Gewürze
Die Chemie des guten Geschmacks
Philipps-Universität Marburg Fachbereich Chemie
Lehramt
Wintersemester 2006/07
Seminar: Übungen im Experimentalvortrag (OC)
Experimentalvortrag vom 18.01.2007
Dörthe Fillbrandt Zeppelinstraße 17a 35039 Marburg
Fillbran@students.uni-marburg.de
Dort können unterschiedliche Materialien für den Schulunterricht heruntergeladen werden, unter anderem hunderte von Experimentalvorträgen so wie der vorliegende:
http://online-media.uni-marburg.de/chemie/chids/veranstaltungen/uebungen_experimentalvortrag.html
Inhaltsverzeichnis
Seite
1. Einleitung . . . 3
2. Allgemeines . . . 4
2.1 Definition . . . 4
2.2 Einteilung . . . 4
2.3 Grundbegriffe der Sensorik . . . 5
3. Inhaltsstoffe von Gewürzen . . . 6
3.1 Ätherische Öle . . . 7
3.1.1 Versuch 1: Wasser(dampf)destillation . . . 8
3.1.2. Versuch 2: Dünnschichtchromatographie . . . 10
3.2 Scharfstoffe . . . 11
3.2.1 Demonstration 1: Capsaicin . . . 12
3.2.2 Versuch 3: Glucosinolatspaltung . . . 14
3.3 Versuch 4: Nachweis ungesättigter Verbindungen . . . 17
3.4 Versuch 5: Nachweis von Aminosäuren mit Ninhydrin . . . 19
3.5 Versuch 6: Fettverseifung . . . 22
3.6 Versuch 7: Stärkenachweis . . . 24
3.7 Verfälschung von Gewürzen – Safran . . . 25
3.7.1 Versuch 8: Echter Safran? – Farbstoffe . . . 26
4. Wirkung von Gewürzen . . . 29
4.1 Demonstration 2: Fungizide Wirkung . . . 31
5. Schulrelevanz . . . 32
6. Literaturverzeichnis . . . 33
1. Einleitung
Gewürze spielen in unserem Alltag eine wichtige Rolle, denn sie sorgen für Geschmack und Vielfalt unserer Lebensmittel. Gewürze sind somit wichtige Zusatzstoffe bei der Zubereitung von Nahrungsmitteln. Man kann viel über die Verwendung von Gewürzen sowie ihre Heilwirkungen hören und lesen. Erst zur Weihnachtszeit 2006 geriet der Zimt in die Schlagzeilen, da er das leberschädigende Cumarin enthalten kann. Dies bietet z.B. einen konkreten Ansatzpunkt sich mit diesem Thema im Schulunterricht zu befassen.
Es ist zu erwarten, dass der Alltagsbezug die Motivation von Schülern fördert. Durch Assoziationen wie Heilwirkungen, angenehme Gerüche, Kräuterbücher und -gärten kann insbesondere das Interesse von Mädchen geweckt werden und somit deren Experimentierfreude gefördert werden und ihrer im Allgemeinen geringeren Beteiligung im Fach Chemie entgegengewirkt werden.
Es ist allerdings festzustellen, dass es relativ wenig für den Chemieunterricht in der Schule aufbereitetes Material zum Thema Gewürze gibt.
Aus diesen Gründen halte ich es für durchaus interessant im Rahmen eines Experimentalvortrags die Möglichkeiten dieses Gebietes für die Schule aufzuzeigen. Da Gewürze ein sehr weites Gebiet darstellen, habe ich mich für meinen Vortrag entschlossen die Inhaltsstoffe von Gewürzen in ihrer Reinform zu untersuchen und nicht auf Gewürzmischungen einzugehen.
2. Allgemeines
2.1 Definition
Nach den Leitsätzen für Gewürze und andere würzende Mittel des Deutschen Lebensmittel- buches vom 27. Mai 1998, Abschnitt I A1 werden Gewürze folgendermaßen definiert:
„Gewürze und Kräuter sind Pflanzenteile, die wegen ihres Gehaltes an natürlichen Inhaltsstoffen als geschmack- und/oder geruchgebende Zutaten zu Lebensmitteln bestimmt sind.“
2.2 Einteilung
Gewürze sind zum Verzehr geeignete Teile aromatischer Pflanzen. Für die Bezeichnung
„Gewürz“ ist die in der Nahrung verwendete Menge von Bedeutung. So können Zwiebeln bei einem größeren Anteil in einem Gericht als Gemüse, bei einem weniger großen Anteil als Gewürz bezeichnet werden.
Gewürze lassen sich nach verschiedenen Aspekten einteilen, z.B. nach der Art der verwendeten Pflanzenteile. Man unterscheidet Samen und Früchte, Kräuter und Blätter, Wurzeln und Wurzelstöcke, Blüten und Blütenteile, Zwiebeln und Rinden.
Gruppenname lateinisch Beispiele
1. Samen und Früchte Semina, Fructus Pfeffer, Vanille, Paprika, Muskatnuss, Senf 2. Kräuter und Blätter Herba, Folia Petersilie, Basilikum, Thymian, Majoran,
Lorbeer 3. Wurzeln und
Wurzelstöcke
Radices, Rhizomata
Ingwer, Curcuma 4. Blüten und Blütenteile Flores Gewürznelken, Safran
5. Zwiebeln Bulbi Knoblauch, Zwiebel
6. Rinden Cortices Zimt
1Abb. 1: Einteilung der Gewürze
Die Gewürze kommen in unterschiedlichen Zubereitungsformen in den Handel.
Küchenkräuter wie Petersilie, Basilikum und Schnittlauch sind in frischen oder getrocknetem, meist gerebeltem Zustand erhältlich. Die meisten Gewürze werden in getrockneter Form, ganz oder gemahlen angeboten.
