Experimentalvortrag OC04.06.2009Teresa Maria Albrecht

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Chemie am

Frühstückstisch

Experimentalvortrag OC 04.06.2009

Teresa Maria Albrecht

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3

Gliederung

I Einleitung

II Das Frühstück

Rezept 1 - 2 Versuche 1 - 5

Demonstration 1 - 2

III Literatur

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4

I. Einleitung

www.landwirtschaft-mlr.baden-wuerttemberg.de

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5

Fette, Öle

Getreide, Getreide- produkte, Kartoffeln

Gemüse Obst

Milch, Milch- produkte

Fisch, Fleisch, Eier

I. Einleitung

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6

55%

15%

30%

35%

13%

43%

9%

Kohlenhydrate Eiweiß

Fett

Alkohol

I. Einleitung

gesunde Ernährung

Zivilisationskost

(7)

7

I. Einleitung

Leistungskurve

(8)

8

I. Einleitung

Alter in Jahren Energiebedarf in kcal Frauen Männer

15 bis 19 2400 3000

19 bis 25 2200 2600

25 bis 51 2000 2400

51 bis 65 1800 2200

über 65 1700 1900

Richtwerte für den Energiebedarf pro Tag (DGE)

Energiebedarf bei leichter Arbeit (Lehrer, Taxi-Fahrer, Büro, Laborant)

– mittelschwere Arbeit: 600 kcal Zuschlag – Schwerarbeit: 1200 kcal Zuschlag – Schwerstarbeit: 1600 kcal Zuschlag

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9

II. Das Frühstück

Anteil an Gesamt- energiemenge in %

Energiemenge in kcal

1. Frühstück 20 400

Mittagessen 30 600

Vesper 10 200

Abendbrot 20 400

„Spätstück“ 10 200

Summe 100 2000

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II. Das Frühstück

Anteil an Gesamt- energiemenge in %

Energiemenge in kcal

1. Frühstück 20 400

Mittagessen 30 600

Vesper 10 200

Abendbrot 20 400

„Spätstück“ 10 200

Summe 100 2000

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II. Das Frühstück

Lebensmittel Gewicht

Mehrkornaufbackbrötchen 75 g

Toastbrot 20 g

Margarine 5 g

Apfelgelee 10 g

Quark mit frischen Kräutern 20 g

Joghurt (3,5 %) mit 50 g

Brombeeren 25 g

Weizenkleie 3 g

Apfelspalte 15 g

Ei 48 g

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1. Rezept

Apfelgelee

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13

• Rezept:

– Äpfel schneiden, entkernen – 30 min im Wasser kochen – abseihen

– Saft 1 bis 2 Stunden weiterkochen, portionsweise Zucker zusetzen (pro kg Saft 1 bis 1,5 kg Zucker)

– unreife Äpfel besonders geeignet, da Pektingehalt höher – Gelierung wird durch Säuren beschleunigt (Zitrone)

– bei säurearmen Früchten Zusatz von „Opekta“

(3 bis 6 % Pektin)

1. Rezept : Apfelgelee

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14

1. Versuch

Fructosenachweis im Apfel

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15

• Auswertung:

– Glucose: 2035 mg pro 100 g frischer Apfel – Fructose : 5738 mg pro 100 g frischer Apfel

α-D-Fructofuranose D-Fructose β -D-Fructofuranose 1. Versuch: Fructosenachweis im Apfel

OH O

H H

H OH H OH O OH

O

H H O H OH H H O

H OH

O H

H O H OH H H O H

H⁺ oder OH^- H⁺ oder OH^- OH

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16

• Auswertung:

1. Versuch: Fructosenachweis im Apfel

+ H⁺

+ ^{3 H}2O

∆ HO O O

H

+ H⁺ O

OH H O

O C⁺

OH H OH

O

OH H OH O

H

OH O

H

OH

-H⁺

O H

H O H OH H H O H

OH

Resorcin

5-Hydroxymethylfurfural (HMF)

