شارح الدرس: كيمياء الطعام | نجوى شارح الدرس: كيمياء الطعام | نجوى

شارح الدرس: كيمياء الطعام الأحياء • الصف الأول الثانوي

في هذا الشارح، سوف نتعلَّم كيف نُجرِي اختبارات كيميائية على الطعام بهدف الكشْف عن وجود السُّكَّر، والنشا، والبروتين، والدهون.

تتكوَّن أجسامنا، وأجسام جميع الكائنات الحية، من جزيئات حيوية. المجموعات الرئيسية للجزيئات الحيوية التي تحتاج إليها الكائنات الحية هي الكربوهيدرات، باعتبارها مصدرًا للطاقة، والبروتينات للنموِّ والإصلاح، والليبيدات للعَزْل، وتخزين الطاقة، وصُنْع الأغشية. وبصفتنا بشرًا، فنحن بحاجة إلى الحصول على مغذِّياتنا من الطعام الذي نتناوله. لكنْ تُوجَد كائنات أخرى، مثل النباتات وبعض البكتيريا، تَصنَع غذاءها بنفسها.

تعريف: الجزيئات الحيوية

الجزيئات الحيوية موادُّ تُنتِجها الخلايا والكائنات الحية.

الجزيئات الحيوية بوجهٍ عامٍّ عبارة عن بوليمرات، وهو مصطلح عامٌّ يُشير إلى جزيء مكوَّن من سلسلة طويلة. تتكوَّن هذه الجزيئات من سلسلة من جزيئات أصغر تُسمَّى المونومرات، وترتبط هذه المونومرات معًا بروابط كيميائية. وسنبدأ بتحديد الوحدات الصُّغرى التي تتكوَّن منها الكربوهيدرات والبروتينات والليبيدات.

تعريف: المونومر

المونومر وحدة جزيئية فرعية صغيرة ترتبط بمونومرات أخرى لتكوين بوليمر.

تعريف: البوليمر

البوليمر جزيء كبير مكوَّن من عدَّة وحدات فرعية متكرِّرة تُسمَّى المونومرات.

كما يتَّضِح في الشكل 1، بوليمرات الكربوهيدرات عبارة عن سلسلة طويلة من مونومرات السُّكَّريات البسيطة. ويُعَدُّ النشا مثالًا على بوليمر كربوهيدرات مكوَّن من عدَّة جزيئات جلوكوز مرتبطة معًا. الخبز مَليءٌ بالنشا، والسبب الذي يجعل مَذاقَه سُكَّريًّا أثناء مضْغه هو أن جزيئات النشا تتحلَّل إلى مونومرات من سُكَّر الجلوكوز بواسطة إنزيمات موجودة في اللعاب.

البروتينات بوليمرات تتكوَّن من سلسلة من مونومرات أحماض أمينية مختلفة مرتبطة معًا. يُوجَد 20 حمضًا أمينيًّا تقريبًا يدخل في تكوين البروتينات في جسم الإنسان، ويُمكن ترتيبها في تشكيلات مختلفة لتكوين مجموعة كبيرة من بوليمرات البروتينات المختلفة.

الليبيدات، التي تُسمَّى أحيانًا ببساطة: الدهون، عبارة عن جزيئات حيوية كبيرة مكوَّنة من وحدات فرعية من الجليسرول والأحماض الدهنية. أحد الأمثلة النموذجية على الليبيدات جزيء ثلاثي الجليسريد الموضَّح في الشكل 1، الذي يتكوَّن من جزيء جليسرول واحد وثلاثة «ذيول» من الأحماض الدهنية. وكما هي الحال بالضبط مع الكربوهيدرات والبروتينات، يُوجَد العديد من الليبيدات التي تحتوي على تركيبات مختلفة من الجليسرول والأحماض الدهنية. الدهون مجموعةٌ فرعيةٌ من الليبيدات تكون صُلبة عند درجة حرارة الغرفة، والزيوت مجموعة فرعية أخرى تكون سائلة عند درجة حرارة الغرفة.

