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実験

牛乳(ぎゅうにゅう)の秘密(ひみつ)を探(さぐ)る

実験 牛乳(ぎゅうにゅう)の秘密(ひみつ)を探(さぐ)る

牛乳(ぎゅうにゅう)はなぜ白(しろ)い? 身近(みぢか)な疑問(ぎもん)を解決(かいけつ)し、バターまでつくっちゃう、おもしろ研究(けんきゅう)。

牛乳(ぎゅうにゅう)は栄養(えいよう)分(ぶん)に富(と)む食品(しょくひん)だといわれています。バターやチーズが牛乳(ぎゅうにゅう)からつくられることもよく知(し)られています。とすると、バターやチーズの“もと”が牛乳(ぎゅうにゅう)の中(なか)にあるということになります。また、なぜ牛乳(ぎゅうにゅう)が白(しろ)く見(み)えるのか……。不思議(ふしぎ)がいっぱいの牛乳(ぎゅうにゅう)の秘密(ひみつ)にせまってみましょう。

準備(じゅんび)するもの

・牛乳(ぎゅうにゅう)1リットル・温度計(おんどけい)・画用紙(がようし)・木(き)べら・計量(けいりょう)カップ・酢(す)・ジュース・食用油(しょくようあぶら)・スキンクリーム・ふきん・ザル・なべ・氷砂糖(こおりざとう)・小麦粉(こむぎこ)・色(いろ)のついた紙(かみ)

【実験(じっけん)1】牛乳(ぎゅうにゅう)は白(しろ)く見(み)えます。なぜ白(しろ)くみえるのか、考(かんが)えてみましょう。ものが白(しろ)く見(み)えるということは、どういうことなのか、実験(じっけん)してみましょう。

まず、黒(くろ)く見(み)えるものを考(かんが)えましょう。黒(くろ)く見(み)えるということは、白色光(はくしょくこう)(太陽光(たいようこう))をすべて吸収(きゅうしゅう)しているものということにないます。だから、その反対(はんたい)で、白(しろ)く見(み)えるというのは、すべての光(ひかり)を反射(はんしゃ)しているものなのです。では、透明(とうめい)なものはどうかというと、これは光(ひかり)が通過(つうか)しているものになります。この透明(とうめい)なものでも細(こま)かい粒(つぶ)にすると、無数(むすう)の方向(ほうこう)から光(ひかり)を反射(はんしゃ)して白(しろ)く見(み)えるのでしょうか?氷砂糖(こおりざとう)を使(つか)って調(しら)べてみましょう。(液体(えきたい)の実験(じっけん)の前(まえ)に個体(こたい)で光(ひかり)の反射(はんしゃ)などをつかんでいきましょう。)

(1)氷砂糖(こおりざとう)を2、3個(こ)かわいたふきんに包(つつ)み、まないたの上(うえ)にのせ、金(かな)づちでたたいて細(こま)かい粒(つぶ)にくだきます

(2)細(こま)かくなった氷砂糖(こおりざとう)を色(いろ)のついた紙(かみ)の上(うえ)にのせ、くだいていない氷砂糖(こおりざとう)と色(いろ)の感(かん)じを比較(ひかく)します

ーーー細(こま)かくなった氷砂糖(こおりざとう)は、確(たし)かに白色(しろいろ)に見(み)えますね。細(こま)かい粒(つぶ)になると、光(ひかり)をいろいろな方向(ほうこう)にたくさん反射(はんしゃ)して白(しろ)く見(み)えるのです。ところで牛乳(ぎゅうにゅう)も白(しろ)いわけですから、牛乳(ぎゅうにゅう)の中(なか)に光(ひかり)を反射(はんしゃ)する細(こま)かい粒(つぶ)がたくさんふくまれているのでしょうか?

ーーー牛乳(ぎゅうにゅう)は液体(えきたい)です。そうすると、牛乳(ぎゅうにゅう)中(じゅう)には光(ひかり)を反射(はんしゃ)する小(ちい)さい粒(つぶ)があり、液中(えきちゅう)に浮(う)かんでいるということになります。この考(かんが)えが正(ただ)しいかどうか確(たし)かめるため、この考(かんが)えにしたがったモデルを作(つく)ってみましょう。氷砂糖(こおりざとう)を使(つか)うと水(みず)にとけてしまうので、今度(こんど)は水(みず)にとけないものを使(つか)います。

小(ちい)さい粒(つぶ)のモデル→小麦粉(こむぎこ)、液体(えきたい)→水(みず)とします。

コップに水(みず)を8分(ぶん)目(め)ほど入(い)れ、小麦粉(こむぎこ)を大(おお)さじ2はい入(い)れて、よくかきまぜてから、どのように見(み)えるか観察(かんさつ)します。

ーーーまぜると乳白色(にゅうはくしょく)になりますね。このことから、牛乳(ぎゅうにゅう)が白(しろ)く見(み)えるのは「液体(えきたい)の中(なか)に小(ちい)さい粒(つぶ)がたくさん浮(う)かんでいて、この粒(つぶ)が光(ひかり)を反射(はんしゃ)しているためらしい」とわかります。