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• Auswertung:

O

OH H OH O

H

OH

+ H⁺ - H₂O

O C⁺

OH H O

H

OH

O H

OH

-H⁺

O

H OH

O

H OH

H

O

OH

O⁺

O

OH O

H OH

Seliwanoff-Farbstoff

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• Schulrelevanz:

– Naturstoffe – Vorkommen, Nachweisreaktionen (LK/GK 11G.2)

– fächerübergreifend mit Biologie – Schülerversuch

• Resorcin: Xn, N

• Salzsäure, c(HCl_(aq)) = 2 mol/L: C

http://www.gefahrstoffdaten.de/f_schule.gif

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2. Versuch

Klebstoff aus Magerquark

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• Auswertung:

– Casein liegt in Form von Calciumcaseinat als Makromolekül in der Milch vor

– bei RT quillt es nach Zugabe von Ca(OH)₂ auf – Wassereinlagerung = Weichmacher

– Klebkraft beruht auf Wasserstoffbrückenbindungen, Dipol- Dipol-Wechselwirkungen und van-der-Waals-Kräfte

– beim „Abbinden“ Kohäsion und Adhäsion

2. Versuch: Klebstoff aus Magerquark

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• Auswertung:

Klebstoff Klebetest

Haltbarkeit Papier Holz Metall Kunststoff

Caseinleim

+ + - -

nicht haltbar

Stärkekleister

+ + - -

nicht haltbar

Klebstoff aus

Polystyrol

+ + - +

^{kann auf-}

bewahrt werden Klebstoff aus

Polyvinyl- alkohol

+ + - -

^{kann auf-}

bewahrt werden

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• Schulrelevanz:

– Naturstoffe – Aminosäuren, Peptide, Polypeptide (LK/GK 11G.2)

– Nahrungsmittel – Milchverarbeitung (LK/GK 12G.2) – fächerübergreifend mit Biologie

– Schülerversuch

• Calciumhydroxid (Ca(OH)_2(s)): Xi

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23

2. Rezept

Naturjoghurt

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24

• Rezept:

– H-Milch

– 4 Esslöffel Joghurt als Startkultur – Joghurtbereiter oder Backofen

– optimaler Temperaturbereich: 42 – 45 °C – Laufzeit: 8 Sunden

– Streptococcus thermophilus ((S)-(+)-Milchsäure) – Lactobacillus bulgaricus ((R)-(–)-Milchsäure)

2. Rezept: Naturjoghurt

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3. Versuch

Bestimmung des

Milchsäuregehalts im Joghurt

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• Auswertung:

– Milchsäure stammt aus der Gärtätigkeit der Milchsäurebakterien

– beide Enantiomere kommen im Joghurt vor

(R)-(-)-Milchsäure (S)-(+)-Milchsäure

kann leichter und schneller kann durch bestimmtes Enzym abgebaut werden in Leber und Nieren abgebaut

werden 3. Versuch: Bestimmung des Milchsäuregehalt im Joghurt

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• Auswertung:

– 1 mL Natronlauge (c(NaOH) = 0,1 mol/L) 9 mg Milchsäure

– Milchsäuregehalt liegt zwischen w = 0,7 % und 1,3 %

C H₃

OH O

OH

+ ^NaOH ^H³^C O^- O

OH Na⁺

+ ^H²^O

3. Versuch: Bestimmung des Milchsäuregehalt im Joghurt

=ˆ

g w mL

g NaOH

V ⋅ =

⋅

⋅ 100

20 1

009 ,

0 )

(

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28

• Schulrelevanz:

– Alkansäuren und Derivate im Alltag – Milchsäuregärung (GK 11G.1) und Spiegelbildisomerie (LK 11G.1)

– Naturstoffe (LK/GK 11G.2)

– Quantitative Bestimmung von Säuren in Lebensmitteln (fakultativ, LK/GK 12G.1)