وبما أن أجسامنا بحاجة إلى هذه الجزيئات الحيوية بنِسَب ملائِمة لكي تُحافِظ على صحتها، فمِن المُهِمِّ أن نعرف ما الجزيئات التي يحتويها الطعام الذي نتناوله، وأن نعرف مقدار الطاقة التي توفِّرها لنا.

مثال ١: وصْف تركيب الجزيئات الحيوية

أكمل العبارات لوصْف تركيب الجزيئات الحيوية.

  1. يتكوَّن البروتين من العديد من المونومَرات التي تُسمَّى .
  2. يرتبط العديد من جزيئات السُّكَّر، مثل الجلوكوز، معًا لتُشكِّل .
  3. يتكوَّن جزيء الليبيد الأساسي من واحد وثلاثة أحماض دهنية.

الحل

الجزيئات الحيوية جزيئاتٌ طويلة السلسلة مكوَّنة من وحدات فرعية أصغَر مرتبطة معًا. عندما تكون الوحدات الفرعية في الجزيء الكبير عبارة عن نُسَخ متكرِّرة من الجزيء الصغير نفسه، تُسمَّى هذه الوحدات الفرعية مونومرات، ويُسمَّى الجزيء الكبير بوليمر.

الجزء الأول

البروتينات بوليمرات تتكوَّن من سلسلة من مونومرات أحماض أمينية مختلفة مرتبطة معًا. يُوجَد 20 حمضًا أمينيًّا قياسيًّا تقريبًا يدخل في تكوين البروتينات في جسم الإنسان، ويُمكن ترتيبها في تشكيلات مختلفة لتكوين بروتينات مختلفة. يوضِّح الشكل الآتي جزءًا صغيرًا من جزيء بروتين يتكوَّن من وحدات فرعية مختلفة من الأحماض الأمينية.

إذن يتكوَّن البروتين من العديد من المونومرات التي تُسمَّى الأحماض الأمينية.

الجزء الثاني

بوليمرات الكربوهيدرات عبارة عن سلاسل طويلة من مونومرات سُكَّريات بسيطة متكرِّرة مرتبطة معًا. على سبيل المثال، كما نُلاحِظ في الشكل الآتي، عندما يتَّحِد العديد من جزيئات الجلوكوز معًا، فإنها تُكوِّن جزيئًا كبيرًا يُسمَّى النشا.

ومن ثَمَّ، يرتبط العديد من جزيئات السُّكَّر، مثل الجلوكوز، معًا لتُشكِّل كربوهيدرات.

الجزء الثالث

الليبيدات، التي يُشار إليها أحيانًا بالدهون، جزيئاتٌ حيوية كبيرة مكوَّنة من وحدات فرعية من الجليسرول والأحماض الدهنية. ونظرًا لأن الليبيدات لا تتكوَّن من وحدات فرعية متماثِلة، فلا يُمكننا عمليًّا أن نُسمِّيها بوليمرات. من أمثلة الليبيدات الموجودة في الجسم جزيء ثلاثي الجليسريد، الذي يتكوَّن من جزيء جليسرول واحد وثلاثة «ذيول» من الأحماض الدهنية.

وبناءً على ذلك، يتكوَّن جزيء الليبيد الأساسي من جليسرول واحد وثلاثة أحماض دهنية.

طوَّر العُلماء اختبارات طعام للكشْف عن الجزيئات الموجودة في الأطعمة المختلفة. تُجرَى هذه الاختبارات عن طريق إضافة مادة كيميائية معيَّنة إلى عيِّنة الطعام، وملاحَظة تغيُّر اللون الذي يؤكِّد وجود جزيء حيوي مُعيَّن. هذا التغيُّر في اللون، أو أيُّ ملاحَظة أخرى مشابِهة تُشير إلى وجود جزيء ما في الطعام، تُسمَّى نتيجة إيجابية. إذا لم نلاحِظ أيَّ تغيُّر، نقول إن هذه النتيجة سلبية، وهو ما يعني أن الجزيء الحيوي غير موجود في العيِّنة.