1 Vgl. Blum S. 1-2
2.3 Grundbegriffe der Sensorik
Gewürze sollen unsere Lebensmittel geschmackvoller machen, doch was verbirgt sich eigentlich hinter dem Ausdruck „Es schmeckt gut“? Im Grunde ist damit nicht nur der Sinneseindruck gemeint, der durch die Geschmacksrezeptoren im Mund- und Rachenraum hervorgerufen wird, sondern vielmehr ein oraler Gesamteindruck. Im Englischen existiert dafür der Begriff „flavour“. Flavour wird nach der DIN-Norm definiert als Summe olfaktorischer, gustatorischer und temperaturbedingter Eindrücke und/oder trigeminaler und haptischer Eindrücke im Mund, d.h. Eindrücke des Schmerz- und Temperaturempfindens. Der Begriff Aroma hingegen umfasst nasale und retronasale Wahrnehmungen, d.h. der Geruch, der direkt über die Nase wahrgenommen wird und der Geruch, der erst beim Kauen der Speisen entsteht und durch die Rachen-Nasenverbindung wahrgenommen wird.
2Abb. 2: Grundbegriffe der Sensorik
Der Geruch spielt eine besonders wichtige Rolle, man kann auch sagen: „Was gut schmeckt, muss in erster Linie gut riechen.“ Dies lässt sich z.B. bei einer Erkältung feststellen, bei der man auf Grund des eingeschränkten Geruchsvermögens auch kaum etwas „schmeckt“. Der menschliche Geruchssinn ist viel feiner als der Geschmackssinn. Gegenüber 2000-4000 Düften kann der Mensch nur vier Geschmacksrezeptoren unterscheiden: salzig, süß, sauer und bitter. Seit einigen Jahren wird auch die Geschmacksqualität umami akzeptiert. Der Begriff stammt aus dem Japanischen und bedeutet Köstlichkeit. Hervorgerufen wird dieser Geschmackseindruck durch Glutamatrezeptoren.
2 Vgl. Blum S. 1-19
Die Geschmackeindrücke süß und salzig werden hauptsächlich im vorderen Zungenbereich erkannt, die Eindrücke sauer und bitter vor allem im harten Gaumen und im hinteren Zungenbereich.
3Abb. 3: Zonen der Geschmacksempfindung
3. Inhaltsstoffe von Gewürzen
Gewürze enthalten primäre und sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe. Primäre Inhaltsstoffe sind neben Wasser und Salzen die lebenswichtigen Zellbestandteile wie Zucker, Fettsäuren, Aminosäuren, Stärke, Cellulose und Lignin.
Der gute Geschmack von Gewürzen wird jedoch von einigen sekundären Pflanzeninhaltsstoffen hervorgerufen. Sekundäre Inhaltsstoffe zählen nicht zu den lebensnotwendigen Zellbestandteilen, da sie nicht direkt am allgemeinen Stoffwechsel beteiligt sind, sondern aus den primären Stoffwechselprodukten gebildet werden.
Zu den sekundäre Inhaltsstoffen gehören ätherische Öle, Scharfstoffe, Bitterstoffe, Farbstoffe, Gerbstoffe, Harze und Glycoside.
3.1 Ätherische Öle
3 Aus Blum S. 1-21
Ätherische Öle können als Hauptaromaträger von Gewürzen bezeichnet werden. Es sind Gemische lipophiler, flüchtiger und flüssiger Verbindungen, die von Pflanzen in großer Vielfalt hergestellt werden. Für jede Pflanze besitzen sie einen spezifischen Geruch und Geschmack. Die ätherischen Öle können sehr unterschiedliche Funktionen erfüllen. Sie können die Samenkeimung und das Wachstum konkurrierender Pflanzen hemmen, vor Fraßschädlingen schützen oder auch das Wachstum von Bakterien und Pilzen hemmen. Bei Blütenpflanzen werden aufgrund der sensorischen Eigenschaften der ätherischen Öle Insekten zur Bestäubung angelockt. Die Zusammensetzung der ätherischen Öle kann stark variieren, da sie von vielen Faktoren abhängig ist: neben der Pflanzenart auch vom Klima, dem Standort der Pflanze oder dem Zeitpunkt der Ernte.
Bisher konnten weit über 3000 chemische Verbindungen aus ätherischen Ölen isoliert werden. Häufige Bestandteile sind Mono- und Sesquiterpene, welche ein Gerüst von zehn bzw. fünfzehn Kohlenstoffatomen besitzen. Bereits kleine Änderungen in der Struktur der Verbindungen können einen ganz anderen Geschmack hervorrufen. So schmeckt z.B. das S- Carvon nach Kümmel, das R-Carvon jedoch nach Krauseminze (vgl. Experimentalvortrag Duftstoffe von Tina Plate).
O
H
O
H
(R)-Carvon (S)-Carvon
Abb. 4: (R)- und (S)-Carvon
Die ätherischen Öle von Gewürzen können durch verschiedene Verfahren gewonnen werden:
durch Lösungsmittelextraktion, Trockendestillation oder auch durch Wasserdampfdestillation.
Im folgenden Versuch wird eine einfache Destillation durchgeführt, die in der Schule gut durchführbar ist. Sie ist als Wasserdestillation zu bezeichnen, da hier der Wasserdampf nicht gesondert erzeugt und in die zu destillierende Substanz eingeleitet wird.
3.1.1 Versuch 1: Wasser(dampf)destillation
Gewürz: Nelken (Syzygium aromaticum)
Materialien: Mörser und Pistill, Bunsenbrenner, Dreifuß, Drahtnetz, Erlenmeyerkolben (300 mL), U-förmig gebogenes Glasrohr, Reagenzglas, Eisbad, Siedesteinchen, durchbohrter Gummistopfen, Hebebühne, Stativmaterial
Durchführung: Die Versuchsapparatur wird wie in Abb. 5 dargestellt aufgebaut.
5 g Nelken werden abgewogen, im Mörser zerkleinert und mit einigen Siedesteinchen und ca. 30 mL Wasser in den Erlenmeyerkolben gegeben. Dieser wird mit Hilfe eines Stativs befestigt.
Die Destillation dauert etwa fünf Minuten. Das Destillat wird in einem Reagenzglas, welches durch ein Eisbad gekühlt wird, aufgefangen.
