastních hutnických pecí k přímému získávání železa z ušlechtilé rudy se nachází také v okrajové části od str. 141 orig. Tento nepředpokládaný způsob získávání surového železa (byl prováděn ještě často v 60. letech v čínských komunitách) je charakterizován, stejně jako při moderním zpracování ve vysokých pecích, přítomností vysoce jedovatého oxidu uhelnatého CO ve žhavé atmosféře uvnitř uzavřené tavící pece (porovnání na str. 41 orig., 7. třída). Dnešní atmosféra země je oxidována, jenom ještě ve vnitřních vrstvách země se nacházejí v některých místech redukované reakce. Proto se nestane železo v minerálních vodách kovem, ale je dvojstupňovitě redukováno. Pro racionální výrobu železa jsou malé pece tak, jak je ještě dnes používají domorodci, z důvodu špatného vedení teploty nevhodné. Samotný proces vyžaduje velmi vysoká zařízení, která lépe udrží žár.Ještě dnes se provádí skoro všechna zpracování železné rudy ve vysokých pecích viz. okrajová část: Proces získávání ocele ve vysokých pecích str.143 orig. Získávání železa, narozdíl např. od mědi, rtuti, stříbra nebo zinku, je proto tak těžké, protože se železo vyskytuje v nepatrných částečkách a chová se jinak než ostatní kovy. Železo se rozptyluje do okolí a není drahým kovem.Jednou vlastností železa je rezavění, které na jedné straně proniká do hloubky a na druhé straně se tvoří uvolňující a odpadávající vrstvy. Při technických procesech se musí zabránit proniknutí zemské atmosféry do železa. Buď tomu zcela zabránit (SiemensMartinská pec) nebo ji krátce ve správném množství nechat působit (konvertor atd.). Dokonce při kování, válcování a žhavení existuje vždy přesné působení atmosféry: Úder kladiva, válcovací stolice, povrchové odstranění uhlíku (ocel se stává měkkou) anebo přidáním uhlíku (ocel se stává tvrdou), hutnické cementování, povrchové tvrzení. Na závěr se může železný rez a prášek z mědi vyvařit ve zředěné kyselině dusičné, filtrovat a nechat ožít protichůdnými barvami (např. zářičem denního světla 2). Železo v lidském těle je ponejvíce koncentrováno v krvi. V krvi je ho tak málo, že se hovoří o homeopatickém ředění v těle (D4-D5). Jenom s velkým úsilím (ale přece) by se mohl z celkového obsahu železa v těle dospělého člověka vyrobit hřebík dlouhý 6 cm (3 g). K tomu musí být teplem narušené červené krvinky s hemoglobinem (červeným barvivem), který je bílkovinné povahy. Tímto tepelným procesem se nám na vzduchu uvolní železo v podobě oxidu železa. Avšak i v této formě ho můžeme analyzovat, tak jako rez v půdě, chemickou reakcí. Díky tomuto citlivému červenému barvivu s thiokyanatem poznáme přítomnost železa již z nepatrné kapky krve (P 43). Požadavky na žáky tohoto ročníku jsou splněny tím, že poznají jedinečnost kovového prvku – železa a následující skutečnosti, že my všichni jsme nositeli železa v lidském těle. Železo činí krev přístupnou pro kyslík: Vymění se devětkrát, pokud je kyslík rozdmýchaný v krvi, jako v normální vodě. Zhuštěné železo působí jako nositel oživujícího kyslíku v krvi a tím i v celém těle s pohybem tam a zpět. Abychom mimo jiné neopomíjeli skrytý význam železa pro projev vůle člověka a uchování jeho předvídavosti, můžeme žáky účelně upozorňovat na symptomy onemocnění, tj. hospodaření s železem v lidském těle např. při anémii. 52 8. třída Pokusy se železem ----------------------------------------------------------- P 42 Přírodní železo v zeminách Máme mnoho možností, jak analyzovat železo v zemině. Použijeme výluh rozbředlého vzorku zeminy a slabý koncentrát železité soli (rozpustné železo). Pokud toto vaříme s rozpuštěnou kyselinou, pak se oddělí oxid a oxidhydrát, tzn. v širším slova smyslu rez. Vaříme-li výluh velmi dlouho s kyselinou chlorovodíkovou, tak se rozpustí zrnité minerály (např. olivín) obsažené v zemině a získáme maximum železité a železnaté soli. Pro některé zeminy, které analyzujeme, je dostatečný krátký var s kyselinou chlorovodíkovou. Vaříme přibližně 30 ml koncentrované kyseliny chlorovodíkové společně s : 1. jedna malá lžička plná železa (přesně zvážená) 2. jedna malá lžička plná suché zeminy (stejně navážené množství) Když máme železo již do značné míry rozpuštěné, sejmeme oba vzorky z ohně a necháme žlutě zreagované tekutiny odstát. Mezitím si připravíme asi 20 ml destilované vody, v níž rozpustíme vrchovatou kávovou lžičku thiokyanatanu draselného(KSCN) a mírně zahřejeme. Mimoto nalijeme do druhé kádinky poměrně málo, ale hned přilijeme více roztoku KSCN a přidáme 10 kapek zreagovaného roztoku kyseliny chlorovodíkové se vzorkem zeminy, k tomu ještě 1 kapku rozpuštěného železa v kyselině chlorovodíkové: zbarví se to krvavě červeně. Necháme rozpouštět tak dlouho, dokud se ze země nevyloučí silně zbarvený roztok železa a barevná intenzita se nevyrovná. Nakonec změříme v odměrném válci: roztoku železa je y-krát více než roztoku zeminy. Obsah železa v zemině je potom 10/y %. P 43 Prokazování železa v krvi Potřebujeme 3-5 kapek krve, nejlepší je odběr speciální lékařskou sadou (,,Autoclix“*) provedený z boku bříška prstu levého prostředníku. Můžeme také jako nástroj použít čistou opálenou jehlu. Krev kápneme na velmi malou porcelánovou misku (o průměru 25 mm) a misku zahříváme na otevřeném plameni v horní části hořáku, při nejmenším nastaveném plameni, asi 15 minut.Při pěnění vzorku se obsah odpaří a zuhelnatí. Po zchlazení přidáme 5 ml 10 % kyseliny solné a vyvaříme, poté odparek přeneseme do kádinky a doplníme destilovanou vodou. Přidáme 10 kapek 3 % peroxidu vodíku. K tomu ještě malinko 15 % alkalického hydroxidu sodného (zkouška reakce s univerzálním indikačním papírkem). Po pěti minutách čekání přidáváme po kapkách kyselinu solnou v poloviční koncentraci až do kyselé reakce a potom přizpůsobíme přidávání 10 %-ního kyanydu draselného (KCN) rovněž po kapkách až do rozpuštění a do stálého červeného zabarvení. Když nejsou chemikálie a nástroje absolutně čisté, vzniká velmi často i bez krve slabé zarudnutí, tyto stopy železa pocházejí jako znečištění např. z kyseliny solné (potom i žluté zabarvení). Že červené barvivo pochází ze železa si mohou žáci také předvést, když nechají na železnou jehlu kapat napůl zředěnou kyselinu solnou a v této kapalině stejně jako při pokusu za použití peroxidu vodíku, viz. nahoře, a hydroxidu sodného nechají tak dlouho, až se zase objeví charakteristické červené zabarvení. 