سنلقي نظرة على اختبارات الطعام المختلفة لعدد من الجزيئات الحيوية، ونتائجها الإيجابية، ثم نبحث عملية قياس السعرات الحرارية، التي تحدِّد كمية الطاقة في عيِّنة الطعام.

الجلوكوز أحد أمثلة السُّكَّريات المختزِلة. هذا يعني أنه يتضمَّن مجموعة OH مرتبطة بإحدى ذرات الكربون، وهي قادرة على تغيير أو اختزال جزيء آخَر مختلِف. الكربوهيدرات التي تحتوي على حلقة كربون واحدة مثل الجلوكوز تُسمَّى سُكَّريات أحادية، والتي تحتوي على حلقتين تُسمَّى سُكَّريات ثنائية. وتتكوَّن متعدِّدات السُّكَّريات من أكثر من حلقتَيْ كربون. كما أن جميع السُّكَّريات الأحادية وبعض السُّكَّريات الثنائية سُكَّريات مُختزِلة؛ حيث تتشارَك هذه الخاصية نفسها.

يُطلَق على الاختبار الكيميائي المُستخدَم لتحديد وجود السُّكَّريات المُختزِلة، مثل الجلوكوز الموجود في الطعام، اسم اختبار بندكت، وفيما يأتي وصْف خطواته.

خطوات: الكشف عن السُّكَّريات المُختزِلة (مثل الجلوكوز) في عيِّنة طعام

  1. إذا كانت عيِّنة الطعام صُلبة، اسحقْها باستخدام هاون أو مدقَّة.
  2. ضع العيِّنة المسحوقة في أنبوب اختبار ثم أضِفْ بعض الماء.
  3. أضِفْ بضع قطرات من محلول بندكت.
  4. ضع أنبوب الاختبار في حمَّام مائي عند 90C (ملاحَظة: انتبِه لأن الحمَّام المائي سيُصبح ساخنًا جدًّا. يُستخدَم الحمَّام المائي بدلًا من اللهب المباشِر من موقد بنزن لسهولة الحفاظ على درجة حرارة ثابتة باستخدام الحمَّام المائي).
  5. انتظر لمدَّة 8 دقائق على الأقلِّ.
  6. لاحِظ وسجِّل أيَّ تغيُّر في اللون.

النتيجة الإيجابية: إذا كانت العيِّنة تحتوي على جلوكوز (أو أيِّ سُكَّر مُختزِل آخَر)، سيتحوَّل اللون من الأزرق إلى الأخضر، أو الأصفر، أو البرتقالي، أو الأحمر حسب تركيز الجلوكوز، كما هو موضَّح في الشكل الآتي.

النشا أيضًا من الكربوهيدرات، ويتكوَّن من عدَّة جزيئات جلوكوز صغيرة مرتبطة معًا. يُعرَف الاختبار الكيميائي المُستخدَم للكشْف عن النشا في الطعام باسم اختبار اليود، وفيما يأتي وصْف خطواته.

خطوات: الكشف عن النشا في عيِّنة طعام

  1. إذا كانت عيِّنة الطعام صُلبة، اسحقْها باستخدام هاون أو مدقَّة.
  2. ضع العيِّنة المسحوقة في أنبوب اختبار.
  3. أضِفْ بضع قطرات من محلول اليود.
  4. لاحِظ وسجِّل أيُّ تغيُّر في اللون.

النتيجة الإيجابية: إذا كانت العيِّنة تحتوي على نشا، سيتحوَّل اللون من البُنِّي البرتقالي إلى أسود مُزرَقٍّ.