4Abb. 5: Versuchsaufbau zur Wasserdestillation
Beobachtung: Im Reagenzglas wird ein weißlich-trübes Destillat aufgefangen. Es riecht intensiv nach Nelke.
Erläuterung: Das ätherische Öl der Nelken löst sich im heißen Wasserdampf und destilliert über. Beim Abkühlen löst sich das ätherische Öl nicht mehr im Wasser; es entsteht eine Emulsion.
4 Aus http://www.nat-working.uni-jena.de/pdf/Duftstoffe.pdf
Das Nelkenöl ist aus einer Vielzahl verschiedener Verbindungen zusammengesetzt, die im Folgenden abgebildet sind. Hauptkomponenten des ätherischen Öls sind die Monoterpene Eugenol und Aceteugenol, sowie die Sesquiterpene β-Caryophyllen und Humulen.
Eugenol Aceteugenol β-Caryophyllen Humulen
(70-90%) (2-5%) (5-12%) (bis 2%)
Abb. 6: Hauptkomponenten des Nelkenöls
Abb. 7: Weitere Komponenten des Nelkenöls
3.1.2 Versuch 2: Dünnschichtchromatographie
OH
OCH3
OCOCH3 OCH3
CHO
OH O
CH3
Vanillin
Myrcen Limonen
α-Pinen
β-Pinen
O
O
H
Furfuro l
OH O
O CH3
Salicylsäuremethylester (Wintergrünöl)
Die Hauptkomponente des ätherischen Öls der Nelken, das Eugenol, soll nun mit Hilfe einer Dünnschichtchromatographie nachgewiesen werden.
Gewürz: Nelken (Syzygium aromaticum)
Material: DC-Kieselgelkarten, Chromatographiekammer, Glaskapillaren
Chemikalien: Eugenol, Chloroform, Nelkenöl Wasserdampfdestillat (siehe Versuch 1) Fließmittel: Hexan/ Essigsäureethylester 4:1
Entwicklungsreagenz: Kaliumpermanganat (1,5 g), Kaliumcarbonat (10g), Natronlauge (c = 5 mol/L; 1 mL), Wasser (200 mL)
Durchführung: Man stellt einen Chloroformauszug von Nelken her, indem man 5-10 g zerstoßene Gewürznelken in 20-30 mL Chloroform suspendiert und anschließend filtriert.
1 mL Eugenol wird mit 15 mL Chloroform verdünnt.
Auf einer Dünnschichtchromatographiekarte zeichnet man in etwa 1 cm Höhe mit dem Bleistift eine Linie ein, auf der drei Punkte im gleichen Abstand markiert werden. Hier trägt man mit einer Glaskapillare Flecken der drei Lösungen (Eugenol in Chloroform, Nelkenöl Wasserdampfdestillat und Chloroformextrakt) auf.
Nachdem die Lösemittel verdampft sind, wird die Karte in eine Chromatographiekammer, deren Boden mit dem Fließmittel bedeckt ist, gestellt. Nach etwa 15-20 Minuten ist das Fließmittel bis etwa 1 cm unter den oberen Rand der DC-Karte gestiegen und diese wird herausgenommen und getrocknet (evtl. mit Fön). Die Karte kann nun im UV-Licht (254 nm) betrachtet werden. Erkennbare Flecken können mit Bleistift umrandet werden.
Anschließend wird die Karte mit dem Entwicklungsreagenz besprüht oder dort hinein getaucht und getrocknet.
Beobachtung: Unter dem UV-Licht kann man drei violette Flecken auf gleicher Höhe erkennen. Diese Flecken werden mit dem Kaliumpermanganat-Reagenz
als gelbe Flecken auf violettem Untergrund sichtbar. Mit der Zeit verfärben sich die Flecken bräunlich und der Hintergrund verblasst (vgl.
Abb.8). Über dem Punkt des Chloroformextrakts sind außerdem noch weitere schwache Flecken erkennbar.
Erläuterung: Die Dünnschichtchromatographie beruht auf einem Verteilungs- gleichgewicht zwischen stationärer und mobiler Phase. Die Retentionszeit einer Substanz wird davon bestimmt wie stark sie an der polaren stationären Phase haftet. Da bei allen drei Lösungen ein Fleck auf der gleichen Höhe auftritt, muss es sich hierbei um das Eugenol handeln. Der Rf-Wert beträgt 0,44.
Im Chloroformextrakt sind auch andere Komponenten in ausreichendem Maße gelöst, so dass auch diese schwach erkennbar sind.
Abb. 8: Dünnschichtchromatographie
3.2 Scharfstoffe
Für den Geschmack einiger Gewürze sind die Scharfstoffe von größerer Bedeutung als die ätherischen Öle. Scharfstoffe sind in Gewürzen enthalten, die im Verbrauch an der Spitze liegen, wie Pfeffer, Paprika oder Chilies. Scharfstoffe stellen eine chemisch heterogene Gruppe von Verbindungen dar. Sie haben die Eigenschaften den Appetit zu erhöhen, die Mundspeichel- und Magensaftsekretion zu steigern, sowie die Nasenschleimhäute und die Schweißdrüsen anzuregen. Die Scharfstoffe stimulieren die freien Nervenendigungen des Nervus trigeminus, die Signale an die Schleimhäute übertragen. Dadurch wird
Tränenflüssigkeit freigesetzt und die Nasenschleimhaut sondert Flüssigkeit ab. Außerdem wirken Scharfstoffe auf Thermorezeptoren. Dadurch kommt es zu einer Verstärkung der peripheren Durchblutung und somit zu einer vermehrten Wärmeabgabe und Schwitzen. Aus diesem Grund existiert im Englischen auch ein Wort für „heiß“ und „scharf“: „hot“. Die Empfindungen reichen von Wärme bis Schmerz. Die biologische Bedeutung der Scharfstoffe besteht im Schutz vor Fraßfeinden. Zu den Scharfstoffen gehören das Piperin im Pfeffer, das Gingerol im Ingwer (vgl. Abb. 9), Isothiocyanate im Senf (vgl. Versuch 3) und das Capsaicin (vgl. Demo 1) in scharfem Paprika und Chilies.