 

では、これより、牛乳(ぎゅうにゅう)にはこの小(ちい)さな粒(つぶ)の成分(せいぶん)や、そのほかどんな成分(せいぶん)がふくまれているのか調(しら)べていくことにしましょう。

【実験(じっけん)2】バターは牛乳(ぎゅうにゅう)から作(つく)られるとよく聞(き)きます。そこで牛乳(ぎゅうにゅう)の中(なか)にバターのもと、つまり脂肪(しぼう)分(ぶん)がふくまれていることを確(たし)かめてみましょう。

調(しら)べ方(かた)

ふつうの透明(とうめい)な液体(えきたい)は紙(かみ)に垂(た)らしても、かわかすとしみにはなりませんが、油(あぶら)は半透明(はんとうめい)な特有(とくゆう)のしみが残(のこ)ります。この性質(せいしつ)を使(つか)って確(たし)かめてみましょう。

 

(1)まず、牛乳(ぎゅうにゅう)のほかに比較(ひかく)のため、オレンジジュース、食用油(しょくようあぶら)、酢(す)、スキンクリーム(ニベアなど)、水(みず)などを用意(ようい)します

(2)画用紙(がようし)を5㎝四方(しほう)ぐらいに切(き)ったものを、試料(しりょう)の数(かず)だけ用意(ようい)します

(3)画用紙(がようし)の中央(ちゅうおう)に、それぞれの試料(しりょう)を2、3滴(てき)つけてかわかします(スキンクリームは少量(しょうりょう)ぬる)

(4)かわいたら、しみのようすを調(しら)べます

 

ーーー牛乳(ぎゅうにゅう)をたらすと、紙(かみ)に油分(ゆぶん)特有(とくゆう)のしみが少々(しょうしょう)残(のこ)りましたね。比較(ひかく)のために実験(じっけん)した食用油(しょくようあぶら)とスキンクリームも油分(ゆぶん)があるため、特有(とくゆう)のしみが残(のこ)りました。油分(ゆぶん)のない酢(す)、水(みず)はしみが残(のこ)らず、同(おな)じく油分(ゆぶん)のないオレンジジュースは油分(ゆぶん)特有(とくゆう)のしみとはちがう色(いろ)のしみになります。このことから、牛乳(ぎゅうにゅう)には脂肪(しぼう)分(ぶん)がふくまれていると考(かんが)えられます。※クリーム類(るい)には脂分(あぶらぶん)があってもしみができにくいものがあるので、しみができる種類(しゅるい)のものを使(つか)いましょう。

【実験(じっけん)3】牛乳(ぎゅうにゅう)に、あま味(み)の成分(せいぶん)(糖分(とうぶん))がふくまれているかどうかを確(たし)かめてみましょう。

牛乳(ぎゅうにゅう)を自然(しぜん)の状態(じょうたい)(牛(うし)の体温(たいおん)と同(おな)じくらいの38℃くらい)にして、糖分(とうぶん)の有無(うむ)を確(たし)かめてみましょう。

(1)冷蔵(れいぞう)庫(こ)から出(だ)した牛乳(ぎゅうにゅう)を100㎤ほどを小(こ)なべに入(い)れ、火(ひ)にかけ40℃にします。

(2)火(ひ)をとめコップに移(うつ)し、38℃ぐらいになった牛乳(ぎゅうにゅう)の味(あじ)をみます。

 

※注意(ちゅうい):火(ひ)を使(つか)うときには、やけどや火事(かじ)に十分(じゅうぶん)注意(ちゅうい)してください。

 

ーーーかなりあまい味(あじ)がしたはずです。牛乳(ぎゅうにゅう)にはあま味(み)があるのですね。あま味(み)があるということは糖分(とうぶん)がふくまれていることになります。くわしくいうと、あま味(み)のもとは乳糖(にゅうとう)という成分(せいぶん)なのです。

ーーー次(つぎ)に、タンパク質(しつ)には酸性(さんせい)の液(えき)を加(くわ)えると固(かた)まるという性質(せいしつ)があります。この性質(せいしつ)を使(つか)って、牛乳(ぎゅうにゅう)の中(なか)にタンパク質(しつ)があるかどうかを調(しら)べてみましょう。

【実験(じっけん)4】牛乳(ぎゅうにゅう)に酢(す)を加(くわ)えて、牛乳(ぎゅうにゅう)の中(なか)にタンパク質(しつ)があるかどうかを調(しら)べてみます。

(1)牛乳(ぎゅうにゅう)100㎤を小(こ)なべに入(い)れ、中火(ちゅうび)で加熱(かねつ)します。

(2)40℃になったら火(ひ)を止(と)め、酢(す)を10㎤加(くわ)えます。

(3)ゆっくりかきまぜていると、液体(えきたい)部分(ぶぶん)と白(しろ)いモロモロのかたまりに分(わ)かれます

(4)ザルにふきんをしいて、なべに中身(なかみ)をあけ、白(しろ)いかたまりをこし取(と)ります。下(した)にたまる液体(えきたい)もとっておきます。

(5)ふきんのはしをまとめて持(も)ち、かるくしぼるととうふのような白(しろ)いかたまりがとれるので食(た)べて味(あじ)をみます。下(した)にたまった液(えき)についても色(いろ)と味(あじ)を確(たし)かめます。

