Laboratorio 3:
La
Fermentación
Introducción
¿Por
qué la masa del pan sube cuando se hornea? ¿Qué le da al pan su textura ligera
aereada? ¿Qué limita la concentración de alcohol en la preparación de vino y
cerveza?
Los
principales ingredientes en la preparación del pan son: harina, agua, levadura
y sal. La levadura usa azúcares que se encuentran en la harina y los descompone
en alcohol y dióxido de carbono gaseoso. Las burbujas celdas de aire en la masa
con gas lo cual aumenta el volumen del pan y le da de gas que se forman quedan
atrapadas en la masa y cuando se hornean llenan una textura única.
En los
experimentos que llevaremos a cabo, revisaremos el efecto de tres variables
diferentes sobre la velocidad de la fermentación de la levadura. Las variables
son: temperatura, concentración de azúcar y etanol. En todos los experimentos,
se investigarán el rendimiento del proceso de la fermentación observando la
cantidad de gas CO2 produciendo en cada experimento.
·
Objetivos
·
Comprender el proceso de
fermentación y todos los aspectos relacionados.
·
Analizar qué factores afectan
el proceso de fermentación en cuanto a su rendimiento y duración.
·
Parte A—Efecto de la
temperatura en la velocidad de la fermentación
Materiales
- 1
vaso térmico para usarse como incubadora
- 1
termómetro
- Marcador
- 1
recipiente cónico de plástico pequeño para medir el azúcar (sacarosa)
- 1
recipiente cónico de plástico pequeño para medir la levadura seca
- 2
jeringas con tapa
- 1
vaso pequeño
- Vaselina
y un hisopo
- Revolvedores
- Papel
toalla
- Recipiente
con azúcar (sacarosa)
- Recipiente
con levadura seca
Pregunta
de investigación
¿Cuál
es la temperatura óptima para llevar a cabo la fermentación con la levadura?
La
temperatura óptima para realizar este experimento es de 30-35 °C.
Preparación:
Preparación
de la jeringa:
Saca
el émbolo de la jeringa.
Usa
el hisopo para untar vaselina en el anillo de hule exterior del émbolo.
Regresa
el émbolo a la jeringa y muévelo hacia adentro y afuera hasta que se deslice
libremente. Para revisar si la jeringa está bien sellada, coloca la tapa en la
punta cuando el émbolo está dentro de la jeringa por completo, trata de jalar
el émbolo. El émbolo debe regresar al fondo de la jeringa como un resorte, si
el émbolo no regresa a su posición original, aprieta la tapa de la punta y
vuelve a intentarlo.
Instrucciones
para llenar las jeringas con una cantidad medida de agua o solución:
Sostenga
la jeringa de manera que el émbolo esté presionando hasta el fondo junto a la
punta.
Sumerja
la punta de la jeringa en agua o las soluciones que desea introducir a la
jeringa y jale el émbolo para llenar la jeringa con la cantidad medida del
líquido.
Empuje
el émbolo hacia abajo (con la jeringa sobre el líquido y no dentro de este) y vacíe
la jeringa sacando en líquido y el aire atrapado.
En la
tercera y última vez, jale el émbolo hasta que el anillo de hule de arriba
quede paralelo al volumen marcando en el lado de la jeringa.
Instrucciones para llevar a
cabo este experimento:
Marca
un vaso térmico y un segundo vaso con la temperatura que se te ha asignado para
el experimento.
Vierte
agua caliente al vaso térmico.
Mide
la temperatura con medio del termómetro y ajusta la temperatura requerida,
agregándole agua fría o caliente.
Por
medio de la jeringa, pasa 20 ml de agua del vaso térmico (con la temperatura
adecuada) al segundo vaso de la siguiente manera: llena la jeringa con 10 ml de
agua (según las instrucciones anteriores para llenar la jeringa). Presiona el
embolo de la jeringa y vacía el agua en el segundo vaso. De la misma manera,
pasa otros 10 ml de agua. Revisa que el nivel de agua en el vaso sea de 20 ml.
Vierte
un recipiente cónico pequeño lleno de azúcar en el vaso y revuelve para que se
disuelva el azúcar. Asegúrate que toda la azúcar se disuelva.
Agrega
un recipiente cónico pequeño de levadura al vaso y revuelve bien hasta que la
solución quede homogénea (sin grumos visibles).
Llena
la jeringa con 4ml de la solución que acabas de preparar (según las
instrucciones anteriores para llenar la jeringa).
Coloca
la tapa en la punta de la jeringa, introduce la jeringa en el vaso térmico con
agua, asegurándote que la punta esté dirigida al fondo del vaso.
Revisa
la temperatura del agua en el vaso térmico (la incubadora) cada varios minutos
con un termómetro. Para mantener la temperatura de la incubadora constante,
revísala a ver si es necesario agregar pequeñas cantidades de agua y revuelve.