OH
OCH3 O
Piperin Gingerol
Abb. 9: Strukturformeln von Piperin und Gingerol
3.2.1 Demonstration 1: Capsaicin
Gewürz: Paprika rosenscharf (Capsicum annum L.)
Material: Reagenzglas, Bunsenbrenner, Glastrichter, Filterpapier, Bechergläser, Objektträger, Mikroskop
Chemikalien: konz. Ammoniak-Lösung
Durchführung: Es wird ein warmer wässriger Auszug von Paprikapulver der Sorte rosenscharf hergestellt, indem man ein Reagenzglas etwa 1 cm hoch damit befüllt, ca. 4 cm destilliertes Wasser hinzufügt, über dem Bunsenbrenner erwärmt und abfiltriert. Das Filtrat wird dann mit einigen Tropfen konzentrierte Ammoniak-Lösung versetzt und etwa einen Tag zugedeckt stehengelassen. Dann pipettiert man die Flüssigkeit, in der sich Schleier eines Feststoffes gebildet haben,
O O
O
N
tropfenweise auf Objektträger und lässt sie bis zum nächsten Tag verdunsten. Der Rückstand wird unter dem Mikroskop betrachtet.
Beobachtung: Unter dem Mikroskop sind tafel- bis sternförmige Kristalle zu erkennen (vgl. Abb. 10).
Abb. 10: Capsaicinkristalle unter dem Mikroskop
Das Capsaicin ist das Vanillylamid der 8-Methyl-trans-6-nonensäure (vgl. Abb. 11).
O
HO
CH3
HN O
CH3 H3C
Abb. 11: Capsaicin
Das Capsaicin ist in reiner Form farblos. Beim Versuch kann es durch Verunreinigungen von Carotinoiden rötlich verfärbt sein. Es ist stabil gegen Hitze und Kälte, d.h. die Schärfe geht beim Kochen oder Einfrieren nicht verloren. Außerdem ist es schlecht wasserlöslich, daher sollte man besser ein Glas Milch oder etwas Alkoholisches anstelle von Wasser trinken, wenn man zu scharf gegessen hat.
Capsaicin und seine Verwandten, die Capsaicinoide gehören zu den schärfsten Gewürzinhaltsstoffen überhaupt.
Im Mund trifft das Capsaicin u.a. auf den Schärferezeptor TRPV1. Dieser ist im Normalzustand vom Lipid PlP2 blockiert. Bei Kontakt mit Capsaicin löst sich jedoch diese
Bindung und die Schärfe-Schmerzempfindung wird ausgelöst. Die Bindung zwischen TRPV1 und PlP2 ist, u.a. genetisch bedingt, individuell unterschiedlich stark ausgeprägt.
Der scharfe, brennende Geschmack ist noch in einer Verdünnung von 1:106 wahrnehmbar.
Das Capsaicin ist hauptsächlich in den Scheidewänden, sowie z.T. in den Samen der Früchte enthalten. Die Schärfe ist abhängig von der Paprikaart, sowie den Anbau-, Trocknungs- und Lagerungsbedingungen. Es existieren ca. 100 Arten der Capsicumpflanze. Habanero-Chilies gehören zu den schärfsten Früchten. Als Faustregel gilt: Je kleiner die Frucht umso größer die Schärfe. Die Schärfe kann in Schärfegeraden von 1-120 eingestuft werden, wobei schon der Schärfegrad 20 für Europäer als sehr scharf gilt.
Außerdem kann die Schärfe in Scoville-Einheiten angegeben werden. Diese Einheit geht zurück auf den Chemiker Wilbur Scoville, der 1912 ein Verfahren zur Bestimmung der Schärfe entwickelte. Er löste das Capsaicin mit Alkohol aus den Früchten und verdünnte es so lange mit einer Zuckerlösung bis Probanden keine Schärfe mehr schmeckten. Heute wird mittels HPLC (High Performance Liquid Chromatography) die Konzentration der Capsaicinoide im Fruchtfleischpüree gemessen. Reines Capsaicin besitzt 1 Mio. Scoville, Habanero-Chilies 300.000 Scoville.
Capsaicin findet Anwendung als Wirkstoff in Pfeffersprays. Als Arzneimittel kann es äußerlich für bessere Durchblutung des Gewebes sorgen, so z.B. bei Rheuma, innerlich dient es der Appetitanregung und fördert die Magensaftsekretion.
3.2.2 Versuch 3: Glucosinolatspaltung
Eine ganz andere Art von Scharfstoffen ist im Senf enthalten. Hier ist eine mechanische Zerkleinerung der Pflanzenteile, d.h. der Senfkörner nötig, damit es zum scharfen Geschmack kommt.
In Senfkörnern sind Glucosinolate enthalten, das sind Moleküle in denen Glucose β- pyranosidisch an zweiwertigen Schwefel gebunden ist. In weißem Senf ist bis zu 5% des Sinalbins enthalten, eines Glucosinolats mit einem p-Hydroxybenzylrest. In schwarzem Senf ist bis zu 4,5% Sinigrin enthalten, ein Glucosinolat mit einem Allylrest.
O OH
OH
OH OH
S C
R
N OSO3
R=
OH
CH2
CH2 CH CH2
R=
Sinigrin:
p-Hydroxybenzyl- glucosinolat
Sinalbin:
Allyl- Glucosinolat Abb.12: Senfglucosinolate
Beim Zermahlen bzw. Zerkauen werden die Glucosinolate von Enzymen gespalten und es entstehen Scharfstoffe, die Isothiocyanate, und Glucose, welche im folgenden Versuch nachgewiesen wird.