الاختبار الكيميائي للكشْف عن البروتينات في الطعام يُسمَّى اختبار بيوريت، وفيما يأتي وصْف خطواته.

خطوات: الكشف عن البروتين في عيِّنة طعام

  1. إذا كانت عيِّنة الطعام صُلبة، اسحقْها باستخدام هاون أو مدقَّة.
  2. ضع العيِّنة المسحوقة في أنبوب اختبار.
  3. أضِفْ بضع قطرات من محلول بيوريت.
  4. رُجَّ أنبوب الاختبار بعناية للتأكُّد من خلْط العيِّنة والكواشف جيدًا.
  5. لاحِظ وسجِّل أيَّ تغيُّر في اللون.

النتيجة الإيجابية: إذا كانت العيِّنة تحتوي على بروتين، سيتحوَّل اللون من الأزرق إلى البنفسجي.

الليبيدات غير قابِلة للذوبان في الماء؛ حيث لا تختلط المادتان معًا. وبدلًا من ذلك، عادةً ما تُكوِّن الليبيدات طبقة فوق الماء؛ وربما لاحَظتَ حدوث ذلك في حالة زيت الطهي، الذي يحتوي على الكثير من الليبيدات. لكنْ مع ذلك، فالليبيدات قابِلة للذوبان في كحول يُسمَّى الإيثانول؛ حيث تختلط هاتان المادتان معًا. تُستخدَم هاتان الخاصيتان في اختبار المُستحلَب وفي اختبار سودان (4) للكشْف عن وجود الليبيدات في عيِّنة طعام.

في اختبار المُستحلَب، يُضاف الإيثانول إلى عيِّنة طعام تحتوي على ليبيدات، وتذوب الليبيدات في الإيثانول. عند إضافة الماء إلى هذا المحلول، تَظهَر قطرات بيضاء عَكِرة وتنتشر خلال الماء، وهو ما يُسمَّى المُستحلَب. ينفصل المُستحلَب في النهاية إلى طبقات مختلفة؛ بحيث تتكوَّن طبقة عَكِرة من الإيثانول والليبيد فوق طبقة صافية من الماء.

محلول سودان (4) غير قابِل للذوبان في الماء أيضًا، لكنه قابِل للذوبان في الليبيدات، وهو ما يُعطيها صبغةً برتقالية حمراء إذا وُجدت في عيِّنة.

تعريف: المُستحلَب

المُستحلَب خليطٌ من سائلين لا يختلطان عادةً؛ حيث يحتوي أحد السائلين على مُعلق من جسيمات صغيرة من السائل الآخَر.

خطوات: الكشف عن الليبيدات في عيِّنة طعام

اختبار المُستحلَب:

  1. إذا كانت عيِّنة الطعام صُلبة، اسحقْها باستخدام هاون أو مدقَّة.
  2. ضع العيِّنة المسحوقة في أنبوب اختبار.
  3. أضِفْ 2 cm3 من الإيثانول إلى عيِّنة الطعام.
  4. رُجَّ أنبوب الاختبار بعناية للتأكُّد من خلْط العيِّنة والكواشف جيدًا.
  5. اترك المحلول لمدَّة دقيقة حتى يستقرَّ.
  6. أضِفْ 2 cm3 من الماء المقطَّر إلى المحلول.
  7. لاحِظ وسجِّل أيَّ تغيُّر.

النتيجة الإيجابية: إذا كانت العيِّنة تحتوي على ليبيدات، سيتكوَّن مُستحلَب أبيض.

اختبار سودان (4):

  1. إذا كانت عيِّنة الطعام صُلبة، اسحقْها باستخدام هاون أو مدقَّة.
  2. ضع العيِّنة المسحوقة في أنبوب اختبار.
  3. أضِفْ محلول سودان (4) إلى العيِّنة.
  4. رُجَّ أنبوب الاختبار بعناية للتأكُّد من خلْط العيِّنة والكواشف جيدًا.
  5. لاحِظ وسجِّل أيَّ تغيُّر في اللون.