Durante
30 minutos, a intervalos de 5 minutos, observa el volumen de la jeringa y registra
tus observaciones en la Tabla .
Calcula
el volumen promedio del gas CO2 y regístralo en tu tabla 1.
Tabla
No. 1: Resultados del grupo, volumen de la jeringa en función del tiempo a
temperatura °C.
Nota:
La primera línea de la tabla se refiere al volumen de la solución. Para
calcular el volumen del gas CO2, resta 4ml de cada una de tus observaciones en
cada temperatura. Así, el volumen de CO2 calculando en la primera línea dirá
(4-4=0).
Volumen total de la jeringa (ml)
|
Temperatura del vaso térmico 30 °C
|
||
Tiempo (minutos)
|
Jeringa 1
|
Jeringa 2
|
Promedio
|
0
|
4
|
4
|
4
|
5
|
6
|
5
|
5.5
|
10
|
10
|
10
|
10
|
15
|
15
|
14
|
14.5
|
20
|
15
|
15
|
15
|
Preguntas de discusión:
|
Respuestas:
|
A. ¿Qué provee
alimento para la levadura que pones en la jeringa?
|
Provee sacarosa.
|
B. ¿Qué se forma como
resultado del metabolismo de la levadura?
|
Forma como resultado la fermentación.
|
C. ¿Cómo se llama el
proceso descrito en la pregunta B, anaeróbico o aeróbico?
|
Fermentación,
anaeróbico.
|
D. ¿Cómo cambia el
volumen de la jeringa durante el experimento?
Explica por qué
|
En el experimento, pudimos ver que entre más
baja es la temperatura, el volumen de la jeringa cambia con más velocidad
(más rápida).
|
A. Dibuja una gráfica que muestre los cambios
en el volumen del gas recolectado en función de la temperatura.
|
|
B. Describe cómo el
volumen del gas recolectado cambia en función de la temperatura.
|
|
C. ¿Qué podemos
aprender sobre el volumen de CO2 que se recolecta después de 20 mins y a la
velocidad de la recolección de la fermentación?
|
|
D. ¿Qué le sucedió a
la velocidad de la reacción cuando se cambió la temperatura?
|
Las velocidades de la
reacción cambia por la temperatura, entre más alta es la temperatura es más
lenta la velocidad de la fermentación.
|
E. Basándote en la
información, ¿cuál es la temperatura óptima para llevar fermentación con
levadura?
|
La temperatura óptima que obtuvimos en este
experimento fue de 30°C.
|
F. Basándote en la
información de la clase, ¿cuál es la temperatura óptima para llevar a cabo la
fermentación?
|
Para llevar a cabo
una fermentación la temperatura óptima debería ser un rango de 30-35°C.
|
G. Cambios en la
temperatura influencia la actividad de las enzimas responsables de mejorar el
proceso de la fermentación.
Trata de hacer una
hipótesis por qué el proceso de la fermentación se hace más lento;
a. Temperatura más
bajas de la óptima
b. Temperatura más
alta de las optimas
|
a. Las temperaturas más bajas de las
óptimas que son del rango de 30-35°C, las enzimas responsables puedan que
actúen con dificultad y no logren una buena fermentación.
b. La temperatura más altas de las óptimas
del rango, debilitan las enzimas causando un fallo en la fermentación.
|
PARTE B—Efecto de la concentración de azúcar en la
velocidad de la fermentación.
Pregunta
de investigación
¿Cuál
es la concentración óptima para llevar a cabo la fermentación con la levadura?
La
concentración óptima de para llevar a cabo la fermentación con la levadura es
de 0.1/ml.
Materiales
- 1
vaso térmico para usarse como
- incubadora
- 1
termómetro
- Marcador
- 1
vaso pequeño
- 1
vaso graduado
- 2
jeringas con tapa
- 1
recipiente cónico de plástico pequeño
- para
medir el azúcar (sacarosa)
- 1
recipiente cónico de plástico pequeño
- para
medir la levadura seca
- Vaselina
y un hisopo
- Revolvedores
- Recipiente
con azúcar (sacarosa)
- Recipiente
con levadura seca
- Papel
toalla
Preparación
A. Prepara
una solución de azúcar de 0.1g/1ml como siguiente:
*la
temperatura óptima de la parte A fue _____°C
Escribe
¨Solución de azúcar 0,1g/ml¨ en el vaso precipitado graduado.
- Vierte
agua caliente en un vaso térmico.
- Mide
la temperatura y ajústala por medio de agua fría o caliente y revuelve a
la temperatura óptima como se determinó en la parte A del experimento.
- Vierte
100 ml de agua del vaso térmico al vaso graduado.
- Agrega
7 recipientes cónicos de plástico pequeños llenos de azúcar (10g) al vaso
y revuelve bien hasta que el azúcar se disuelva por completo.