Gewürz: Senfkörner (weiß) (Sinapis alba)
Material: Mörser und Pistill, Glucoseteststäbchens (z.B. Clinistix® zum Nachweis von Glucose im Harn, erhältlich in der Apotheke)
Durchführung: Einige Senfkörner werden im Mörser zerdrückt und mit Wasser (oder pH 7 - Phosphatpuffer) bedeckt. Anschließend wird das Glucosetest- stäbchen hineingetaucht.
Beobachtung: Das Teststäbchen zeigt vorhandene Glucose an.
Erläuterung:
Die natürlich in den Senfkörnern vorkommende Glucose liegt unterhalb der Nachweisgrenze und kann somit das Versuchergebnis nicht verfälschen.
Die enzymatische Spaltung setzt erst bei mechanischer Zerkleinerung der Senfkörner ein, da die Glucosinolate in den Zellvakuolen und das Enzym die Myrosinase, eine Thioglucosidase, davon getrennt im Zellplasma vorliegt. Die Enzymaktivität kann durch Erhitzen oder durch einen niedrigen pH-Wert aufgehoben werden.
Bei der Reaktion spaltet das Enzym die β-Thioglycosid-Bindung der Glucosinolate und es entsteht freie Glucose. Anschließend wird in einer Art Lossen-Umlagerung (thermische
Zersetzung von Hydroxamsäuren unter Bildung von Isocyanaten) Sulfat abgespalten und ein Isothiocyanat wird gebildet.
R
N
S
OSO3
Glucose
Myrosinase
pH 7
H2O R
N
S
OSO3
+ Glucose
(aq) (aq)
R
N
S
OSO3
(aq)
pH 7
H2O R N C S(aq)+ SO42 (aq) Isothiocanat
Abb. 13: Mechanismus der Glucosinolatspaltung
Die Isothiocyanate werden auch als Senföle bezeichnet. Beim weißen Senf ist es das p- Hydroxybenzylisothiocyanat, beim schwarzen Senf das Allylisothiocyanat.
Abb.14: p-Hydroxybenzylisothiocyanat
H2C C H
H2
C N C S
Abb.15: Allylisothiocyanat
Die Isothiocyanate wirken auf die Thermo- und Schmerzrezeptoren.
Die Reaktion der Glucosinolatspaltung wird bei der Herstellung von Speisesenf genutzt. In Deutschland sind fünf Geschmacksrichtungen und Schärfeabstufungen im Handel erhältlich, die durch Verwendung verschiedener Saaten hergestellt werden: extra scharf, scharf, mittelscharf, mild und süß.
Eine Glucosinolatspaltung findet auch beim Biss in eine Kaper, ein Radieschen oder einen Rettich statt.
OH CH2 N C S
Nun möchte ich einige Versuche zu Inhaltsstoffen von Gewürzen vorstellen, die nicht direkt auf den Geschmack einwirken, aber gut im Schulunterricht eingebracht werden können.
3.3 Versuch 4: Nachweis ungesättigter Verbindungen
Gewürz: Ingwerrhizom (Zingiber officinale Rosc.)
Material: Messer, Becherglas oder Erlenmeyerkolben (500 mL) Chemikalien: Bromwasser, gesättigte Natriumsulfitlösung
Durchführung: In ein Becherglas oder einen Erlenmeyerkolben mit Bromwasser (ca.
200 mL) werden dünngeschnittene Ingewerrhizomscheibchen gegeben.
Man lässt ein paar Minuten stehen. Leichtes Schütteln beschleunigt die Reaktion.
Beobachtung: Das Bromwasser entfärbt sich. Dies kann durch Abgießen noch besser sichtbar gemacht werden.
Erläuterung:
Ingwer enthält ungesättigte Verbindungen, und zwar im ätherischen Öl, das zu 1-4% im Ingwerrhizom enthalten ist und dessen Hauptkomponente das Zingiberen darstellt, und in ungesättigten Fettsäuren, die bis zu 14% im Ingwerrhizom enthalten sind, wie z.B. die Linolsäure (vgl. Abb. 16).
Zingiberen Linolsäure
Abb. 16: Beispiele ungesättigter Verbindungen im Ingwer
HO O
Die Entfärbung des Bromwassers wird durch eine elektrophile Addition von Brom an Doppelbindungen hervorgerufen.
Reaktionsgleichung:
+ Br2 (aq)
Br
Br
H H
R R
H
R R
H
Reaktionsmechanismus:
Die δ-Bindung des Brom-Moleküls wird durch Annäherung an die π-Bindung der Kohlenwasserstoffkette polarisiert, so dass Elektronendichte zum weiter von der Doppelbindung entfernten Brom-Atom verschoben wird und das näher gelegene Brom-Atom positiv polarisiert wird. Im Anschluss kommt es zum Bindungsbruch, wobei ein Bromoniumkomplex und ein Bromid-Ion gebildet wird. Das Bromid-Ion greift nun nukleophil die Rückseite eines der beiden Kohlenstoffatome des Bromoniumkomplexes an und stellt ein freies Elektronenpaar zur Bindungsbildung zur Verfügung. Es entsteht eine vicinale Dibromverbindung.
R
H R
H Br Br
R
H R
H Br
R R
H H
Br Br
Br
Im Ingwer können weitere Inhaltsstoffe nachgewiesen werden, z.B. Aminosäuren.
3.4 Versuch 5: Nachweis von Aminosäuren mit Ninhydrin
Gewürz: Ingwerpulver (Zingiber officinale Rosc.)
Material: Trichter, Watte, Reagenzgläser, Wasserbad, Pipette Chemikalien: Glycin, ethanolische Ninhydrin-Lösung (w = 0,01)
Durchführung: Ca. 1-2 cm Ingwerpulver werden in ein Reagenzglas gegeben und mit destilliertem Wasser aufgenommen. Man schüttelt gut durch und gibt Wasser hinzu, bis das Reagenzglas fast ganz gefüllt ist. Die Suspension wird durch einen Wattebausch filtriert, der vor die Ablauföffnung eines Trichters gelegt wurde. Ein Reagenzglas wird zu ca. 4 cm mit dem Filtrat gefüllt. In einem zweiten Reagenzglas wird eine Spatelspitze Glycin in der gleichen Menge destilliertem Wasser gelöst. Zu beiden Lösungen wird jeweils eine Pasteur-Pipette der ethanolischen Ninhydrin-Lösung gegeben. Anschließend werden die beiden Reagenzgläser in ein Wasserbad gestellt.