1 Zcela jedinečný, ale pro třídního učitele, díky nákladné aparatuře, nezrealizovatelný, návrh nalezneme v publikaci K. – H. Gaertnera, Gewinnung eines Eisenregulus im Hochofenmodell, MNU (matematické a přírodovědné vyučování 22 (5) 300 (1969). 2 s.Lehrmittelverzeichnis der Pädagogischen Forschungsstelle Kassel. *Výrobce: Firma Boehringer Mannheim GmbH; v prodeji v lékárnách 53 Osmá třída Okrajová oblast – Vitamín C Okrajové oblasti k 8. třídě Prohloubení jednotlivých témat K pojmu substance u přírodních produktů. Vitamín C ke straně 73 orig. Objevení vitamínů charakterizuje způsob myšlení a světový názor, který v 2. polovině 19. století slavil své triumfy: Kolem roku 1880 bylo zjištěno, že zvířata a lidé – na rozdíl od rostlin – nemohou prospívat, pokud budou dostávat chemicky čistou stravu z bílkovin, tuků a uhlohydrátů s dostatečně vysokým obsahem kalorií. Na druhé straně bylo jasné, že s normálně míchanou výživou je dodáváno vše potřebné. Tedy hledaly se zvláštní, skryté látky, které teprve život umožňují. Byly označeny – bez přesné znalosti jejich podstaty – názvem „vita-amine“, protože panoval mylný názor, že se převážně jedná o aminy (organické zásady, odvozené od amoniaku). Původně se uvažovalo jen o čtyřech až pěti takovýchto látkách, ale časem byly objeveny další, až konečně se nevědělo, kde vymezit přesnou hranici. Došlo k sjednocení názoru na definici, že jako vitamín je označována látka účinná biologicky v nejmenších množstvích, kdy daný organismus ji není schopen vyrábět, nýbrž je odkázán na přísun zvenčí. Takovýchto látek známe dnes přibližně 20. Pokud je organismus schopen si je sám vytvářet, hovoříme o fermentech nebo hormonech. Nejznámější a asi nejvíce chemicky vyráběný a používaný vitamín je kyselina askorbová, vitamín C, roční produkce několik tisíc tun. I když se tento vitamín původně používal k léčbě nemoci námořníků skorbut (kurděje), postupem času se zjistilo, že dokáže podpořit všechny životní procesy. V dnešní době mnozí lidé denně polykají nebo si píchají velké množství tohoto vitamínu. Na rozdíl od jiných vitamínů se zdá, že kyselina askorbová nevyvolává hypervitaminózu (nemoc z nadbytku vitamínu/. Ovšem zjistilo se, že u těhotných žen je nebezpečí potratů, když například užívají po tři dny 6 gramů kyseliny askorbové (Selecta 18, 1976, str. 6). Již velmi brzy se začala věda zabývat otázkou, zda od roku 1934 uměle vyráběná kyselina askorbová má zcela stejné účinky jako odpovídající množství přirozeného nositele vitamínu (pomerančová a citrónová šťáva, zelenina, šípek). Tady se projevila skutečnost projevující se u všech vědeckých zkoumání, totiž že na způsobu položení otázky záleží, jaká bude odpověď : Srovnáme-li ovšem účinek vůči uměle vytvořenému nedostatku vitamínu C, tak se nedá zjistit rozdíl mezi vypreparovanou přirozenou a syntetickou kyselinou askorbovou. Experimentálně vyvolaný symptom opět zmizí, bez ohledu na to, odkud kyselina askorbová pochází. V této souvislosti ale nesmíme přehlédnout tu skutečnost, že pokusy na zvířatech představují velmi často extrémní situaci, od níž nemůžeme očekávat normální reakce. Kromě toho musí být zcela odmítnuto přenášení výsledků z pokusů na zvířatech na lidské procesy. Ke zcela odlišným výsledkům dospěli totiž lékaři, kteří pozorovali opravdu celého člověka za přirozených okolností. Zde existuje rozsáhlá literatura o skutečně objevených rozdílech. Tak informují například Wacholder (Klinische Wochenschrift svazek 21, s. 893, 1942) a také Schweigart (Hippokrates 1955, s. 151) o polárních badatelích a vojácích, kteří vůbec nedostávali čerstvou rostlinnou stravu a i přes vysoké přísuny kyseliny askorbové prokazovali příznaky kurdějí. Teprve když dostali nepatrné množství čerstvých zelených listů jako doplňkovou stravu, došlo k rychlému zlepšení. Prokop (N.Z. Artl. Fortbildung 1960, sešit 6) zkoumal změny lidské krve (nedostatek kyslíku a kvocient zotavení) přísunem vitamínů při normované zátěži a objevil trojnásobně silnější účinek kyseliny askorbové v pomerančové šťávě než v krystalické kyselině askorbové. Stejně tak objevil Dibak 1958, že syntetická kyselina askorbová prokazuje u kurdějí očekávaný účinek jen tehdy, pokud se na počátku nemoci podává citrónová šťáva. H. Schroeder (Munch. Mediz. Wochenschrift 1961, s. 1050) popisuje vlastní pokusy a podobné z roku 1937 (Einhauser) a 1954 54 8.třída Okrajová oblast – Vitamín C (Cass), které ukázaly, že při podávání pomerančové šťávy potřebuje lidský organismus mnohem méně vitaminu C, tzn. více z přijatého zároveň vylučuje, než když totéž množství získá ve formě syntetické kyseliny askorbové. A mohli bychom uvést mnoho dalších podobných případů. Tato zveřejněná zjištění pochopitelně nenechala vědce v klidu a opět se začaly zkoumat látky, které by byly ,,zodpovědné“ za tyto výsledky. Samozřejmě byly také brzy objeveny faktory ,,umocňující“ účinek a faktory ,,spořivé“. Můj dotaz na firmu Hofmann-La-Roche (prvního výrobce kyseliny askorbové) byl následovně zodpovězen: ,,Na základě rozsáhlých pokusů na zvířatech bylo prokázáno, že účinnost syntetické a přírodní kyseliny askorbové při léčbě kurdějí – při použití stejného množství – je absolutně identická. Nedochází tedy k žádnému rozdílu v účinnosti mezi synteticky vyrobenou kyselinou askorbovou a kyselinou askorbovou získanou z přírodních zdrojů. Do té míry přirození nositelé vitaminu C nemají silnější účinek při léčbě kurdějí, než zodpovídá analyticky zjistitelnému obsahu vitaminu C… Na druhé straně je přirozeně nutné pozorovat celkovou účinnost: Zatímco např. citrusové plody obsahují vedle vitaminu C ještě další biologicky aktivní účinné látky, jako např. vitamin P, netýká se to přirozeně čistých preparátů s kyselinou askorbovou. Jen do té míry je účinnost vitaminu C obsaženého v citrusových plodech identická s účinností uměle vyrobené kyseliny askorbové, při stejném množství v mg.