Preparación
de la jeringa:
Repite
las instrucciones de la Parte A del experimento.
Tabla
No. 3: Instrucciones de disolución de la solución de azúcar usando la solución
de azúcar concentrada (0,1 g/ml)
Nota:
el primer experimento servirá como referencia o control.
Concentración
|
Volumen de azúcar solución (ml)
|
Volumen de agua (ml)
|
Concentración final de la solución de azúcar
(g/ml)
|
a
|
0
|
20
|
0
|
b
|
4
|
16
|
0.02
|
c
|
8
|
12
|
0.04
|
d
|
10
|
10
|
0.05
|
e
|
20
|
0
|
0.1
|
Instrucciones
para llevar a cabo el experimento:
Revisa
que tu vaso térmico está a la temperatura óptima. Si no, vuelve a ajustarlo.
Señala
uno de los vasos con la concentración de azúcar que se te pidió xaminar.
Usando
una jeringa, pasa el volumen apropiado de la solución concentrada de azúcar al
vaso de precipitados.
Usando
una jeringa, pasa el volumen apropiado de agua del vaso térmico (incubadora) al
vaso de precipitados. Revuelve bien y revisa que tengas 20 ml de solución en el
vaso de precipitados.
Agrega
un recipiente cónico pequeño de levadura al vaso y revuelve bien.
Llena
la jeringa con 4 ml de la solución que acabas de preparar.
Coloca
la tapa en la punta de la jeringa, y pon la jeringa en el vaso térmico
(incubadora) con agua con la punta hacia el fondo del vaso.
Revisa
la temperatura del agua en la incubadora cada varios minutos con un termómetro.
Si fuera necesario, agrega agua caliente y revuelve cuidadosamente el agua,
para mantener la temperatura constante.
Durante
30 minutos, a intervalo de 5 minutos, observa el volumen total de la jeringa, y
registra tus resultados en la siguiente tabla (no.4)
Calcula
el volumen promedio de la jeringa y regístralo en la Tabla No. 4
Tabla
No. 4: Volumen del CO2 gaseoso en función de la concentración de azúcar a una
temperatura óptima.
Nota:
Para calcular el volumen de CO2 gaseoso producido, resta de tus observaciones
el volumen de la solución en la jeringa. De esta manera, la lectura de la
primera línea mostrará un volumen cero.
Concentración de azúcar 0.1 a 30 °C
|
|||
Tiempo (minutos)
|
Jeringa 1
|
Jeringa 2
|
Promedio
|
0
|
4
|
4
|
4
|
5
|
5
|
5
|
5.0
|
10
|
6.5
|
6.5
|
6.5
|
15
|
7
|
7
|
7.0
|
20
|
9.5
|
9
|
9.25
|
Preguntas de discusión:
|
Respuestas:
|
A. Dibuja una gráfica
que muestre los cambios en el volumen del gas recolectado en función de la
concentración de azúcar.
|
|
B. Describe tus
observaciones ¿cómo cambia el volumen del gas recolectado cambia en función
de la concentración de azúcar .
|
En una mayor concentración de azúcar, la
velocidad de fermentación disminuye.
|
C. ¿Cómo cambia la
velocidad de la fermentación con levadura cuando cambia la concentración de
azúcar?
|
Las concentraciones
altas de azúcar se da una disminución en la velocidad de la fermentación y a
concentraciones bajas se necesita mayor volumen para la fermentación. La
concentración de azúcar debe ser considerada ya que esta afecta la velocidad
de la fermentación.
|
D. Trata de hacer una
hipótesis de por qué el proceso se hace más lento con concentraciones de
azúcares bajas (y con concentraciones excepcionalmente altas?
|
Las concentraciones de azúcar puede que
influyan mucho en la velocidad de la fermentación.
|
E. Trata de hacer una
hipótesis de porqué el proceso se hace más lento con concentraciones más
altas de azúcar.
|
Las concentraciones
altas de azúcar puede que el tiempo de fermentación sea mayor.
|
F. Basándote en tus
observaciones, ¿cuál es la concentración óptima para llevar a cabo la
fermentación con levadura?
|
La concentración óptima de azúcar para la
fermentación con levadura es de 0,1 g/ml.
|
Conclusiones
La
fermentación es una transformación que sufren un gran número de sustancias
orgánicas en determinadas circunstancias. Este proceso lo realiza la levadura y
ha sido utilizado para la producción de alimentos y bebidas durante miles de
años, desde los 6000 a.C. en Sumaria y Babilonia utilizaba la levadura para
producir cerveza y en Egipto lo usaban para la fermentación de masa.
En
este experimento se pudo observar que para la fermentación de la levadura
tienen un rango de temperatura la cual o menor o mayor pueden ser afectadas. Y
en la fermentación con la concentraciones pudimos observar que entre mayor es
la concentración de azúcar la fermentación es mayor.
Anexos