Beobachtung: Die Lösung in dem Reagenzglas mit Glycin zeigt schon nach kurzer Zeit eine blau-violette Farbe. Die Lösung des Ingwerpulvers schlägt nach ca. 5-6 Minuten von leicht gelblich-trüb nach blau-violett um.
Erläuterung:
Im Ingwer sind Proteine sowie zahlreiche freie Aminosäuren vorhanden.
Ninhydrin zeigt die Anwesenheit von primären Aminosäuren durch Bildung einer blauvioletten Verbindung an, die auch als Ruhemanns Purpur bezeichnet wird. Die Farbe beruht auf der Bildung eines Farbstoffanions.
Gesamtreaktion:
O
O
O
+ H3N
O
O R
2 N
O O
O O
- H2O, -CO2, - RCHO
Reaktionsmechanismus:
Das freie Elektronenpaar einer Aminosäure greift an der mittleren Carbonylfunktion des Ninhydrins bzw. Indan-1,2,3-trions nukleophil an. Die mittlere Carbonylfunktion ist die elektrophilste, was sich auch darin zeigt, dass die Hydratbildung regioselektiv an dieser Stelle verläuft. Es bildet sich ein Halbaminol.
O
O + H2N
COOH R H
O OH
N HO O
R H H
O O
Halbaminol
Anschließend kommt es zur Abspaltung eines Hydroxid-Ions und zur Bildung eines Immonium-Ions. Dieses ist zugleich eine Carbonsäure, die vom gebildeten Hydroxid-Ion deprotoniert wird. Dadurch entsteht ein Zwitterion.
O
O NH
O O - H2O R
O
O OH
N HO O
R H H
O
O NH
OH O
+ OH(aq) R
Das Zwitterion zerfällt zu Kohlenstoffdioxid und einem Molekül, das auf Grund seiner Substruktur R2C—N+H=CR2 auch als ein Azomethinylid, ein 1,3-Dipol, bezeichnet werden kann. Diese Zwischenstufe kann neben den beiden gezeigten Grenzformeln auch durch zwei Enolat-Grenzformeln beschrieben werden.
O
NH O
NH
O O
R R
H
O
NH R
H +
O C
O O O O
Die Protonierung des Azomethinylids ergibt ein Immoniumion. Dessen C=N+HR- Doppelbindung wird hydrolysiert und liefert schließlich einen Aldehyd und ein primäres Amin.
O
NH R
H
O
NH R
H
O O
+ H2O - OH(aq)
OH
NH R
H O
OH
NH R
H + H2O
O
OH
NH
O
R
H O H
H
OH
NH2
O
R H OH OH
NH2
O
R H OH
OH NH2
O
+ OH
R H
OH NH2
O
+ O
R H
- H+
Das gebildete primäre Amin kann erneut mit der mittleren Carbonylfunktion des Ninhydrins reagieren und es bildet sich das Farbstoff-Anion.
OH
NH2+
O
O
N
O O
O O
O O
- H2O
Das Farbstoff-Anion ist durch vier Enolat-Grenzformeln und zwei Carbanion-Grenzformeln beschreibbar. Es ist ein Chromophor auf Grund seines stark delokalisierten π- Elektronensystems und des Vorliegens von Kreuzkonjugation. Dessen hoher Extinktionskoeffizient bei γmax= 570 nm bewirkt die hohe Empfindlichkeit des Ninhydrin- Nachweises.
3.5 Versuch 6: Fettverseifung
Gewürz: Muskatnuss (Pulver) (Myristica fragrans Houtt.) Material: Reagenzglas mit Stopfen, Bunsenbrenner
Chemikalien: Kalilauge (w = 0,3)
Durchführung: Die Rundung des Reagenzglases wird mit Muskatnusspulver befüllt und mit Kalilauge übergossen. Anschließend erhitzt man ein paar Minuten mit dem Bunsenbrenner. Man lässt abkühlen, füllt mit destilliertem Wasser auf und schüttelt. Als Vergleich kann Muskatnusspulver mit Wasser geschüttelt werden.
Beobachtung: In der Lösung, die mit Kalilauge erhitzt wurde, ist eine starke Schaumbildung zu beobachten. Durch Schütteln des Muskatnusspulvers mit Wasser entsteht hingegen kaum Schaum.
Erläuterung:
Die Muskatnuss ist keine Nuss, sondern der Samen einer gelben, pfirsichartigen Frucht des Muskatnussbaumes (vgl. Abb. 17).
5Abb.17: Frucht des Muskatnussbaumes
Muskatnuss enthält zu 40% fette Öle, die auch als Muskatbutter bezeichnet werden. Der Hauptbestandteil ist das Triglycerid der Myristinsäure, welches in der Reaktionsgleichung dargestellt ist.
Beim Erhitzen mit der Kalilauge werden die Fette verseift; es findet eine basische Esterhydrolyse statt. Dabei wird das Fettsäuretriglycerid in Glycerin und Fettsäureanionen gespalten.
Reaktionsgleichung:
C
C
C
O
O
O H
H
H
H H
C O
C O
C O
C13H27
C13H27
C13H27
+ K+ + OH-
C
C
C
O
O
O H
H
H
H H
H
H
H
+
C O
C O
C O
O C13H27
O H27C13
O C13H27
+
+
+ K
K
K
Reaktionsmechanismus:
Zunächst greift das Hydroxid der Lauge als starkes Nukleophil am Kohlenstoffatom der Estergruppe an. Das bindende π-Elektronenpaar wird zum Sauerstoffatom verschoben und es entsteht eine tetraedrische Zwischenstufe. Anschließend wird ein Alkoholat-Ion abgespalten und eine Carbonsäure, eine Fettsäure, wird gebildet. Das gebildete Alkoholat-Ion spaltet als
5 Aus http://www.terrainspira.ch/berichte/seychellen/muskatnuss.jpg
stärkere Base das Proton der Carbonsäure ab. Dieser Schritt ist irreversibel und es entsteht ein Alkohol, das Glycerin. Das ebenfalls gebildete Carboxylat-Anion der Fettsäure ist durch Mesomerie stabilisiert.