“ (Dopis z 9.12.1975) Třetí věta začínající výrazem ,,do té míry“ nám má zodpovědět rozhodující otázku pozorování. Netýká se ale pozorování, nýbrž obsahuje závěr z docela jiných pozorování, totiž z těch, která se zabývají čistou kyselinou askorbovou. Tím pro nás ztrácí platnost. Poslední věty chtějí vsugerovat, že lze jednoznačně vymezit působení čisté kyseliny askorbové z jejího celkového působení, tzn. při onemocnění nebo léčbě, což je často jistě pochybné. Resorpce (vstřebávání) vitaminu A se liší podle druhu rostliny, takže bychom skoro mohli říci, že každá zelenina má svůj vlastní vitamin A! Z toho vyplývá, že údaj o obsahu vitaminu A může být zcela zavádějící, protože čísla jsou srovnatelná jen tehdy, pokud se jedná o stejný zdroj vitamínu. A s tímto zdrojem je předáváno mnoho látkových (analyticky prokazatelných) podmínek, které mohou rozhodujícím způsobem ovlivnit celkový účinek. Ano, provedené řady pokusů poukazují na to, že pravděpodobně existují také takové souvislosti v působení, které vyplývají z dané rostliny a dané situace jako celku a které nevycházejí z analyzovaných hodnot, ale jen ze života. – Tak jako prostřednictvím vitamínů, jako látek, spolupůsobí celistvá původní souvislost, tak je také celistvostí fenomén nedostatku (avitaminóza). Nejen fyziologické mechanismy, nýbrž i životní síly jako takové jsou oslabeny. To se projevuje dokonce také v části životních sil, které jsou dány myšlení k dispozici – jak ukazuje jedna novější práce: ,,Nízká hladina vitamínu C a B12 v krvi ovlivňuje schopnost abstraktního myšlení a schopnost zapamatování. Toto ukazují výsledky odpovídajících testů (Halstead-Reitan und Wechsler). Chronický nedostatek vitamínů ve stravě, který se ale neprojevuje klinickými příznaky, může negativně ovlivnit schopnost myšlení. Vedle výsledků týkajících se nedostatku bílkovin ve výživě toto dokládá, že vliv životního prostředí se odráží na stupni inteligence.“ (J.S. Goodwin et al., J. Amer. Med. Assoc. 249, 1983, str.2917) Narážíme zde na problémy přírodní vědy, která ztrácí smysl pro souvislosti, popř. k nim nepřihlíží nebo je popírá. Zde je jako souvislost chápáno vložení určitého fenoménu do jeho přirozeného prostředí a jeho proměnlivé působení s jinými fenomény. V našem případě to znamená, že kvalita a vlastnosti stravy se nedají zjistit narušením potraviny a analýzou takto pak získaných částí (zlomků), nýbrž přímým pozorováním a popisem různého účinku u rostlin, zvířat a lidí. Pak také uvidíme a budeme moci lépe posoudit údajně neprokazatelné rozdíly mezi stravou, která podporuje zdraví, a stravou, která naopak zdraví neprospívá. Některé počáteční myšlenky obsahuje následující okrajová oblast. 55 8.třída Výživa Okrajová oblast – Výživa ke straně 74 orig. Rostliny rostou a prospívají v určité nevině bez pozemsko-předmětné výživy. Podílí se na životě atmosféry, na počasí, z okolí získávají vodu. A používají vodu tak, jak to činí Země jako celek. Zapojují se do všeobecného vypařování. Rostliny nikdy nepřijímají části jiných živých bytostí a nenarušují je, aby nakonec zase vyvrhly něco na půl zpracovaného (vyjma masožravých rostlin a některých cizopasníků). Jejich život je založen na výstavbě. K jejich ,,výživě“ stačí, že mraky táhnou, že prší a že je vzduch ovívá. Jen místo, na kterém stojí, musí dále existovat. Jestliže je chceme podpořit, tak musíme pracovat jen na místě, tzn. rozvíjet půdu (organické hnojení hnojem a kompostem). Pak se bude rozvíjet i život rostliny. Každá ,,extra“ výživa je neporozumění (chemické zemědělství, umělá hnojiva, pesticidy). Zvířecí výživa se projevuje jako více předmětné, jednostranné otevření se okolí. Korály a jiní nižší živočichové ještě nahánějí vodu do své tělní dutiny a prosívají z ní svou výživu (řasy atd.). Vyhledávají k tomu ovšem speciální místa, studené mořské oblasti, kde se shromažďují hejna mořských raků nebo šneků. Podobně se živí i kachny. Většina vyšších zvířat ale zasahuje cíleně do okolí a vybírá si určité jiné živé tvory např. části rostlin. Přitom býložravci sežerou velké množství potravy, nepříliš důkladně ho stráví a pak ho opět vyloučí. Například v trusu slonů najdeme celé stonky rostlin. Pasoucí se stáda zvířat si sice vybírají místa a ponechávají na travnaté ploše ostrůvky určitých rostlin, ale pasením přece zasahují do nejbližšího okolí, zvláště hovězí dobytek důkladně spase metr po metru. Zcela jinak prozkoumává svůj svět dravá zvěř. Cíleně zaútočí a roztrhá oběť. Svou potravu úplně sežere. Člověk ji ještě navíc důkladně připraví a nově upraví. – K zpracování tohoto tématu je možné nakreslit obrázky: např. škeble, která prosívá vodu, housenka, která za sebou nechává žebro listu, pasoucí se bizon, orel, který se snáší na zajíce. Vzájemné vztahy v okolním světě. Rostlina prospívá díky teplému, vlhkému vzduchu a světlu z okolního světa. Býložravci se přizpůsobují díky své potravě tomuto rytmu bytí a zániku rostlin, dravci zase bytím oněch…S vyživujícím světelným okolím Země se ale prostřednictvím své výživy spojuje – většinou zprostředkovaně pomocí jiných bytostí – každý tvor. Tím proudí k pozemské substanci něco kosmického. Které rostliny to jsou, které toto proudění umožňují? Kvetoucí rostliny je možné rozdělit, jak je známo, do dvou velkých příbuzenských skupin: Dvouděložné, mají síťnatou – neboli zpeřenou žilnatinu a jednoděložné, mají souběžnou žilnatinu. K jednoděložným patří cibulovité rostliny a ještě další rostliny více vodnaté povahy, ale prakticky žádné stromy s tvorbou dřevní hmoty. K dvouděložným patří téměř všechny listnaté stromy. Z každé skupiny pozorujeme jeden speciální druh, který je rozšířen a který je dobře znám dětem. Například můžeme vytvořit obraz kvetoucího ostružiníkového keře obletovaného čmeláky a vedle něho louku s pasoucí se zvěří. Takovýto barvitě vymalovaný obraz je příkladem, kdy proti sobě stavíme trávy a plodící rostliny. Takto to může být s žáky dopředu prohovořeno, takže se vyjádří to podstatné a toto je při plánování a vytváření obrazů samostatně zpracováno. Nenáročná tráva pokrývá Zemi svým zeleným kobercem. Roste v bažinách, na okraji pouští a na hranici věčného sněhu – vlastně všude. Vyživuje velké množství zvířat. Trávy jsou zároveň měkkým polštářem pro zvířecí kopyta i místem, kde se zvířata mohou utábořit. I když už bylo tolik trávy spaseno, přesto od pravěku stále nově roste a poskytuje obživu. Tráva je také pro každé zvíře snadno dosažitelná, neroste na vysokých stromech, ani není pokryta trnitými ostny. Jednotlivé rostliny nevyčnívají z trávníku, zarostou a zakoření. Jednotlivá stébla trávy se ztratí v celém rostlinném společenství, které se přimkne k zemi. Prostor vedle zaujme další stéblo, vedle něho stojí další a tak to pokračuje dále, kam jen lidské oko dohlédne – až k dalekému horizontu ve stepi. Trávy vytvářejí zelené oceány na kontinentech. 