• Natronlauge, c(NaOH) ≈ 0,1 mol/L

• Phenolphthalein in Ethanol: F

• Salzsäure, c(HCl) = 0,1 mol/L

3. Versuch: Bestimmung des Milchsäuregehalt im Joghurt

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4. Versuch

Brombeersaft – ein natürlicher

Indikator

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30

• Auswertung:

4. Versuch: Brombeersaft – ein natürlicher Indikator

Lebensmittel

Anthocyangehalt in mg / 100 g Frischgewicht

Brombeeren 115

Himbeeren 10 - 60

schwarze

Johannesbeeren

130 - 400

Blutorangen 200

Rotkohl 25

Auberginen 750

Rotwein 24 - 35

O⁺ R⁷

R⁶

R⁵

R⁴ R¹

R²

R³

O⁺ O

H

O H

OH O H

OH

H

Grundstruktur der Anthocyane

Rubrobrassin (Cyanidin)

A^-

Cl^-

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• Auswertung

O⁺ O

H

O H

OH O H

OH

Farbe: rot

pH < 5,8 (sauer) Flavylium-Kation

Farbe: violett

pH = 5,8 - 7,2 (neutral)

Farbe: blaugrün

pH = 7,2 - 10,8 (schwach alkalisch) Flavenolat-Anion

Farbe: gelblich - farblos pH > 10,8 (stark alkalisch) Chalkon

+ H⁺

+ H⁺ + OH^-

+ OH^-

- H₂O

O O H

O H

OH O H

O

O^- O

O H

OH

O O H

O^- O

O H

OH O H

O^- H O

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• Schulrelevanz:

– Prüfen von Stoffen mit natürlichen Indikatoren (fakultativ, experimentelle Hausaufgaben, 7G.1)

– Farbstoffe – pH-Indikatoren (GK/LK 12G.2) – Schülerversuch

• Natronlauge, c(NaOH) = 0,1 mol/L

• Salzsäure, c(HCl) = 0,1 mol/L

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5. Versuch

Proteinnachweis in Weizenkleie

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• Auswertung:

– 100 g Weizenkleie enthalten 16 g „Proteine/Eiweiße“

5. Versuch: Proteinnachweis in Weizenkleie

2 + _H₂_N

R

O

OH - H₂O

O O

O N

O^- 2

O

O OH 2 OH

+

R H

O

+ ^CO²

Ninhydrin Aminosäure

Ruhemann-Purpur

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• Auswertung:

N H₂

R

O OH

O

O N

R

O O H O

O OH

OH + ^H²^O

O

O O

+

O

O O

Imin Trionform

+ ^H²^O

O

O N

R O O H

O

O N H - CO₂ CHR

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• Auswertung:

O

O N H

CHR

+ H₂O

O

NH₂

H +

R H

O

NH₂

H +

O O O

- H₂O

O

O N O^-

Ruhemann-Purpur

+ OH^-

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• Schulrelevanz:

– Naturstoffe – Nachweisreaktionen für Aminosäuren und Eiweiße (LK/GK 11G.2)

• Ethanol: F

• Ninhydrin: Xn

• 2-Propanol: F

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1. Demo

Ei chemisch geschält

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• Auswertung:

Bestandteile der Schale:

- Calciumcarbonat 95 % - Ca₃(PO₄)₂

- Mg₃(PO₄)2 2 % - MgCO₃

- organische Substanzen 3 %

CaCO_{3 (s)} + 2 H₃O⁺_(aq) Ca²⁺_(aq) + CO_{2 (g)} + 3 H₂O

1. Demo: Ei chemisch geschält

www.huehner-info.de

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• Schulrelevanz:

– Nahrungsmittel – Herstellung, Analyse, Struktur (GK/LK 12G.2)

– Schülerversuch

• keine Laborchemikalien

1. Demo: Ei chemisch geschält

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2. Demo

Sublimation von Coffein aus

schwarzem Tee

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• Auswertung:

– Coffein sublimiert ab 178 °C – 1 bis 4,5 % im schwarzen Tee

(vgl. 0,7 bis 2,5 % im Kaffee)