C13H27 O R O
C13H27 OH O
O R
C13H27 OH O
C13H27 OH O
C13H27 O O
+ OH (aq) + OR (aq)
+ OR (aq) + HOR
tetraedrische Zwischenstufe
Carboxylat Ester
Alkohol Carbonsäure
(aq)
R= Rest des Fettsäureglycerids
3.6 Versuch 7: Stärkenachweis
Gewürz: Pfeffer (weiß, gemahlen) (Piper nigrum L.) Material: Reagenzglas, Pipette
Chemikalien: Lugolsche Lösung (2 g Kaliumiodid in 10 mL Wasser lösen und mit 1 g Iod versetzen, mit Wasser auf 100 mL auffüllen)
Durchführung: Eine Spatelspitze weißes Pfefferpulver wird in ein Reagenzglas gegeben und destilliertes Wasser hinzugefügt. Man versetzt mit einigen Tropfen der Lugolschen Lösung.
Beobachtung: Es ist eine dunkle bläuliche Farbe zu erkennen. Es kann eine leichte grünliche Verfärbung auf Grund der im Pfeffer enthaltenen Carotinoide auftreten.
Erläuterung:
Im Pfeffer ist bis zu 50% Stärke enthalten. Die aus der Photosynthese gewonnene Glucose wird in Pflanzen in Form der Stärke gespeichert.
Stärke ist ein pflanzliches Polysaccharid, das aus zwei Komponenten besteht: zu 70-90% aus dem Amylopektin und zu 10-30% aus der Amylose. Beide Komponenten sind aus Glucose- Monomeren aufgebaut. Bei der Amylose sind die Glucose-Bausteine α-1,4-glycosidische verknüpft, was zur Bildung linearer Ketten führt. Auf Grund des Bindungswinkels liegt eine helicale Struktur vor. Das Amylopektin hingegen ist verzweigt, da hier zusätzlich eine α-1,6- glycosidische Bindung auftritt.
Bei der Iod-Stärke-Reaktion lagern sich Polyiodidionen (I3-, I5-, I7-...) in die Amylosehelix der Stärke ein (vgl. Abb. 18). Die blaue Farbe entsteht durch Charge-Transfer-Übergänge. Für diese CT-Übergänge ist die starre Ausrichtung der Polyiodidionen innerhalb des Amylosemoleküls notwendig.
6Abb. 18: Einlagerung von Polyiodidionen in die Amylosehelix
3.7 Verfälschung von Gewürzen – Safran
Pfeffer war einst ein sehr kostbares Gewürz und wurde gegen Gold aufgewogen. Daher stammt auch die Bezeichnung „ein alter Pfeffersack“ für jemanden, der sehr reich ist.
Gewürze waren sehr teuer, da sie lange und gefährliche Wege transportiert werden mussten, z.B. von den Molukken im Indischen Ozean nach Europa, und viele Hände daran verdienen wollten. Auf Grund des hohen Preises von Gewürzen versuchte man diese zu verfälschen.
Dabei werden die Gewürze durch preiswerte, ähnliche Substanzen ersetzt, bzw. gestreckt. Es wurde z.B. Sägemehl hinzugesetzt oder Metallpulver, um das Gewicht zu erhöhen. Dies stellte ein Verbrechen dar, das teilweise sogar mit dem Tod bestraft wurde.
6 Aus http://ghag.gh.funpic.de/chemielexikon/gfx/IodStaerke.gif
Bei einem Gewürz, das auch heute noch sehr kostbar ist, ist Vorsicht geboten, wenn es für erstaunlich wenig Geld angeboten wird: der Safran. Safran ist Gewürz und Lebensmittelfarbstoff zugleich. Das Gewürz besteht aus den Narben der Safranblüte (vgl.
Abb. 19), die per Hand abgeknipst werden müssen. Für 1 kg Safrangewürz sind etwa 100.000 bis 250.000 Blüten nötig. Daraus resultiert der hohe Preis von ca. 1600 € für 1 kg Safran.
7Abb.19: Safranblüte
Safran kann auf verschiedene Art und Weise verfälscht werden. Die Narben können z.B.
durch verschiedene Pflanzenteile der Färberdistel und gelegentlich auch der Ringelblume verfälscht werden. Hierbei fehlt allerdings der bitterliche Geschmack des Safrans. Auch lassen sich derartige Verfälschungen leicht unter dem Mikroskop erkennen. Safranpulver hingegen kann z.B. mit Paprikapulver oder Kurkumapulver verfälscht werden. Im folgenden Versuch wird demonstriert, wie man eine Verfälschung mit Kurkumapulver ausschließen kann.
3.7.1 Versuch 8: Echter Safran? - Farbstoffe
Gewürz: Safran (Crocus sativus L.), Kurkuma (gemahlen) (Curcuma longa L.) Material: 3 kleine Petrischalen, Pipette, Overhead-Projektor
Chemikalien: Ethanol, Natronlauge (2 mol/L)
Durchführung: Die drei Petrischalen werden folgendermaßen beschickt: 1. wenige Körnchen Safranpulver, 2. eine Spatelspitze Kurkumapulver, 3. eine
7 Aus http://www.uni-graz.at/~katzer/pictures/croc_11.jpg
Mischung aus 1 und 2. Das Safranpulver wird in destilliertem Wasser gelöst, das Kurkumapulver in Ethanol und die Mischung in Wasser (kann mit Ethanol versetzt werden, ist für das Versuchsergebnis aber nicht von Bedeutung).
In alle drei Petrischalen werden nun einige Tropfen der Natronlauge gegeben.
