עבודת חקר במדעים

1. הנושא אותו בחרנו לחקור הוא תפיחת בצק שמרים.

   א. שאלות בנושא בצק שמרים:

    ⋅ האם סוג הקמח שמוסיפים לבלילת הבצק עם השמרים משפיע על תפיחת הבצק?

    ⋅ כיצד כמות הסוכר שמוסיפים לבצק השמרים משפיעה על תפיחת הבצק?

    ⋅ האם הטמפרטורה בה נמצא בצק השמרים בזמן התפיחה משפיעה על זמן התפיחה וכיצד?

    ⋅ האם סוג הסוכר שמוסיפים לבצק שמרים משפיע על גודל הבצק המותפח?

    ⋅ כיצד כמות המים שמוסיפים לבצק שמרים משפיעה על התפיחה?

ג. מבוא

בעבודה זו בחרנו להתמקד בהשפעת סוכר על שמרים ועל תפיחת בצק.

שמרים הם יצורים חד תאיים השייכים לקבוצת הפטריות. שמרים ניזונים, נושמים, מתרבים, מפרישים ומתים. השמרים ניזונים מסוכר, קולטים מן הסביבה חמצן ופולטים פחמן דו-חמצני בתהליך הנשימה התאית, וכמו כל היצורים החיים שמרים צריכים מזון בכדי לשרוד.

בני האדם מנצלים שמרים בתהליכי עיבוד מזון בעיקר לצורך ייצור משקאות חריפים ובהתפחת בצק לצורך הכנת מאפים. כשאנחנו מכינים בצק ללחם אנחנו רוצים שהוא יהיה אוורירי, ולשם כך נחוץ לנו “תהליך מייצר בועות”. כדי שזה יקרה אנחנו מוסיפים לבצק שמרים, מספקים להם סוכר ומים ונותנים לבצק לנוח.

השמרים צורכים את הסוכר, הסוכר שהם צורכים עובר תהליך פירוק שנקרא “גליקוליזה”, שבסופו נוצר חומר בשם פירווט (pyruvate). מכאן הפירווט יכול לעבור 2 מסלולים-  לנשום או לתסוס.

המסלול הראשון הוא מסלול תלוי חמצן (אירובי) שבו הפירווט ממשיך לעבור פירוק ושינוי עד למיצויו. התוצרים במסלול זה הם למשל הפקת כמות גדולה של אנרגיה באברון המיטוכונדריה והגז פחמן דו-חמצני.

המסלול השני שמתקיים, בהיעדר חמצן (אנאירובי) נקרא תסיסה. במסלול הזה הפירווט עובר תהליכים שמפרקים אותו בין היתר לאלכוהול ולפחמן דו-חמצני.

את התוצאה אנו יכולים לראות בבועות הנוצרות בבצק.

השמרים אוכלים את הסוכר ופולטים את הגז פחמן דו-חמצני, שגורם לתפיחת הבצק.

סוג הסוכר משנה לתפיחת השמרים. גלוקוז ופרוקטוז הם המשפיעים ביותר. שני סוגי הסוכרים הם חדי סוכר ולכן הם יכולים לעבור את קרום התא הבררני, להיכנס לתא, להיות למקור אנרגיה בתהליך הנשימה התאית ובכך לעזור לתסיסת השמרים. סוכרוז- לא משנה אם מתווסף לבצק סוכר חום או לבן, בסופו של דבר השפעתם תהיה במידה זהה.

קמח- בקמח יש גלוטן. גלוטן הוא חלבון שמצוי בעיקר בדגנים כמו חיטה, שעורה, כוסמין ועוד, והוא זה המקנה להם את היכולת ליצור לחמים ומאפים. הודות לתכונתו הדבקית הוא מאפשר לבצק להתפתח ולייצר רשת חלבון עשירה, שבסופו של דבר יוצרת את המאפה האוורירי. הגלוטן מתפתח עם הלישה, ולכן בצקי שמרים נהוג ללוש זמן ארוך יחסית, מה שמבטיח היווצרות רשת גלוטן שתספק מאפה יציב ואוורירי.