النتيجة الإيجابية: إذا كانت العيِّنة تحتوي على ليبيدات، سيَصبِغها محلول سودان (4) بلون برتقالي مُحمَرٍّ.

مثال ٢: توضيح الجزيئات الحيوية المكوِّنة للطعام من خلال اختبارات الطعام

اختُبر صفار البيض للكشْف عن مجموعات الغذاء المكوِّنة له، وفيما يأتي النتائج.

الكاشف المُضاف/الاختباراليودبندكتبيوريتالمُستحلَب
النتيجةبرتقاليأزرقبنفسجيطبقة مُستحلَب بيضاء

وفقًا لهذه النتائج، أيُّ الاستنتاجات الآتية هو الاستنتاج الصحيح حول الجزيئات الحيوية الموجودة في صفار البيض؟

  1. يحتوي صفار البيض على النشا والسُّكَّريات والبروتين والدهون.
  2. يحتوي صفار البيض على الدهون والبروتينات، ولكنْ لا يحتوي على النشا ولا السُّكَّريات.
  3. يحتوي صفار البيض على السُّكَّريات والبروتينات، ولكنْ لا يحتوي على النشا ولا الدهون.
  4. يحتوي صفار البيض على السُّكَّريات والنشا، ولكنْ لا يحتوي على البروتين.

الحل

يُمكن تحديد الجزيئات الحيوية المختلفة الموجودة في عيِّنات الطعام باستخدام اختبارات الطعام.

للكشْف عن النشا، يُضاف محلول اليود. في حالة وجود نشا، يتغيَّر لون العيِّنة من البرتقالي إلى الأسود المُزرَقِّ.

للكشْف عن السُّكَّريات المُختزِلة مثل الجلوكوز، يُضاف محلول بندكت. في حالة وجود الجلوكوز، يُمكن ملاحَظة تغيُّر اللون من الأزرق إلى الأخضر، أو الأصفر، أو البرتقالي، أو الأحمر حسب تركيز السُّكَّريات في العيِّنة.

للكشْف عن البروتينات، يُضاف محلول بيوريت. في حالة وجود البروتينات، نلاحِظ تغيُّر اللون من الأزرق إلى البنفسجي الفاتح.

وللكشْف عن الليبيدات، التي تُسمَّى أحيانًا الدهون، يُضاف الإيثانول إلى عيِّنة الطعام لإذابة الليبيدات، ثم يُضاف الماء المقطَّر إلى المحلول؛ وهذا يُسمَّى اختبار المُستحلَب. في حالة وجود ليبيدات في عيِّنة الطعام، يتكوَّن مُستحلَب أبيض ينفصل في النهاية إلى طبقة بيضاء عكِرة مميزة فوق طبقة من الماء الصافي.

ظلَّت عيِّنة الطعام هذه برتقالية بعد إضافة اليود، وهو ما يدلُّ على عدم وجود نشا. وظلَّت زرقاء عند إضافة محلول بندكت، إذن لا تُوجَد سُكَّريات مُختزِلة بسيطة مثل الجلوكوز. لكن اللون تغيَّر إلى البنفسجي عند إضافة محلول بيوريت؛ لذلك فهي تحتوي بالفعل على بروتين. وتكوَّنت طبقة مُستحلَب بيضاء عند إجراء اختبار المُستحلَب؛ أيْ إنها تحتوي على دهون.

إذن الإجابة الصحيحة هي (ب): يحتوي صفار البيض على الدهون والبروتينات، ولكنْ لا يحتوي على النشا ولا السكريات.