56 8.třída Okrajová oblast – Pozorování rostlin Dlouhá květenství trávy přiléhají ke stéblu, jsou jako ono paralelně pruhovaná. Nemají stonek, který by je spolu s rostlinou mohl podržet. Květenství trávy se nerozšiřuje (jako například květy kopřivy), ani nepoletuje. Vše zůstává v linii. Tak vkročí naše noha mezi nechráněná stébla trávy, nemusí prorážet nic takového jako např. v borůvčí střechu z lístků, která odděluje spodní prostor od okolního světa. Ani časté sekání nezabrání trávě v její úpěnlivé snaze růst vzhůru. Častým sekáním trávníku na zahradě se ,,zahubí“ spíše jiné rostliny, které do trávníku nepatří. Nevydrží častý řez a postupně z trávníku vymizí (výjimky: pampeliška, sedmikráska, jetel). Tak se tráva tlačí nezadržitelně pomocí nejjednoduššího pohybu vzhůru, aby se vystavěla vzdušnému okolí. Vítr maluje své houpavé tvary do klesající, lesklé zeleně a vhání do ní v létě pyl. Podzimní vítr se dotýká jednotlivých stébel, která vysoko vzhůru vynáší semena. Dlouhé, tenké trubky jsou duté, lehké jako pírko a přesto ohebné. Nejsou mohutné jako například větve trnky. Přesto se udrží ve vzduchu, teprve sněhová zátěž prolomí tento křehký krov. Jako protiklad může být pozorována ostružina. Její šlahouny vytváří neproniknutelné křoví, které spolu se svým olistěním odděluje svůj vlastní prostor od zemského povrchu směrem vzhůru i do stran. Listy se mohutně rozšiřují do šířky. Na každém listu rozpoznáme pletivo utkané z žilek. Pozorovatel má dojem, jako by se každý list pomocí svého žilkování uzavíral vůči okolnímu světu, jinak než například rovnoběžná vlákna listů trav. Také celá rostlina je hodně členěna: Dole se nachází zdřevnatělé předloňské stonky, nahoře raší malé větve s jemnými bílými květy. Ze vzduchu se snáší včely a čmeláci. Na vrcholcích kvetoucích stonků začínají zrát šťavnaté lesknoucí se plody, vedle toho rostou nové, jemné světle zelené výhonky. Jak monotónní jsou ve srovnání s tím stéblem trávy! Ostružina je mnohem více uzavřena jako samostatný organismus a rozdělena na různé funkce: Sjednocuje například protiklady dřeva a šťavnatých plodů. Zelená část růžokvětých rostlin tvrdne a dřevnatí postupně, naproti tomu rostlina tone v záplavě květů – jejich vůně a barva se liší podle druhu. Ostružina má jako všechny růžokvěté rostliny pětilisté květy. Svým tvarem vytváří geometrický pentagram na rozdíl od šestilistých květů tulipánů, lilie a ostatních rostlin příbuzných trávám. Šesticípá hvězda je tvořena jen dvěma trojúhelníky, je méně uzavřena, na okvětních lístcích a tyčinkách tulipánů je zřetelně vidět rozdělení na dva trojúhelníky. Růžové rostliny se od sebe navzájem hodně odlišují, jsou více individualizované. Trávy naproti tomu si jsou více podobné, vydávají se více okolí svým jednotvárným usilovným růstem. Shrnutí k travám jako zdroji obživy: - Trávy jsou všude rozšířené, přizpůsobivé, vytrvale rostoucí (sekání trávníků). - Vzchází jako jednotlivé rostliny z travní blizny a tyto vytvářejí zemi obepínající zelený háv. Vítr ,,rozhupuje“ obzvlášť pohyblivé trávy a roznáší z nich pyl. - Tím, že jsou jedna ,,čára“ a netvoří rozvětvené stonky, ohyby nebo vnitřní prostory, udržují zemi otevřenou. (Běh vysokou trávou ve srovnání s borůvčím nebo maliním). Tak mají trávy důležitý význam jako pastviny. Vytváří měkký koberec. - Stéblo trávy má paralelní vlákna (nervy), která nevytváří uzavřenou síť. Květům chybí zářivé barvy a vůně. Neexistují jedovaté nebo trnité trávy. Je příznačné, že právě tyto nejjednodušší kvetoucí rostliny (krytosemenné), trávy, které v rostlinné říši navazují na ztvrdlé jehličnaté dřeviny (nahosemenné), poskytují velké množství živé potravy lidem a vyšší zvířecí říši. 57 8.třída Od zrna k mouce Okrajová oblast – Obilí ke straně 77 orig. Obilí Výše rozdělené rostliny se síťnatou žilnatinou, růžokvěté rostliny, keře a stromy poskytují sice šťavnaté bobule a plody, ale jenom jimi by se člověk nenasytil – to by bylo možné jen v ráji. Aby mohl člověk na Zemi pracovat, potřebuje travnaté rostliny, ze kterých byly vyšlechtěny jednotlivé druhy obilí. A většina býložravců žije v neobhospodařovaných travách. Na nejvyšším místě obilné rostliny se vytváří jemně propracované klasy. Jejich pyl je odnášen vzduchem, z tohoto dalekého, kolébajícího se prostoru se vrací v nepatrném množství zpět k rostlině, usadí se na ní a umožňuje, aby na tomto místě pod mnoha schránkami naběhlo nezralé zrno. Zprvu šťavnatá, zelená zrna jsou nakonec teplem léta zpevněna, ,,dopečena“. Tato nejmohutnější část celé viditelné rostliny je nyní jakoby ve stavu beztíže vysoko nesena ve světle a teple a nakonec se snáší k zemi v podobě cenného obilného deště. Následující odstavce o obilí a technice mletí jsou pro tento věk významné jako setkání se se základní výrobou, návštěva mlýna podpoří výuku. Avšak musíme vytušit, zda to nezabere mnoho času na úkor vlastního chemického učiva. Výuka ale nesmí být přesycena naukou o rostlinách, technikou mletí a naukou o výživě, zatímco se žáci chtějí ponořit do chemie a ve vyučování se zcela nepodaří toto očekávání žáků rozšířit na přirozených a řemeslných možnostech učiva. Zralá zrna jsou dost těžká a neplavou, neboť obsahují těžký škrob (P 44). Dešťová voda je nemůže vyzdvihnout, nýbrž zrna klesnou ještě níže, a tak budou moci později dozrát. Většina obilných rostlin odumírá na podzim. Řídí se slunečním rytmem roku; jako například také slunečnice. K obilnému poli nemůžeme přistupovat jako k louce, že bychom ho posekali, sklidili a příští rok nechali zase znovu narůst. Rozmnožování obilí musí vzít člověk do vlastních rukou : Každoročně musí pole zorat a nově osít. Necháme-li obilné rostliny růst divoce na okrajích polí, tak zrna vypadnou a zůstanou ležet v trávě. Jen některá dokáží v trávě vyklíčit a vyrůst. Bez rolníka by obilí za 10 let zmizelo ze Země. – Zlatavé zbarvení zralého obilného lánu, dokonce i když je zatažená obloha, se dá přirovnat snad jen ke krajinám pokrytým pískem; ať již se jedná o světlý pískovcový kámen skal nebo písek na mořské pláži či na poušti. Na žitném zrnu vidíme podélnou rýhu. Na opačné straně rýhy se nachází na špičatém konci zárodek. Špendlíkem se dá vyškrábnout (P 45). Celé zrníčko je pokryto svrasklým obalem. Blanité, vláknité formy, jak se vyskytují u slámy a všech