בנוסף, קמח מכיל עמילן, שהוא שרשראות ארוכות של הסוכר גלוקוז. שמרים אינם יכולים לפרק את העמילן ליחידות סוכר בודדות, כיוון שאין להם את האנזים עמילאז, שמפרק עמילן לסוכרים. למרבה המזל, בתהליך טחינת הקמח מגרגרי החיטה נשברות כדוריות עמילן רבות. כשהקמח נרטב, הכדוריות השבורות סופגות מים, ונחשפות לעמילאז שבקמח, המפרק את העמילן לגלוקוז. בכך, מספק גם הקמח את המזון הדרוש לשמרים. מסיבה זו, גם בצקי שמרים ללא תוספת סוכר יתפחו.

תכנון ניסוי:

בניסוי אנו רוצות לבדוק כיצד משפיע הסוכר על תפיחה של בצק שמרים. על מנת לבדוק זאת ניקח 5 כוס מדידה. לכל כוס מדידה נוסיף בצק שמרים שמסתו 180 גרם. ולכל בצק נוסיף כמות סוכר שונה. הגורם המשפיע בכל אחת מקערות הבצק הוא הסוכר. הגורם המושפע הוא בצק השמרים (תפיחתו).

• כוס מדידה 1- 1 כף סוכר

• כוס מדידה 2- 5 כפות סוכר

• כוס מדידה 3- 10 כפות סוכר

• כוס מדידה 4- 15 כפות סוכר

• כוס מדידה 5- בקרה, ללא סוכר

בכל חצי שעה נבדוק את השינוי בנפח של הבצק באמצעות כוס מדידה. לאחר שעתיים  נבדוק את התוצאות הסופיות ולפי כך נסיק מסקנות.

לניסוי זה נערוך 3 חזרות. בשלושת הפעמים נשתמש באותם החומרים ובאותן יחידות המידה.

ניסוי 2- בניסוי 2 קיבלנו תוצאות מדויקות:

מסקנות

מהניסוי ומתהליך החקר, יצאנו עם מסקנות ברורות לגביי השפעת הסוכר על שמרים. ראשית, גילינו שהשערתנו שגויה -כמות סוכר גדולה יותר לא גורמת לבצק לתפוח יותר אלא מעכבת את תפיחתו. בנוסף, סוכר (סוכרוז) לא משמש כמקור מזון לשמרים אלא משמש לטעם ומרקם וכמות גדולה ממנו בשילוב עם השמרים מובילה לתהליך האוסמוזה שמייבש את תאי השמרים והורג אותם. הגלוקוז הוא שמשמש כמקור מזון לשמרים ובשמרים אין אינזימים המסוגלים לפרק את הסוכרוז לגלוקוז.

בעקבות תוצאות אלו מסקנתנו היא שבצק שמרים תופח בצורה הטובה ביותר ללא סוכר ביתי (סוכר לבן- סוכרוז).

רעיונות להמשך החקר:

• בעקבות חקירתנו את הנושא וביצוע הניסוי, ראינו כי סוכר לבן (סוכרוז) הוא לא המזון המתאים לשמרים. לכן, רעיון להמשך החקר הוא לבצע את הניסוי עם גלוקוז – ניתן יהיה להזריק למספר בצקים כמויות משתנות של גלוקוז וכך לקבל תוצאות מדויקות יותר בהן השמרים אכן משמשים בגלוקוז כמקור מזון ומבצעים בעזרתו תסיסה.

• רעיון נוסף, הוא לבדוק מהי כמות הסוכר הטובה ביותר להמתקת הבצק מבלי לפגוע בתפיחתו. ניתן לעשות זאת באמצעות בדיקת התפיחה של בצק עם כמויות שונות של סוכר בין 0 כפות לכף אחת. מאחר ובניסוי שלנו ניתן היה לראות שהבצק עם כמות סוכר מסוימת שתפח הכי הרבה הוא הבצק עם הכף סוכר.