2. Demo: Sublimation von Coffein aus schwarzem Tee

N N

N

CH₃

C H₃ C

H₃

O

Coffein

(1,3,7-Trimethylxanthin)

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• Auswertung:

– Coffein gehört zu den Xanthinen

N N

CH₃

C H₃ H

O

N N

H

C H₃ C

H₃

O

Theobromin Theophyllin

(3,7-Dimethylxanthin) (1,3-Dimethylxanthin)

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• Schulrelevanz:

– Nahrungsmittel – Herstellung, Analyse, Struktur (GK/LK 12G.2)

– Schülerversuch

• keine Laborchemikalien

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Vielen Dank für ihre

Aufmerksamkeit !

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III. Literatur

• Cornelia A. Schlieper: Grundfragen der Ernährung, 12. überarbeitete Auflage, Hamburg, Verlag Dr. Felix Büchner – Verlag Handwerk und Technik, 1992

• Gaby Hauber-Schwenk, Michael Schwenk: dtv-Atlas Ernährung, München, Deutscher Taschenbuch Verlag, 2000

• Prof. Dr. I. Elmadfa, Prof. Dr. E. Muskat: Die große GU Nährwert Kalorien Tabelle, 2002/2003

• K. Peter C. Vollhardt, Neil E. Schore: Organische Chemie, 4. Auflage, Weinheim, WILEY-VCH, 2005

• Römpp/Raaf: Chemie des Alltags, 24., neubearb. Aufl. d. von Hermann Römpp begr. Werkes, Stuttgart, Franckh, Kosmos 1979

• Georg Schwedt: Wenn das Gelbe vom Ei blau macht, Weinheim, WILEY- VCH Verlag GmbH & Co, 2008

• Hans-Dieter Belitz, Werner Grosch und Peter Schieberle: Lehrbuch der Lebensmittelchemie, 6., vollständig überarbeitete Auflage, Berlin,

Springer, 2008

(47)

• Schwedt, Georg: Experimente mit Supermarktprodukten. Eine chemische Warenkunde, 2. korr. u. akt. Aufl.,Weinheim, Wiley-VCH, 2003

• Praxis der Naturwissenschaften – Chemie in der Schule, Heft 7/44, Halbergmoos, Aulis, Jahrgang 1995, S. 23

• Praxis der Naturwissenschaften – Chemie in der Schule, Heft 8/47, Halbergmoos, Aulis, Jahrgang 1998, S. 38 – 42

• Praxis der Naturwissenschaften – Chemie in der Schule, Heft 7/48, Halbergmoos, Aulis, Jahrgang 1999, S. 8

• Raabits II/C (9 von 24)

• Unterricht Chemie, 15, Nr. 80, Jahrgang 2004, S.15

• Hessisches Gefahrstoff-Infomations-System-Schule (HessGISS)

• Ministerium für Ernährung und ländlichen Raum Baden-Württemberg, Ernährungskreis

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(48)

• Bernhard Watzl, Karlis Briviba und Gerhard Rechkemmer: Anthocyane, in:

Ernährungs-Umschau 49 (2002) Heft 4

• http://www.mri.bund.de/nn_1187686/SharedDocs/Publikationen/ka__pflan zenstoffe/Anthocyane,

templateId=raw,property=publicationFile.pdf/Anthocyane.pdf

• Deutsche Gesellschaft für Ernährung e.V.: 10 Regeln der DGE, 2009 www,dge.de/pdf/10-Regeln-der-DGE.pdf

• Dr. A. Geuther, H. Barth: Chemische Schulexperimente zu

makromolekularen Stoffen, Justus-Liebig-Universität Gießen; Didaktik der Chemie, September 2006

www.uni-giessen.de/~ge1016/skripte/MakroSept06.pdf

• Lehrplan Gymnasium Chemie (G8)

www.kultusministerium.hessen.de (letzter Zugriff: 20.10.2009)

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