rostlin, nejsou zárukou výživné kvality. U nich se jedná spíše o tvar, než o látku. Teprve když zrno prořízneme nebo prokousneme , objeví se uvnitř tvrdé moučné tělo; je bělavé a pevné, téměř jako roh. Moučné tělo je na rozdíl od zárodku velmi velké. Uprostřed nemá jádro nebo semeno. Zárodek sedí na něm z vnější strany – jako skřítek pod obřím batohem. Oddělíme-li zárodek od moučného těla, tak v živném roztoku může zárodek vytvořit dokonce samostatnou rostlinku; moučné tělo ne, samo o sobě je ,,jalové“. Spolu se zárodkem je ale důležité pro novou rostlinku: Při růstu se rozpouští zevnitř, v půdě zůstane jen prázdná vysátá schrána. Slepice a ptáci se například mohou rovnou živit tvrdým zrnem. Pro prasata ho musíme alespoň rozšrotovat. Naproti tomu člověk ho musí dát nabobtnat do vody, aby změklo. Pak následuje vaření - připravuje se obilná krupice. Když vlhká zrna opražíme, budou křehká a také poživatelná. Ještě jednodušším způsobem, jak tvrdé zrno ,,rozlousknout“ je od pradávna mletí. Ve srovnání například s jablkem nebo bramborem, které můžeme vzít jednotlivě do ruky, roztřídit, mýt, loupat, abychom je připravili k řezu, nemůžeme obilné zrno zpracovávat jednotlivě. K mlácení potřebujeme již přístroj. Jablka můžeme jednotlivě trhat, brambory sbírat, ale zrna nemůžeme jednotlivě vyloupávat. Obilí se tady musí zpracovávat přístroji nebo stroji. 58 8.třída Okrajová část –Mlýny Pravěké mlýny Nejstarším způsobem mletí byly kamenné desky – pravěké mlýny. Obilí bylo rozemleto mezi plochými kameny. Začátečníkovi ale ze stran rychle vypadává. Toto mohou žáci sami vyzkoušet na malých kamenech (P 46). Dalším krokem bylo, že se zrna roztloukala a rozemílala v kamenné prohlubni ,,tlukadlem“. Zde už mlecí plocha není otevřená, nýbrž vytváří dutinu. Mlecí zařízení vytvářelo jeden celek a hodně se zmenšilo. Ohlašuje se soustředění na jeden středový bod. Dalším krokem bylo nahradit lidskou sílu paží zvířaty. Ze starého Egypta jsou dochována vyobrazení mlýnů, které jsou otáčeny otroky nebo osly: Starý egyptský mlýn. Boční pohled, ale mlecí plocha je v průřezu. Od starého římského mlýnu se upustilo, neboť aby se mohlo semleté obilí vyjmout, musel být provoz přerušen a mlecí kámen se musel zvednout. Zde propadalo obilí mezi kuželovitými mlecími plochami (zvonový mlýn nebo mlýn ve tvaru přesýpacích hodin). Starý římský mlýn. Pohled na zvon Mlýn v průřezu U A měly větší mlýny (jako zde vyobrazený) ještě jeden, zde nenakreslený železný čep, který nesl pohybující se kámen G (zvon) pomocí železného můstku připevněného napříč středem pohybujícího se kamene. -----------------------------------------------------P 44 Pokusy s plaváním Diskutujeme s žáky, zda se obilná zrna se svou schopností plavat podobají více kovu a kameni nebo více dřevu. Potom naplníme litrovou sklenici ze 3/4 vodou a vsypeme do ní pořádnou dávku usušených obilných zrn: Téměř všechna (neočekávaně) spadnou ihned na dno. Některá zrna, která se dost nepromočila, plavou. Ponoříme je do vody. Jen několik málo poškozených zůstane plavat nahoře. 59 8.třída Okrajová část – Mlýny P 45 Jednotlivé zrno – Školní pokus Žitné (pšeničné) zrno nakreslíme 1. ze strany rýhy 2. z opačné strany (na jejímž konci je klíček) 3. z téže strany po odškrábnutí klíčku špendlíkem 4. průřez po prokousnutí (rozkrojení) P 46 Středověké mletí – Školní pokus Mezi dvěma plochými hrubými kameny mohou žáci na místě vyzkoušet rozemletí na šrot. Zrní ale většinou vypadne nerozemleté. Středověké vodní a větrné mlýny jsou pěkným obrazem zásahu přírodních sil zemského okruhu do úpravy obilí. Stálý vítr, vanoucí od moře, nebo potok tekoucí z hor, to jsou síly, které zrno ,,rozdrtí na prach“.- Obilí se nasype centrálním otvorem ve středu horního otáčejícího se kamene a je rozemleto a rozdrceno mezi horním a spodním (neotáčejícím se) kamenem. Přitom je na kámen průběžně vsypáváno korčákem, kmitajícím skloněným dnem násypného koše, zavěšeného na kožených pásech. Po každém otočení udeří totiž horní kámen prostřednictvím ramene, které je k němu připevněné, do korčáku. Při mletí je obilí hnáno od středu k okraji – tedy k obvodu. Toto umožňují drážky – řemýže. Ve šrotu jsou také rozemleté klíčky obsahující olej, proto šrot asi po třech týdnech lehce zažlukne. Nahnědlá, vláknitá, šupinatá vnější slupka obilí sama o sobě není potravinou; podobá se slámě, ale společně s ostatními částmi obilného zrna je důležitá. Přesto se brzy začalo s jejím oddělováním. Pokud budeme šrot prosívat pomocí řídce utkaného plátna, nepropadnou nám rozemleté šupiny společně s kousky bílé krupice. Prosijeme pouze jemně namletou bílou mouku. Toto oddělování se provádělo ve starých mlýnech pomocí dlouhé roury z tkaniny (tzv. pytlík), na kterou pravidelně klepalo dřevěné rameno poháněné hřídelkou – toto způsobovalo klapání mlýna. Šrot probíhal pytlíkem. Části slupek společně s krupicí, které v něm zůstaly, se znovu semlely na tmavou mouku; ta byla ještě jednou částečně prosita a zůstaly šupinaté zbytky slupek, tzv. otruby. Ve starých kamenných mlýnech se tedy získávalo jen málo bílé mouky a více tmavé, hůře stravitelné ,,černé mouky“. – Mlýnské kameny z tvrdého pískovce nebo drobnozrnné žuly jsou opatřeny drážkami - řemýži, takže zrno je nejen rozemleto (rozdrceno), nýbrž i rozřezáno mezi okraji drážek. Přibližně každé 4 roky se musí drážky nově vykřesat. Sjížděním ne zcela paprskovitých drážek horního kamene po drážkách spodního kamene je zajištěn pohyb měliva od středu kamene k jeho okraji, takže se mezi kameny nezapříčí. 