(6)白(しろ)いかたまりの一部(いちぶ)を広(ひろ)げ、日光(にっこう)によくあててかわかし、その一部(いちぶ)をピンセットなどでつまんで火(ひ)にかざし、こがしてにおいをかぎます。

ーーーこがしたときのにおいはそれほど強(つよ)いものではないのですが、つめや髪(かみ)の毛(け)をこがしたときのにおいに近(ちか)いものだったはずです。それはタンパク質(しつ)をこがしたときに発生(はっせい)する特有(とくゆう)なにおいです。牛乳(ぎゅうにゅう)からとり出(だ)された白(しろ)いかたまりは、カードと呼(よ)ばれるタンパク質(しつ)です。また、下(した)にたまった液体(えきたい)がホエーといわれ、水(みず)にとけるタンパク質(しつ)がふくまれています。

牛乳(ぎゅうにゅう)はなぜ白(しろ)く見(み)えるのか

太陽(たいよう)の光(ひかり)は白色光(はくしょくこう)といわれますが、プリズムを通(とお)すとわかるように7つの色(いろ)をふくんでいます。

赤(あか)いりんごが赤(あか)く見(み)えるのはりんごにあたった光(ひかり)のうち、赤色(あかいろ)だけが反射(はんしゃ)されて目(め)に届(とど)くためです。ほかの色(いろ)は吸収(きゅうしゅう)されてしまうのです。半透明(はんとうめい)な氷砂糖(こおりざとう)を細(こま)かくくだくと、白(しろ)い粒(つぶ)になります。これは、小(ちい)さな粒(つぶ)になった氷砂糖(こおりざとう)の粒子(りゅうし)が光(ひかり)をすべての方向(ほうこう)に反射(はんしゃ)する(乱反射(らんはんしゃ)といいます)からです。

つまり、牛乳(ぎゅうにゅう)が白(しろ)く見(み)えるのは、牛乳(ぎゅうにゅう)の中(なか)に非常(ひじょう)に小(ちい)さい粒(つぶ)がとてもたくさんあるからだということがいえます。

牛乳(ぎゅうにゅう)の成分(せいぶん)

牛乳(ぎゅうにゅう)の中(なか)にある粒(つぶ)のうち、おもなものはタンパク質(しつ)と脂肪(しぼう)です。牛乳(ぎゅうにゅう)の中(なか)の固形(こけい)分(ぶん)はおよそ11%で、野菜(やさい)の固形(こけい)分(ぶん)が5~9%ですから、牛乳(ぎゅうにゅう)は液体(えきたい)のすがたをしていても固形(こけい)分(ぶん)がかなり多(おお)い食品(しょくひん)なのです。牛乳(ぎゅうにゅう)の中(なか)の粒(つぶ)はとても小(ちい)さく、水分(すいぶん)の中(なか)に均質(きんしつ)に浮(う)かんでいます。

牛乳(ぎゅうにゅう)のタンパク質(しつ)の粒(つぶ)はカゼインと呼(よ)ばれ、非常(ひじょう)に小(ちい)さな粒(つぶ)です。脂肪(しぼう)の粒(つぶ)はもう少(すこ)し大(おお)きいのですが、数(かず)はずっと少(すく)ないのです。脂肪(しぼう)を除(のぞ)いた脱脂乳(だっしにゅう)でも、牛乳(ぎゅうにゅう)同様(どうよう)に白(しろ)く見(み)えることから、牛乳(ぎゅうにゅう)の白(しろ)さの原因(げんいん)はタンパク質(しつ)の粒(つぶ)だと言(い)えます。

液中(えきちゅう)にとけている成分(せいぶん)は乳糖(にゅうとう)、タンパク質(しつ)の一部(いちぶ)(ホエータンパク質(しつ))、ミネラルの一部(いちぶ)などです。

「自由(じゆう)研究(けんきゅう)ワークシート」

「自由(じゆう)研究(けんきゅう)ワークシート」をダウンロードして「レポートの書(か)き方(かた)」を参考(さんこう)に実験(じっけん)をまとめてみよう。また「発展(はってん)研究(けんきゅう)」でもっと実験(じっけん)をしてみよう!

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まとめ方(かた)

注意(ちゅうい)

  • 実験(じっけん)の前(まえ)と後(あと)には、食器(しょっき)や手(て)をキレイに洗(あら)いましょう。
  • 食材(しょくざい)や食器(しょっき)は、使(つか)ってよいものか、おうちの人(ひと)に確認(かくにん)しましょう。
  • 火(ひ)を使(つか)う実験(じっけん)は、おうちの人(ひと)とやりましょう。
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