Das Hühnerei

Das Hühnerei

Experimentalvortrag Referentin: Kathrin Adam

Gliederung

• Allgemein

– Das Ei in der Mythologie

– Aufbau und Zusammensetzung

• Die Schale

• Das Eiklar

• Der Eidotter

• Wissenswertes

• Schulrelevanz

Das Ei in der Mythologie

• Schöpfungsmythen: Ei = Ursprung des Lebens

• finnische Mythologie:

Universum aus 7 Eiern entstanden (6 Gold, 1 Eisen) obere Schalenhälften = Himmel

Eigelb = Sonne Eiklar = Mond

restliche Schale = Sterne

schwarzer Dotter des Eisen-Eis = Gewitterwolke

Allgemein

Aufbau und Zusammensetzung

• Ovale Form

• 0,2 - 0,4 mm dicke poröse Kalkschale (10 %)

• Eiklar (60 %)

• Eidotter (30 %)

• 74 % Wasser

• 13 % Eiweiß

• 12 % Fett

• 1 % Kohlenhydrate

Allgemein

Aufbau des Hühnereis

Allgemein

Die Schale

• Zusammensetzung:

– 95 % CaCO₃

– 2 % Ca₃(PO₄)₂ + Mg₃(PO₄)₂ + MgCO₃ – 3 % organische Substanzen

• Poren

• Schutzfunktion

Versuch 1

Nachweis von CO

in der Eierschale

Die Schale

Carbonat-Nachweis

CaCO_{3 (s)} + 2 HCl(aq) Ca_2+(aq) + 2 Cl^-_(aq) + CO_{2 (g)} + H₂O CO_{2 (g)} + Ba_2+(aq) + 2 OH^-(aq) BaCO_{3 (s)} + H₂O

Die Schale - Versuch 1

Demo 1

Ein Ei - chemisch geschält

Die Schale

Die Schale - Demo 1

Auswertung

CaCO_{3 (s)} + 2 H₃O+(aq) Ca_2+(aq) + CO_{2 (g)} + 3 H₂O

Legen braune Hühner braune Eier?

• Eierfarbe genetisch bedingt

• Braune Eier enthalten Protoporphyrin

Die Schale

Versuch 2

Nachweis von Protoporphyrin

Die Schale

Protoporphyrin

NH N N N H

O H

O OH O

Die Schale - Versuch 2

Auswertung

• UV-Licht regt π-Elektronen an

Grundzustand angeregter Zustand

• angeregter Zustand Grundzustand

Energie in Form von Licht wieder abgegeben Rotfluoreszenz

Die Schale - Versuch 2

Das Eiklar

• Zusammensetzung:

– Wasser: 87,9 %

– Eiweiß (Proteine): 10,6 % – Kohlenhydrate: 0,9 %

– Mineralstoffe: 0,6 % – Fett: 0,2 %

– Vitamin A, E, K, B₁, B₂, B₆ und Folsäure

• Funktion: Schutz und Ernährung des Embryos

Proteine

• Makromolekulare Stoffe

• Wichtig für Organismus

• Kleinste Einheit: Aminosäuren Carboxyl- und Aminogruppe

• Kondensationsreaktion Peptidbindung

• > 100 Aminosäuren

Das Eiklar

N C C O O

R H

H H

H

Peptidbindung

N C CH₂

C H

O SH H O

H

H N C

CH₂ C H

O SH

O H

H

H H₂O

+ ^- N

H C CH₂

C H

O

N C H

CH₂ C H

O SH

SH

~ ~

Das Eiklar

Cystein Cystein

• Fibrilläre Proteine – Aufbau von

Muskeln, Geweben – Bewegung und

Strukturbildung – Lang gestreckte

Moleküle

– H₂O unlöslich

• Globuläre Proteine (Globuline, Albumine)

– Transport, Steuerung

– Regelung, Schutz und Abwehr

– Zum Teil in H₂O löslich

Das Eiklar

Primär-Struktur

• Aminosäuresequenz – Art

– Anzahl

– Reihenfolge

Das Eiklar

Primär-Struktur des Insulins

Sekundär-Struktur

• Räumliche Anordnung (Konformation) der L-Aminosäurebausteine

– α-Helix

• Peptidkette schraubenförmig

• Stabilisierung: H-Brücken

Das Eiklar

Sekundär-Struktur

Das Eiklar

– β-Faltblatt

• Zusammenlagerung gestreckter

Polypeptidketten  Zickzackanordnung

• Stabilisierung: intermolekulare H-Brücken

Tertiär-Struktur

• 3D-Anordnung des gesamten Proteinmoleküls

• Stabilisierung:

– H-Brücken

– Ionenbindungen

– Elektronenpaarbindungen (Disulfidbrücken) – Van-der-Waals-Kräfte

Das Eiklar

Bindungen

Das Eiklar

Quartär-Struktur

• Verknüpfung mehrer Polypeptidketten miteinander

• Teilweise Verknüpfung mit anderen Atomen, Molekülen

Das Eiklar

Quartär-Struktur

Das Eiklar

Quartär-Struktur des Hämoglobins

Versuch 3

Biuret-Reaktion

Das Eiklar

Biuret-Reaktion

N H

C C O H

N H

C H

C O

R' R

R'' R''' OH ^H2O

2 + 4 ^{- 4}

Cu²⁺

C C

N R' H O

C C O H

R N R'''