يُمكن تلخيص اختبارات الطعام الرئيسية في الجدول 1 الآتي، ويتضمَّن ذلك المحاليل الكيميائية التي يجب إضافتها، وإذا ما كانت الاختبارات تتطلَّب حمَّامًا مائيًّا أم لا، والنتيجة الإيجابية التي نلاحِظها في حالة وجود الجزيء الحيوي. تذكَّر أنه في حالة عدم وجود الجزيء الحيوي، الذي يكشف عنه كلُّ مركَّب كيميائي، في عيِّنة الطعام، لن يَظهَر أيُّ تغيُّر في اللون (أو مُستحلَب في حالة الليبيدات).

جدول 1: جدول يوضِّح طُرق إجراء اختبارات الطعام والنتائج الإيجابية لكلٍّ منها.

الجزيء الحيوي قيد الاختبارالمحلول المُضاف اسم اختبار الطعامتفاصيل إضافية عن العملية، (مثال: هل تحتاج إلى حمَّام مائي؟) النتيجة الإيجابية إذا وُجد الجزيء الحيوي
الجلوكوز (السُّكَّريات المُختزِلة)بندكتنعم، نسخِّن حتى 90Cيتغيَّر اللون من الأزرق إلى الأخضر، أو الأصفر، أو البرتقالي، أو الأحمر
النشااليودلايتغيَّر اللون من البرتقالي إلى الأسود المُزرَقِّ
البروتينبيوريتلايتغيَّر اللون من الأزرق إلى البنفسجي
الليبيدات (الدهون)اختبار المُستحلَبلا، لكن يُضاف إيثانول وماء إلى العيِّنةيتكوَّن مُستحلَب أبيض فوق طبقة الماء
الليبيدات (الدهون)سودان (4)لايتغيَّر اللون من شفاف إلى برتقالي مُحمَرٍّ

مثال ٣: توضيح الجزيئات الحيوية المكوِّنة للطعام واختبارات الطعام

أكمل الجدول لتوضيح الجزيء الحيوي الذي يَجري الكشف عنه، واسم الاختبار.

الجزيء الذي يَجري الكشف عنهالنشا2البروتين4
اسم الاختبار/الكاشف1اختبار الإيثانول/المُستحلَب 3محلول بندكت

الحل

يُمكن تحديد الجزيئات الحيوية المختلفة في عيِّنات الطعام باستخدام اختبارات الطعام المختلفة. للكشْف عن النشا، يُضاف محلول اليود. في حالة وجود نشا، يتغيَّر لون العيِّنة من البرتقالي إلى الأسود المُزرَقِّ. وللكشْف عن الجلوكوز (السُّكَّريات البسيطة)، يُضاف محلول بندكت. في حالة وجود الجلوكوز، يُمكن ملاحَظة تغيُّر اللون من الأزرق إلى الأخضر، أو الأصفر، أو البرتقالي، أو الأحمر حسب تركيز السُّكَّريات في العيِّنة. للكشْف عن البروتينات، يُضاف محلول بيوريت. في حالة وجود البروتينات، نلاحِظ تغيُّر اللون من الأزرق إلى البنفسجي. للكشْف عن الدهون، يُضاف الإيثانول والماء، وهذا يُسمَّى اختبار المُستحلَب. في حالة وجود الدهون، تتكوَّن طبقة مُستحلَب بيضاء فوق طبقة من الماء.

ومن ثَمَّ، الإجابات الصحيحة هي:

  1. اليود
  2. الليبيدات
  3. بيوريت
  4. السُّكَّريات

قياس السعرات الحرارية للطعام عملية تُستخدَم لقياس الطاقة الموجودة في الطعام.

والمِسْعَر الحراري هو الأداة المُستخدَمة لتحقيق ذلك. حيث يعمل من خلال حرق عيِّنة من الطعام أسفل وعاء يحتوي على حجم معيَّن من الماء. أثناء احتراق الطعام، تتحرَّر الطاقة الكيميائية الموجودة في الطعام وتتحوَّل إلى طاقة حرارية يمتصُّها الماء، وهو ما يؤدِّي إلى تسخينه.