רפלקציה אישית- נועה

עבודת החקר העשירה את הידע שלי ובעקבותה למדתי הרבה דברים חדשים. אחד הדברים שלמדתי הוא שהוספת סוכר ביתי לשמרים זה בשביל הטעם ולא על מנת להגדיל את התפיחה. בנוסף, למדתי ששמרים הם יצורים חיים שניזונים, מתרבים ונושמים. אלה רק דוגמאות לדברים שלמדתי.

בעבודה היו לנו מספר קשים. אחד מהם היה שהניסוי הראשון לא צלח, שראינו שהניסוי לא הצליח נלחצנו ופחדנו מהמשך החקר. אך, הצלחנו להתגבר על קושי זה למדנו מהטעויות שעשינו בניסוי הראשון  והניסויים שביצענו לאחר מכן צלחו. את העבודה אני והדר הכנו יחד, אך בכל חלק בעבודה הייתה אחת שהייתה יותר אחראית עליו, אני על שלבי הניסוי והדר על החקר המידעי. עבודת הצוות בינינו הייתה טובה, התגברנו יחד על הקשיים והבעיות, חלוקת העבודה הייתה טובה וברורה ועמדנו בזמנים.

השקענו בעבודה, עבדנו בשיתוף פעולה, השקענו והקדשנו לעבודה זמן רב ולבסוף הצלחנו.

ביבליוגרפיה

• • השתלמות בשלומי- פורסם על ידי גלי כהן דינר ב-11.2013 http://hamoragaliatshlomi.blogspot.co.il/2013/11/3.html

•  פאולין שובל- פורסם על ידי פאולין שובל בתאריך 5.8.2013 http://www.paulineshoval.com/category/%D7%9E%D7%94-%D7%96%D7%94-%D7%A9%D7%9E%D7%A8%D7%99%D7%9D

מרכז ארצי למדע וטכנולוגיה לבית הספר היסודי פורסם על ידי המרכז לחינוך מדעי וטכנולוגי  בשנת תשע”א http://storage.cet.ac.il/CetForums/Storage/MessageFile s/7250/88795/Forum88795M98I0.pdf

• על השולחן מאת ענת סלע בתאריך 16 בדצמבר 2015 http://www.hashulchan.co.il/article/%D7%94%D7%9B%D7%9C-%D7%A2%D7%9C-%D7%A9%D7%9E%D7%A8%D7%99%D7%9D/

• ביוטכנולוגיה במטבח – מכון דוידסון למדע וטכנולוגיה – ד”ר ארז גרטי 24 בפברואר, 2014

• http://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life _sci/%D7%91%D7%99%D7%95%D7%98%D7%9B%D7%A0%D7%95%D7%9C%D7%95%D7%92%D7%99%D7%94-%D7%91%D7%9E%D7%98%D7%91%D7%97

ויקיפדיה ערך התפחה – מפרסם ותאריך אינם ידועים https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%AA%D7%A4%D7%97%D7%94

•  Easy Bio – מפרסם ותאריך אינם ידועים http://www.easybio.co.il/biology-questions-in.asp?num=220

מדע בצלחת – מפרסם אינו ידוע – תאריך פרסום ב- 1032013

• https://scienceinmyplate.com/2013/03/10/%D7%A2%D7%9C-%D7%A7%D7%A6%D7%94-%D7%94%D7%9E%D7%96%D7%9C%D7%92-%D7%AA%D7%A4%D7%A7%D7%99%D7%93-%D7%94%D7%A1%D7%95%D7%9B%D7%A8-%D7%91%D7%9E%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%9D/

עוגיו.נט – תאריך הפרסום והמפרסם אינם ידועים

• http://www.oogio.net/triple_chocolate_kruntz /

מדע בצלחת – מידע על בצק שמרים – פורסם ב- 6112015

• https://scienceinmyplate.com/2015/11/06/%D7%A2%D7%9C-%D7%A7%D7%A6%D7%94-%D7%94%D7%9E%D7%96%D7%9C%D7%92-%D7%A9%D7%90%D7%9C%D7%95%D7%AA-%D7%91%D7%A6%D7%A7-%D7%A9%D7%9E%D7%A8%D7%99%D7%9D/