R''

C C N N

R' H O

C C O H

R R'' R'''

Cu²⁺

2-

N C C O H

N C H

R C O

R'

R'' R'''

N C C O H

N C H

R C O

R'

R''' R''

2-

2

violett

Das Eiklar - Versuch 3

Versuch 4

Nachweis schwefelhaltiger Aminosäuren

Das Eiklar

S

2-Reaktion

Das Eiklar - Versuch 4

O H

S H N C

H C

C O

SH

H R2 R1

H H

N C H C

C O

SH

H R2 R1

H H O

H

N C H C

C O H

R1 R2

H H O

H

+

+

^- ^-

Nachweis des Schwefels

HS^-_(aq) + HO^-_(aq) + 2 Ag⁺_(aq) Ag₂S_(s) + H₂O

Das Eiklar - Versuch 4

Versuch 5

Eiweißfällung durch Metallsalzlösung

Das Eiklar

Auswertung

• Wasserunlösliche Metall-Eiweiß-Verbindung

• Konformationsänderung Denaturierung

• Gerben von Häuten

• Giftwirkung von Schwermetallsalzen

Das Eiklar - Versuch 5

Das Eiklar - Versuch 5

Demo 2

Eiweißverdauung

Das Eiklar

Auswertung

• Verdauung bei Vorhandensein von – Enzym (Pepsin)

– Säure (HCl)

– Temperatur: ~ 40 °C

Enzym: Abbau der Eiweiße zu Polypeptiden

Das Eiklar - Demo 2

Der Eidotter

• Zusammensetzung:

– Wasser: 48,7 % – Eiweiß: 16,6 %

– Fette und Lipide: 32,6 % – Kohlenhydrate: 1 %

– Mineralstoffe (z.B. Fe, Ca): 1 % Cholesterin je 100 g: 1260 mg

• Aufgabe und Funktion:

Ernährung und Bildung des Embryos

Keimscheibe

Nahrungs- (orange) und Bildungsdotter (gelb) Dotterbett

Der Eidotter

Versuch 6

Cholesterin-Nachweis (Liebermann-Reaktion)

O H

CH₃

CH₃

Der Eidotter

Auswertung

O H

CH₃

CH₃

O

O O H⁺

O

O O⁺ H

O C⁺

O O H

O⁺

O O H

O

O O H

O⁺

H R

H⁺ O

O O H

O R +

-

Der Eidotter - Versuch 6

( ) = R

O

O O H

O R

OH CH₃ O

CH₃

O O

H⁺

CH₃

CH₃

- HOAc

+

+

Bildung von verschiedenen Polyenen Reaktionsmechanismus noch ungeklärt

Der Eidotter - Versuch 6

Versuch 7 Verseifung

Der Eidotter

Auswertung

Der Eidotter - Versuch 7

C H₂ O

C H

C H₂

O

O C

C

C R1

R2

R3 O O

O

Na⁺ OH

C H₂ O

C H

C H₂

O

O C

C

C R1

R2

R3 O

O

O OH

OH

OH

Na⁺

+ ³ + ³ + ³

C H₂ O

C H

C H₂

O

O

C R1 O O H

C R2 O O H

C R3 O O H

Na⁺

C

H₂ OH

C H

C H₂

OH

OH

C R1 O O

C R2 O O

C R3 O Na⁺ O Na⁺

Na⁺

+ + ³ +

Wissenswertes

• Der Stempel:

– Haltungssystem:

0 = ökologische Haltung 1 = Freiland

2 = Bodenhaltung 3 = Käfighaltung – Produktionsland

DE = Deutschland AT = Österreich NL = Niederlande

Wissenswertes

Frisch oder alt?

• Schwimmtest (Glas mit kaltem Wasser):

– Sehr frische Eier:

Liegen am Boden

– Frische Eier: Leicht aufgestellt, flaches Ende nach oben

– 2-3 Wochen alt: Senkrecht aufgestellt, Spitze nach oben – > 4 Wochen: Schwimmen oben

Eierzeugung in Europa

(2001)

Insgesamt: ~ 95 Mrd.

• Frankreich: 17,1 Mrd.

• Italien: 16,8 Mrd.

• Deutschland: 14,2 Mrd.

• Großbritannien:11,2 Mrd.

• Niederlande: 11,0 Mrd.

• Spanien: 10,7 Mrd.

Wissenswertes

Pro-Kopf-Verbrauch

• EU: 223 Stück

• Portugal: 150 Stück

• Italien: 269 Stück

• Deutschland: 222 Stück

• Japan: 331 Stück

• China: 260 Stück

• USA: 260 Stück

Wissenswertes

Schulrelevanz (nach G8)

• GK/LK 11G.2:

Kohlenstoffchemie II:

Technisch und biologisch wichtige Kohlenstoffverbindungen

Naturstoffe

• GK/LK 12G.2:

Wahlthema: Angewandte Chemie Nahrungsmittel

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!