من خلال قياس درجة حرارة الماء في بداية ونهاية العملية وحساب الفرق بين الدرجتين، يُمكن تقدير كمية الطاقة المنتقلة إلى الماء. كلما زاد التغيُّر في درجة حرارة الماء، زاد مقدار الطاقة التي احتوتها العيِّنة في البداية. نستطيع أن نقدِّر كمية هذه الطاقة بمعلومية التغيُّر في درجة حرارة الماء وكتلة كلٍّ من الماء وعيِّنة الطعام، باستخدام المعادلة الآتية.

معادلة: حساب مقدار الطاقة المتحرِّرة في تجارب قياس السعرات الحرارية للطعام

.4.2×()×()()=()CggJارعدراارةاءاماماارةام

تُقدَّر الطاقة المتحرِّرة من الطعام لكلِّ جرام باستخدام عدَّة قياسات مختلفة.

إحدى القِيَم التي يجب قياسها كتلة الماء في المِسْعَر؛ حيث نحسب الطاقة اللازمة لتغيير درجة حرارة هذه الكتلة المحدَّدة من الماء.

ارتفاع درجة حرارة الماء يمثِّل كمية الطاقة المنتقلة من الطاقة الكيميائية في عيِّنة الطعام إلى هذه الكتلة من الماء في المِسْعَر. كلما زادت درجة حرارة الماء، زاد مقدار الطاقة المنتقلة إلى الماء.

القيمة المُعطاة، 4.2، تساوي السعة الحرارية النوعية للماء، وهي مقدار الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة 1 kg من الماء بمقدار 1C.

تُضرَب هذه القِيَم الثلاث معًا لحساب الطاقة الكلية المتحرِّرة من الطعام. ثم نقسم القيمة الناتجة على كتلة عيِّنة الطعام المُستخدَمة؛ حيث تطلب منَّا المعادلة إيجاد الطاقة المتحرِّرة لكلِّ جرام من الطعام.

فيما يأتي توضيح بسيط لكيفية إجراء قياس السعرات الحرارية للطعام.

خطوات: استخدام عملية قياس السعرات الحرارية لقياس محتوى الطعام من الطاقة

  1. قِس حجمًا معيَّنًا من الماء وضعْه في المِسْعَر (على سبيل المثال 20 mL).
  2. ثبِّت المِسْعَر على حامل باستخدام ذراع ماسك.
  3. قِسْ وسجِّل درجة حرارة الماء في المِسْعَر باستخدام الترمومتر.
  4. اختر عيِّنة من الطعام، وسجِّل كتلتها في جدول النتائج باستخدام ميزان.
  5. ثبِّت الطعام بعناية على إبرة مثبِّتة باستخدام ملقاط.
  6. أشعِل عيِّنة الطعام باستخدام موقد كحولي، واتركها على اللهب حتى تُحرَق بالكامل (ملاحَظة: حاول أن تُبقِي عيِّنة الطعام قريبة من المِسْعَر لكي ينتقل أكبر قدر من الحرارة الناتجة عن احتراق الطعام إلى الماء)
  7. قِسْ وسجِّل درجة حرارة الماء مرَّة أخرى.
  8. كرِّر الخطوات من واحد إلى سبعة باستخدام عيِّنات مختلفة من الطعام، مع التأكُّد من استخدام مياه نقية في كل مرَّة.
  9. احسب الطاقة المتحرِّرة من كلِّ عيِّنة طعام باستخدام الصيغة: .4.2×()×()()=()CggJارعدراارةاءاماماارةام

مثال ٤: وصْف الملاحَظات والأنماط في عملية قياس السعرات الحرارية للطعام

يوضِّح الشكل الآتي إعدادًا بسيطًا لمِسْعَر حراري، وهو أداة يُمكن استخدامها لتقدير كمية الطاقة الموجودة في الأطعمة المختلفة.