60 8. třída Okrajová oblast - Mlýny 61 8. třída Okrajová oblast – Zpracování obilí Schéma jednoduchého zpracování obilí. Ve starých vodních a větrných mlýnech probíhaly plodiny touto cestou: obilné zrno mlácení plevy a sláma zrno mletí šrot prosívání málo bílé mouky krupice a otruby nové mletí tmavá mouka Další podrobnosti: H. Gleisberg: Technikgeschichte der Getreidemuhle (Technické dějiny mlýnu na obilí) Verlag R. Oldenburg Munchen* 1956 und VDI Verlag Dnešní mlýny Umělými mlýny byly nazývány válcové mlýny, objevující se asi před 150 lety, tehdy byly na parní pohon. Mělivo bylo mechanicky přepravováno od jednoho mlecího stroje k druhému; takové přepravní zařízení se ve středověku nazývalo ,,umění“. Tímto způsobem se získá ze zrna mnohem větší podíl bílé mouky na úkor mouky tmavé. Před mletím jde pšenice do loupačky a kartáčovačky. Loupačka má pevný neotáčivý buben vyrobený z brusné hmoty. Zrno je dovnitř vpuštěno v malých dávkách a točící se lopatky ho kutálí po brusném plášti. Přitom je ubroušena slupka zrna a uražen klíček. Obojí je prosíváním odděleno od kroupy. Vznikají otruby a slouží ke krmení dobytka. Nyní nastává vlastní mletí ve dvou různě rychle běžících kovových válcích s ostrými hranami. Oloupané zrno – kroupa – není na mouku rozemleto hned, nýbrž nejprve přijde na válcové stolice, jejichž válce mají mezi sebou taky široký otvor, že rozemletím vzniká především krupice (tzv. vysévač). Tato krupice není ale stejná. I přesto že je moučné jádro oloupané, má ještě vnější vrstvy, které při prvním mletí odletí, jsou více šupinaté a ploché a je z nich tmavší mouka bohatá na lepek a celulózu; vnitřní část zrna se oproti tomu rozpadne na více zaoblených zrníček. Tato smíchaná krupice jde do tzv. kartáčovačky a je zde na ni vpouštěn proud vzduchu (třídění vzduchem); ve vzduchu začnou vířit ploché vnější části zrna. Z vnitřní čás-ti zrna vzniklá krupice spadne dolů a je hladkými válci dále mleta. Z této krupice vzniká nejbělejší a nejjemnější mouka s nejvyšším podílem škrobu, dříve nazývaná císařská výběrová mouka kvůli jejímu zpracování na královských dvorech. Dnes už o ni není zájem; krupice je jednotně pro-dávána nebo dále mleta. 62 8. třída Okrajová oblast – Zpracování obilí Tuk z klíčků hraje důležitou roli při zalepení mlýna a při trvanlivosti šrotu; obzvláště oves bohatý na tuky zalepí velmi rychle ocelové drážky mlýnku na kávu, jak lze ostatně vyzkoušet. V kamenných mlýnech jsou sice také drážky, jsou ale širší a mělčí a drsný povrch kamene je nepravidelný, takže přilepené mělivo je strženo nově příchozím; také trochu šikmo běžící rýhy horního kamene (viz. str. 116 orig.) udržují šrot v drážkách spodního kamene v pohybu. V moderních válcových stolicích naproti tomu mlezivo musí po otočení válce, který se otáčí kolem vodorovné osy, svou vlastní vahou vypadnout z drážek. To je možné pouze tehdy, pokud je odstraněn tučný lepící se klíček. V ,,umělých mlýnech“ s kovovými válci celý proces probíhá hladce teprve tehdy, když je mouka denaturovaná, tzn. je zbavena slupky a klíčku. Klíček způsobuje zežluknutí šrotu; šrot vydrží asi jen dva týdny, vlastně má být zpracován po dvou hodinách. Jinak je to s moukou: Vydrží, protože je bez klíčku, v suchých prostorách půl roku; nesemleté obilí dva až tři roky. Zpracování zrna ve válcových mlýnech (zjednodušeně) Pšeničné obilné klasy mlácení plevy a sláma zrno (=100 %) loupání otruby = klíček a slupka 20% mělivo mletí krupice a málo mouky nové mletí bílá mouka 75 % (5 % ztrát vzniklých čištěním a sušením) Domácí mlýnky na obilí ke str. orig. 77 Mlýnky: Rozlišujeme mezi ocelí (ušlechtilá ocel), kamenem a bio-keramikou. Ocelové mlecí zařízení je nůž, ocelové kotouče a zařízení ve tvaru pohárku spojeného s kuželem. Nůž není vůbec typický pro obilné mlýnky; jako prototyp jsme si vybrali jednoduchý mlýnek na kávu, protože může být používán jako nouzový pomocník k přípravě müsli. Také přístroje s ocelovými kotouči jsou dále vyvinuté mlýnky na kávu a koření. Vyjma levného prototypu jako pomocníka v nouzi jsou zde zastoupeny další dva přístroje severoněmeckého výrobce, které melou přes ocelové kotouče. „Jádrem“ ocelových mlecích zařízení je pohár propojený s kuželem. Princip je následující: Většinou stabilně stojící pohár je propojen s pohyblivým kuželem; kužel může být nastaven podle toho, jak jemnou mouku si přejeme, více směrem dovnitř (na jemno) nebo více směrem ven (hrubší mletí). Nejznámější jsou systémy s ocelovým mlecím zařízením od Messerschmidta, Jupitera a Zylisse. Jsou snadno ovladatelné a pracují na principu 63 8. třída Okrajová oblast – Chléb „jednoruční obsluhy“; to znamená, že nastavení jemnosti můžeme provádět jednou rukou (ve srovnání se starými způsoby obsluhy, u kterých se jemnost mletí nastavovala zdlouhavě pomocí posuvného šroubu a přítažné matice). Kamenná mlecí zařízení jsou pohárovitá zařízení propojená s kuželem nebo jako kamenné kotouče. U malých mlýnků se upřednostňuje kamenný pohárek a pohyblivý kužel, který se podobá ocelovým zařízením „ pohár s kuželem“. Protože zpracování kamene je nákladné, kamenná mlecí zařízení nemohou nikdy být levnější než mlecí strojky z ocele (výjimka potvrzuje pravidlo, bývá to vět-šinou z důvodu konkurence). Jinak mezi kamennými mlýnky převládají kompaktní přístroje s těžkými kamennými kotouči, které vycházejí ze staré tradice mletí a byly zmenšeny pro domácí účely. To znamená, jeden pevný kámen a druhý pohyblivý, spojený s pohonem, do jejichž středu padá obilí a je rozemleto. Kamenná mlecí zařízení probíhají většinou horizontálně; přesto existují přístroje, jejichž kameny jsou umístěny vertikálně. Protože průměr kamenných kotoučů je většinou 100 mm (ještě lepší je 130 mm nebo více), zůstává rozemílané zrno relativně dlouhou dobu mezi kameny a většinou jemněji rozemleto než v ocelových mlýncích. Bio-keramika jako třetí kategorie mlýnků existuje teprve několik let a to dosud jen od systému Messerschmidt, jen v podobě ,,pohárů“ v provedení podobném jako jsou ocelová mlecí zařízení. Výchozím materiálem je přírodní hlína, která je vytvarována do předvalku a usušena, popř. později při teplotě 2000°C vypálena. Přitom se kužele a poháry během vypalování ,,smrští“ asi o 20 %, takže výroba musí být stále pečlivě kontrolována: přesnost je výhra! Bio-keramika je pevnější než běžná ušlechtilá ocel; výrobce mluví o dalších výhodách: bio-keramika se neodírá, mlecí zařízení pracuje bezprašně a při mletí je kombinováno krájení se strouháním, takže je šetrná ke zpracovávané surovině. Kromě obilí mohou být také zpracována olejová semena, koření,sušené houby atd. Nevýhoda: Bio-keramika se při nepřiměřeném způsobu zacházení může rozbít (také když upadne v kuchyni na dlaždičky). Kromě toho je asi o 120,- DM dražší než jiné jí odpovídající mlecí zařízení z ocele. Přesto se výrobce domnívá, že bio-keramika je mlecí zařízení budoucnosti. Kdo se setká s ,,pravým celozrnným pekařem na šrot a zrno“, nebude moci dříve či později kolem kamenného mlecího zařízení ani projít. Něco stojí, jako všechno na světě, ale přesto se to vyplatí: Nejjemnější těsta vyžadují nejjemnější mouku. Zrno mleté na celozrnnou mouku v kamenném mlecím