Laktosefri mælk: laktasens aktivitet målt med glukose og CO2
Laktosefri mælk laves ved at tilsætte enzymet laktase, som spalter mælkesukker til glukose og galaktose. Eleverne tilsætter laktasedråber til en laktoseopløsning og til mælk og følger glukosedannelsen over tid med teststrimler ved forskellige temperaturer. I anden del viser de med gær og en CO2-sensor, at gær ikke kan bruge laktose, men godt kan bruge den, når laktasen har spaltet den.
Hvordan afhænger laktasens aktivitet af temperaturen, og kan gær forgære laktose, når den er spaltet af laktase?
Det skal I bruge
| Vare | Varenr. | Antal og formål |
|---|---|---|
| Lactose (300 g) | 890700-3 | Laktose, ca. 10 g pr. gruppe |
| Glukose, 500 g | 810200-2 | Glukose, til kontrol og standarder |
| Teststrimler, glukose | 460000 | Ca. 15 strimler pr. gruppe |
| CO2-sensor, trådløs (PASCO PS-3208) | PS-3208 | 1 pr. gruppe (del 2) |
| Temperatursensor, trådløs (PASCO PS-3201) | PS-3201 | 1 pr. gruppe, til vandbadet |
| Erlenmeyerkolbe 250 ml (12 stk.) | 101020 | 2 pr. gruppe (del 2) |
| Reagensglas 20×150 mm (10 stk.) | 104000 | 6 pr. gruppe |
| Mikropipette, justerbar, 100-1000 µl | 308134 | 1 pr. gruppe |
| Bægerglas 400 ml (8 stk.) | 100031 | 2 pr. gruppe, som vandbade |
| Måleglas 100 ml (2 stk.) | 103530 | 1 pr. gruppe |
| Elkedel 1,7 liter | 005020 | 1 til klassen |
| Beskyttelsesbriller, komfort | 910020 | 1 pr. elev |
| SPARKvue 5 (gratis download) | 900902 | Gratis app til tablet eller computer |
Andet udstyr: laktasedråber (fås på apoteket eller i supermarkedet); letmælk og laktosefri mælk til sammenligning; tørgær; isterninger og varmt vand til vandbade ved ca. 5, 20, 37 og 60 °C; reagensglasstativ og stopur; tablet eller computer med SPARKvue.
Sikkerhed
Forsøget bruger fødevarer og ufarlige stoffer, men intet må smages eller drikkes i laboratoriet. Varmt vand fra elkedlen kan give skoldning: bland vandbadene forsigtigt. Brug beskyttelsesbriller, når I arbejder med opløsninger i reagensglas. Rester kan hældes i vasken, og gæren kan smides ud med restaffaldet.
Sådan gør I
- Lav en 5 % laktoseopløsning (5 g laktose i 100 ml lunkent vand). Test opløsningen, mælken og den laktosefri mælk med en glukosestrimmel, og notér farven.
- Lav vandbade ved ca. 5, 20, 37 og 60 °C, og kontrollér temperaturen med temperatursensoren. Stil et reagensglas med 5 ml laktoseopløsning i hvert vandbad i et par minutter.
- Tilsæt 2 dråber laktase til hvert glas, bland, og start stopuret.
- Dyp en glukosestrimmel efter 1, 2, 5 og 10 minutter, og aflæs koncentrationen på farveskalaen (mg/dl). Notér i skemaet.
- Gentag ved 37 °C med letmælk i stedet for laktoseopløsning.
- Del 2: Lav to kolber med 50 ml 37 °C laktoseopløsning og 2 g tørgær. Tilsæt 10 dråber laktase til den ene kolbe. Sæt CO2-sensoren i kolben, og log CO2-koncentrationen i 10 minutter. Gentag med den anden kolbe.
- Beregn den initiale hastighed for glukosedannelsen ved hver temperatur, og bestem hældningen på CO2-kurverne med lineær tilpasning.
Med PASCO-sensor
CO2-sensoren (PS-3208) viser gærens CO2-produktion som en kurve, så forskellen mellem laktose med og uden laktase ses tydeligt. Hældningen bestemmes med lineær tilpasning i SPARKvue. Temperatursensoren (PS-3201) bruges til at kontrollere vandbadene, så temperaturen kan angives præcist i resultaterne.
Hvad sker der?
Laktose er et disakkarid af glukose og galaktose. Enzymet laktase (β-galaktosidase) hydrolyserer bindingen mellem dem. Mange voksne danner kun lidt laktase i tarmen, og så når laktosen tyktarmen, hvor bakterier forgærer den og danner gas.
Som andre enzymer arbejder laktase hurtigere, når temperaturen stiger, fordi molekylerne støder oftere sammen. Ved høje temperaturer begynder proteinet at denaturere, og aktiviteten falder. Laktase fra mikroorganismer har ofte optimum mellem 35 og 50 °C. Teststrimlerne reagerer kun på glukose, ikke på laktose eller galaktose.
Bagegær har ikke enzymer til at optage og spalte laktose, men den forgærer glukose og danner CO2. Når laktase er tilsat, stiger CO2-produktionen derfor tydeligt. I mejeriet tilsættes laktase til mælken, og laktosen er spaltet, før mælken kommer i butikken.
Spørgsmål til eftertanke
- Ved hvilken temperatur blev der dannet glukose hurtigst?
- Hvorfor gav den laktosefri mælk udslag på glukosestrimlen?
- Hvorfor dannede gæren kun meget lidt CO2 uden laktase?
- Hvilke fejlkilder er der ved at aflæse farver på en teststrimmel?
- Hvorfor smager laktosefri mælk sødere end almindelig mælk?
Til læreren
Teststrimlerne er semikvantitative, så tal for koncentrationer skal tolkes med forsigtighed. Lav gerne en farvereference med kendte glukoseopløsninger (fx 50, 100, 500 og 1000 mg/dl), så eleverne bliver bedre til at aflæse.
Laktasedråber varierer i styrke mellem mærker. Prøv doseringen af før timen, så glukosen ikke når skalaens maksimum allerede efter et minut ved 37 °C. Mælk giver svagere farveudslag end ren laktoseopløsning, fordi proteiner og fedt dækker strimlen.
Forsøget passer i et forløb om enzymer og fordøjelse og kan kobles til Gæring af sukkerarter, hvor gærens valg af sukker undersøges nærmere. Del 2 kan også laves med tryksensor i en lukket kolbe.
Vejledningen er udarbejdet af LabDidakt. Læreren skal altid selv vurdere sikkerheden ved forsøget i sin klasse og følge skolens retningslinjer og sikkerhedsdatabladene for de kemikalier, der bruges.