  1. ماذا يحدث عندما يحترق الطعام؟
    1. ترتفع درجة حرارة الماء نتيجة لإطلاق الطعام طاقة حرارية.
    2. تنخفض درجة حرارة الماء نتيجة لإطلاق الطعام طاقة حرارية.
    3. تنخفض درجة حرارة الطعام نتيجة لامتصاصه طاقة حرارية.
    4. لا يحدث تغيُّر في درجة حرارة الماء أو الطعام.
  2. أيٌّ من الآتي يَصِف العلاقة بين مقدار الطاقة التي يحتويها الطعام والنتيجة المتوقَّعة؟
    1. كلما قلَّت كمية الطاقة في عيِّنة الطعام، زادت درجة حرارة الماء.
    2. كلما زادت كمية الطاقة في عيِّنة الطعام، زادت درجة حرارة الماء.
    3. لا تُوجَد علاقة بين الطاقة التي تحتويها عيِّنة الطعام، والتغيُّر في درجة حرارة الماء؛ لأنه لا يُمكن نقْل الطاقة الحرارية عبر الهواء إلى الوعاء.

الحل

الجزء الأول

قياس السعرات الحرارية للطعام عملية تُستخدَم لقياس قيمة تقريبية للطاقة الموجودة في الطعام. والمِسْعَر الحراري هو الأداة المُستخدَمة لإجراء هذه العملية. ويعمل من خلال حرق عيِّنة من الطعام أسفل حجم معيَّن من الماء داخل وعاء.

بينما يحترق الطعام أسفل المِسْعَر، تتحوَّل الطاقة الكيميائية الموجودة في الطعام إلى طاقة حرارية (حرارة) يُطلِقها الطعام، وهو ما يؤدِّي إلى تسخين الماء.

ومن ثَمَّ، ترتفع درجة حرارة الماء نتيجة لإطلاق الطعام طاقة حرارية.

الجزء الثاني

من خلال قياس درجة حرارة الماء في بداية ونهاية العملية، يُمكننا تقدير كمية الطاقة التي انتقلتْ إلى الماء. وكلما زاد التغيُّر في درجة حرارة الماء، زاد مقدار الطاقة المنتقلة من عيِّنة الطعام إلى الماء، وزادت كمية الطاقة التي احتوتْها عيِّنة الطعام في البداية.

ومن ثَمَّ، كلما زادت كمية الطاقة في عيِّنة الطعام، زادت درجة حرارة الماء.

لنلخِّص بعض النقاط الأساسية التي تناولناها في هذا الشارح.

النقاط الرئيسية

  • الجزيئات الحيوية مثل الكربوهيدرات، والليبيدات، والبروتينات عبارة عن بوليمرات تتكوَّن من سلاسل طويلة من المونومرات أو الوحدات الفرعية.
  • يُستخدَم اختبار بندكت للكشْف عن وجود سُكَّريات مختزِلة (مثل الجلوكوز) في عيِّنة الطعام.
  • يُضاف اليود إلى عيِّنات الطعام للكشْف عن وجود النشا.
  • يُضاف كاشف بيوريت إلى عيِّنة الطعام للكشْف عن وجود البروتينات.
  • يُستخدَم اختبار المُستحلَب، أو اختبار سودان (4)، للكشْف عن وجود الليبيدات في عيِّنة من الطعام.
  • تُستخدَم المِسْعَرية الحرارية للطعام في قياس قيمة تقريبية للطاقة الموجودة في عيِّنة طعام.

انضم إلى نجوى كلاسيز

شارك في الحصص المباشرة على نجوى كلاسيز وحقق التميز الدراسي بإرشاد وتوجيه من معلم خبير!

  • حصص تفاعلية
  • دردشة ورسائل
  • أسئلة امتحانات واقعية

تستخدم «نجوى» ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. اعرف المزيد عن سياسة الخصوصية