zařízení se vyznačuje vlněnou strukturou. Chléb Okruh a střed střídavě působí na cestě ke chlebu. Obilí a celá čeleď trav jsou obzvláště otevřené k světelnému a vzdušnému okruhu Země. Příprava pro lidskou stravu spočívá v tom, že tvrdé uzavřené zrno je nově otevřeno: Je semleto. To se názorně projevuje v kamenném mlýně. Zrno se přibližuje k ose mezi mlýnskými kameny a pak putuje rozmělněné na prach odstředivou silou k okraji. Již mlácení je malé rozmělňování klasů na prach. Uhněteme-li z mouky nebo šrotu těsto, tak to, co se tak snadno dalo rozdělit, spojujeme s námahou, vynaloženou při hnětení, dohromady. Brzy dochází ale k dalšímu uvolnění a otevření: těsto kyne. Kvas k tomu potřebný se vyrábí např. tak, že necháme těsto předtím stát na vzduchu. Těsto na vzduchu kyne. Také kvasnice se rozmnožují jen pomocí vzduchu. Opět se tedy jedná o vliv vzdušného okruhu, který těsto otevírá. Následuje pečení, při kterém je těsto opět lehčí a sušší. Horko jakoby pokračuje v letním procesu zrání. Tak jako teplo letního slunce nezralá, vodnatá zelená zrna vysuší a zpevní, tak vykynuté těsto při pečení zhnědne a zase se zpevní. Celozrnná kvalita. Tím, že člověk prostřednictvím mletí a pečení pokračuje v přírodním procesu vlastní rukou, popř. stroji, dochází k možnosti provádět libovolné změny. Tak bylo od středověku proséváno ze šrotu stále větší množství bílé mouky, aby bylo možné vyrábět jemné housky, bílý chléb, koláče a cukrářské výrobky. Celý proces mletí byl pak za posledních 150 let díky mnoha novým strojům tak přeměněn, že je semleta především bílá mouka a téměř žádný šrot; slupka, vnější vrstva obklopující moučné jádro, bohatá na bílkoviny (vrstva lepku), a klíček, obsahující 64 8. třída Okrajová oblast – Škrob tuky, jsou přitom odděleny od zrna a používány ve formě otrub jako krmivo pro dobytek. Bílá mouka, odštěpný produkt, sama o sobě nestačí k výživě. Z vody a celozrnného chleba může člověk být živ, ale z vody a bílého chleba ne. – Při žvýkání zrna musíme vynaložit jistou aktivitu, všechno to musíme vědomě zpracovat. Máme pocit, že ze zrn se postupně uvolňuje v nich obsažená rezerva. A také zjistíme, že zůstaneme déle syti. Naproti tomu bílý chléb je jakoby předžvýkaný, je bez chuti a může být rychle spolknut. Již samotný tento celkový dojem prozrazuje, co stanoví fyziolog: Celková činnost trávicího ústrojí může být u bílého chleba mnohem slabší. Organismus může vykonat jen málo, pracuje jen povrchně. Tímto pojednáním není zamýšleno určovat pravidla výživy, nýbrž má být pouze poukázáno na to, co je při trávení jednotlivých druhů chleba vnímatelné. K tomu patří také to, co jistě každý může na sobě pozorovat, že bílý chléb je vhodný obzvláště tehdy, pokud má vyvolat určitý pocit lačnosti. – Bílým chlebem byla vyvolána potřeba nahradit mletím odstraněné bílkoviny a tuky zvířecími produkty: pomazánka a obložené chleby se staly módou. Snaží se vlastní kořeněnou chuť celozrnného chleba nahradit všemi možnými nápadnostmi. Škrob ke str. 77 Škrob se u nás získává především z obilí a z brambor. Brambory se krájí na strouhacím válci nebo na struhadle s pilovými listy. Musí být rozmačkané nebo nastrouhané, aby škrob mohl být vyplaven z vlákninové kaše (,,strouhanky“). Ta je vymývána na sítech pod proudem vody a vykartáčována. Ve velkovýrobnách jsou zbylé nerozložené cáry pletiva na sítech ještě dále rozemlety ve speciálních mlýncích. Ale také přitom může být získáno jen 90 % škrobu. Sítem protéká tekutina podobná mléku, která se nechá ustát a na ní se pak usadí škrob. Promýváním a odstřeďováním je dále čištěn. - Celé získávání škrobu je založeno na jeho vysoké specifické hmotnosti. Již množství škrobu obsaženého v syrových bramborách je dáno více či méně vysokou specifickou váhou (váha ponoru pod vodou) a dá se takto zjistit. Ve výrobě se vždy vychází z toho, že škrob je těžší než vláknina, bílkovinné vločky atd. a že se při odstřeďování tlačí vždy ke stěně odstředivky.Tento ještě dost vodnatelný škrob (cca. 40 % vody) se dál používá při výrobě dextrinu a škrobového cukru nebo je rozdrcen mezi válci a usušen. Získaný suchý škrob se používá k úpravě tkanin a nití, k úpravě vláken, ke škrobení prádla, jako pojidlo a prostředek k zahuštění. K olemování papíru, v cukrářství a při pečení chleba, při výrobě fotografie jako lepící prostředek a ve slévárně kovů k vystříkání dutých forem. V posledním případě vytváří škrob tenkou vrstvu, která zabraňuje přilepení kovu k odlévací formě. – Jako odpadní produkt zůstává ve škrobárně tzv. cukrová drť, ale i zbytky škrobu (asi 8 % z celkového množství zpracovaného škrobu). Slouží jako krmivo pro dobytek. Pro výrobu škrobu je třeba velké množství vody, dvacetkrát více než je brambor. Probíhá bramborová kampaň, kdy brambory, stejně jako cukrová řepa, musí být zpracovány do prvních mrazů, tzn. asi během tří měsíců. Starší metoda získávání škrobu z brambor je biologická: hlízy se nakrájejí na plátky, nějakou dobu se nechají vylouhovat ve vlažné vodě, pak se hodí na hromadu a ponechají se sama sobě. Přitom se zvýší teplota na 40°C. Postupně brambory ztrácejí svůj tvar, jako při rozkládání kompostu. Mluvíme o biologických změnách v pletivu hlíz (buněčné stěny jsou napadeny). Vzniklá kaše se zpracovává dál jako při mechanickém způsobu. Získávání škrobu ze semen je obtížnější než z podzemních částí rostlin, např. z hlíz. Semena jsou sušší a tvrdší. Vedle škrobu se ze semen uvolňují ještě jiné substance, jejichž specifická váha je velmi podobná škrobu a které musejí být odděleny. Při získávání pšeničného škrobu využíváme pšeničná zrna, pšeničný šrot nebo pšeničnou mouku. K tomu ale nemůžeme používat všechny druhy pšenice. Upřednostňují se takové druhy,které jsou bohaté na škrob, nemají tak vysoký obsah lepku a z nichž se škrob snáze odděluje. Převážně užívané druhy pšenice jsou pšenice obecná (Triticum vulgare), pšenice špalda (Triticum spelta) a tzv. anglická pšenice (Triticum hercidum). 65 8. třída Okrajová oblast – Škrob Nejstarším postupem je kvašení šrotu. Z celého zrna, šrotu nebo mouky se vytvoří kaše, která se rozředí vodou. Tato hmota je nějakou dobu ponechána sama sobě, než nastane kvašení. Nakonec se vytváří povlak z ,,Penicillium glaucum“. Tímto vzniklé organické kyseliny uvolňují lepek. Vypraný škrob je čistý a bílý, zkvašený lepek naproti tomu zapáchá. Kvašení je způsobeno mikroorganismy, které ulpěly na zrně nebo které byly zavlečeny vodou nebo vzduchem; toto kvašení je silně urychleno přidáním kvasnic, kvásku nebo tekutinou, která se předtím podílela na kvašení škrobové kaše. Při dnešních postupech musí být obilí nejprve oloupáno. Přitom odpadnou otruby, do nichž jde klíček, plodový obal, semenný obal stejně jako cenná vrstva aleuronu nacházející se mezi semennou slupkou a moučným tělem. Podíl bílkovin v moučném těle se pak pohybuje mezi 10 – 15 %. Při elsäsském postupu (kvašení oloupaných zrn) jsou oloupaná zrna namočena. Voda se často vyměňuje, aby se zabránilo fermentací a tvoření kyselin. Namáčení trvá v létě 5, v zimě 10 dní. Ke konci se musí zrna rozmačkat prsty. Pak budou zrna mezi válci dobře rozmačkána. Vzniklá tuhá hmota je pak dlouho hnětena pod mírným proudem vody a průběžně kropená. Ke zpracování jedné tuny obili je potřeba asi 10 hodin. Odtékající voda bere s sebou i škrob, lepek zůstává v uhnětené hmotě. Škrobové mléko je dále propíráno a odstřeďováno. Jako levnější varianta tohoto mechanického postupu získávání škrobu je dnes většinou užíván Martinův proces. Oloupané zrno je rozemleto na pšeničnou mouku, z níž je přidáním 40 % i vody vytvořeno těsto. Nechá se stát jednu hodinu. Lepek nabobtná, hmota je dána do stroje, ve kterém je těsto hněteno pomocí žebrovitých válců na žebrovité podložce za stálého přítoku vody. Vedle válců jsou síta, kterými škrobové mléko odtéká. Shromažďuje se pod strojem a je vedeno do usazovací nádrže. Znovu se odděluje škrob a lepek v odstředivkách (Fesca-proces). Přitom je odstředěna suspenze z vodnaté mouky v neperforovaném bubnu. Na stěně bubnu se usadí vnější vrstva škrobu, zatímco lepek se shromažďuje ve vnitřních vrstvách. Ovšem část lepku zůstane v suspenzi. Nože odškrábnou lepek. Na závěr musí být škrob opět pročištěn mytím, prosíváním a sedimentací. Při alkalickém postupu se vytváří z pšeničné bílkoviny roztok pomocí zředěného louhu sodného, aniž by byl přitom zasažen škrob. Tímto způsobem se získá 70 – 80 % kvalitního pšeničného škrobu, zbytek škrobu je znehodnocen. V obchodě je k dostání pšeničný škrob ve formě jemného prášku nebo v beztvarých kouscích, někdy také v oválném tvaru. Je prodáván jako vzduchem čištěný škrob a používá se při úpravě tkanin, ke škrobení prádla, k lepení papíru, k zahuštění tiskařských barev. Lesklý škrob, který se potřebuje při úpravě prádla, obsahuje vedle škrobu ještě několik procent kyseliny stearové,vorvaninu nebo podobné tukové substance, případně také borax. Škrob je v přírodě mnoha rostlinami zadržován jako zásobní látka. Hlavní zásobní orgány jsou výhonky na hlízách (brambory), kořeny, semena (obilí) a plody (banány), ale také jádrové pletivo (ságová palma). Vedle brambor a pšenice se získává u nás škrob také z kukuřice. V Anglii je používán především rýžový škrob. V tropických oblastech je oblíbený ságový škrob (východní Indie) a banánový škrob (Guayana, Brazílie, Jamaika, Kuba, Mexiko, Indie, USA). Slovo Ságo pochází z malajštiny a znamená mouka nebo také chléb v širším slova smyslu. Hlavní oblastí pěstování sága je už staletí Indie a Archipel, v poslední době také Celebes, severní Borneo a poloostrov Malakka. Dříve byly zpracovávány jen divoce rostoucí stromy, dnes existují již kultury ságových palem. Ságo se získává z jádrového dřeva těchto palem. Nejdůležitější ságová palma (Metroxylon) roste v močálových oblastech. Existuje ságo bez trnů (Metroxylon laeve) a ságo se silnými trny (Metroxylon rumphii). Ságové palmy dorůstají výšky 12 m. Jejich kmeny mohou být silné až 1 m. Palma vykvete jen jednou, a to ve stáří 10 – 15 let; potom odumře. Během doby kvetení je podíl škrobu v rostlině největší a strom může být pokácen. Jedna palma produkuje až 4 centy škrobové mouky. Z kořenových nebo kmenových výmladků odumřelého stromu vyroste zase nová palma. Právě v podnebí, které je pro člověka nejméně příznivé, se ságová palma vyvíjí nejlépe. Jsou to tropické močálové rostliny, které milují horké a vlhké klima. 66 8. třída Okrajová oblast – Škrob Ságové močály jsou domovem tropických nemocí. Původní vlastí ságové palmy je východní Indie. – Některé druhy palem cycas jsou nesprávně známy jako ságové palmy, produkují ještě větší množství ,,ságového“ škrobu. Tyto palmy potřebují vlhkou půdu, kvetou v 7. – 8. roce života. V této době se ve kmeni shromažďuje velké množství škrobu. Stromy jsou pak pokáceny, rozřezány na kusy, listy a dřevnatý okraj se odstraní a jádrové dřevo se dobývá dřevěnými háky a roztluče vodou. Takto vzniklá suspenze škrobu se filtruje pomocí rohoží ze stonků a palmových listů, aby se odstranil vláknitý materiál. Další zpracování se skládá z usazování škrobu a jeho promývání. Vlhký škrob se suší na slunci na rohožích a přitom vybledne. Při výrobě perlového sága je koláč škrobu protlačován přes perforovanou desku nebo hrubé síto. Kousky škrobu dopadají na rovnou rohož z tkaniny, kde jsou ručně krouživým pohybem vytvářeny kuličky, jsou sušeny a leštěny. Ságo rozšířené u nás se vyrábí uměle z vlhkého rozehřátého bramborového škrobu popř. ze škrobu ze sladkých brambor. Musa paradisiàsa, nazývaná pisany nebo také banán je velmi stará kulturní plodina, která byla známa už v anglické literatuře za doby Alexandra Velikého. U nás je banán považován zpravidla za ovoce. Při zpracování zelených, nezralých banánů lze získat škrob. V sladkých plodech je tento škrob již přeměněn v cukr. Nezralý plod je oloupán a na slunci vysušen. Tvrdé usušené plody se rozemelou a pak jsou prosívány. Tak se získá mouka příjemné vůně a chutě, která je v domorodých oblastech využívána jako potravina. Má načervenalou barvu a chutná mdle, trochu nasládle. Promýváním vodou z ní lze získat škrob. Ten se vyrábí teprve v místě spotřeby, např. v Anglii. Také z jedlých a koňských kaštanů, pohanky a žita lze získat škrob. Jedlé kaštany jsou zpracovávány převážně v jižní Evropě. Používání koňského kaštanu je problematické, protože získání čistého škrobu je spojeno s vysokými náklady. Přitom hořké, zdraví škodlivé látky, které je nutno odstranit, se hromadí většinou uvnitř v tenké stěně mezi jádrem a semennou slupkou. O používání škrobu a sirupu nebo hroznového cukru z něho vyrobeného jako potravinu (obzvláště pro malé děti) platí totéž, co o cukru, viz. okrajová oblast cukr, zdravotní problémy. 67