Beobachtung: In allen drei Petrischalen liegen gelbe Lösungen vor. Bei Zugabe der Natronlauge tritt eine intensiv rote Farbe auf, wenn Kurkuma vorhanden ist. Die gelbe Farbe der reinen Safranlösung bleibt unverändert.
Erläuterung:
Safran enthält den wasserlöslichen Farbstoff Crocin, ein Digentiobioseester des α-Crocetins, eines Carotinoidfarbstoffes (vgl. Abb. 20).
CH3 CH3
O
O CH3 CH3
O
O R
R
R=
Abb. 20: Crocin
Die Zugabe von Lauge ruft beim Safran keine Veränderung des Farbstoffmoleküls hervor.
Kurkuma, auch Gelbwurz genannt enthält ein Gemisch dreier Farbstoffe: Curcumin (60%), Desmethoxycurcumin (25%) und Bisdesmethoxycurcumin (15%). Die Farbstoffe sind in Wasser gering, in Alkalien, Alkohol und Öl jedoch leicht löslich.
O O
OH
OH HO
OH O
OH
OH HO
Im Folgenden ist das mengenmäßig am stärksten vertretene Curcumin dargestellt. Es unterliegt einer Keto-Enol-Tautomerie.
Curcumin Keto-Form
Enol-Form
Bei einer β-Dicarbonylverbindung ist die CH2-Gruppe relativ acide. Das Gleichgewicht liegt hier auf der Seite der Enol-Form, da diese durch Konjugation stabilisiert ist.
Bei Zugabe einer Lauge können hier die phenolische Hydroxidgruppen deprotoniert werden.
Nach Abstraktion eines Protons ist eine Elektronendichteverschiebung möglich. Dadurch wird die Absorption in den höheren Wellenlängenbereich verschoben und die rote Farbe wird sichtbar. Damit eine gelbe Farbe zu erkennen ist, erfolgt eine Absorption bei 425 nm (Komplementärfarbe indigoblau), für eine rote Farbe eine Absorption bei 490 nm (Komplementärfarbe blaugrün).
HO
OCH3
O O
OH OCH3
HO
OCH3
OH O
OH OCH3
HO
OCH3
OH O
OH OCH3
+ OH-(aq) - H2O
HO
OCH3
OH O
O OCH3
HO
OCH3
OH O
O OCH3
Das Curcumin ist ein natürlicher pH-Indikator. Der Umschlagbereich liegt bei pH 7,5-8,5.
Somit kann der Versuch auch zu Hause mit Haushaltnatron durchgeführt werden. Anwendung als Indikator findet das Curcumin im Kurkumapapier.
Curcumin verbirgt sich auch hinter dem Lebensmittelfarbstoff E100. Es färbt z.B.
Currypulver, Speisesenf oder Reisgerichte wie die spanische Paella.
Gewürze können noch mehr als unsere Speisen gut schmecken oder gut aussehen zu lassen.
4. Wirkung von Gewürzen
Gewürzen werden viele Heilwirkungen nachgesagt, doch ist es fraglich, ob es sich immer um wissenschaftlich nachweisbare Wirkungen handelt oder um Volksglauben, wie z.B. bei Sprüchen wie „Knoblauch hilft gegen Vampire“.
In der Heilkunde Indiens und Chinas spielen Gewürze allerdings schon seit langer Zeit eine große Rolle. Die Heilwirkungen von Gewürzen sind sehr vielfältig: die meisten sind appetit- und verdauungsfördernd, einige antibakteriell (z.B. Nelken, Thymian, Ingwer, Kurkuma),
fungizid (vgl. Demo 2), cytostatisch (z.B. Knoblauch), blutdrucksenkend (Thymian, Knoblauch), krampflösend (z.B. Anis, Ingwer) und noch vieles mehr.
Auf Grund dieser Wirkungen können Gewürze als funktionelle Lebensmittel eingesetzt werden, z.B. als Konservierungsmittel wegen der fungiziden und antibakteriellen Eigenschaften.
Bei einigen Gewürzen ist allerdings Vorsicht geboten. Muskatnuss enthält z.B. Myristicin (vgl. Abb. 21) und kann daher in größeren Mengen genossen halluzinogen wirken. Eine Überdosierung führt zu akuten Vergiftungserscheinungen wie Schweißausbrüchen, Kopfschmerzen und Gleichgewichtsstörungen.
Zur Weihnachtszeit 2006 war das im Zimt enthaltene leberschädigende Cumarin (vgl. Abb.
21) im Gespräch. Dieses kommt im Cassia-Zimt vor; im teureren Ceylon Zimt ist es nicht oder nur in sehr geringen Mengen enthalten. Generell muss man größere Mengen der Gewürze zu sich nehmen, damit die negativen Wirkungen auftreten, was beim Normalverbrauch im Allgemeinen nicht der Fall ist.
Myristicin Cumarin
Abb.21: Myristicin und Cumarin
Zimt hat aber auch positiver Wirkungen. Es senkt den Blutzuckerspiegel und wird deswegen auch Diabetikern empfohlen. Außerdem soll es die Aufmerksamkeit und die Gedächtnisleistung steigern.
O
O
OCH3
O O
4.1 Demonstration 2: Fungizide Wirkung
Nelken und Zimt sollen eine fungizide Wirkung besitzen. Dies soll im folgenden Versuch bewiesen werden.
Gewürz: Zimt (Pulver) (Cinnamomum), Nelken (Syzygium aromaticum)
Material: 3 Petrischalen, Heizplatte oder Bunsenbrenner mit Dreifuß und Drahtnetz, Becherglas, Pinzette, Schimmelpilzkulturen
Chemikalien: Agar, Glucose
Durchführung: Man stellt eine Agarlösung her (ca. 0,3 %ig), indem man Agar in Wasser unter Rühren aufkocht. Damit ein besserer Nährboden für Schimmelpilze geschaffen wird, wird die Lösung außerdem noch mit Glucose versetzt (1%ig). Mit der heißen Lösung wird die erste Petrischale ausgossen. Den Rest teilt man in zwei Teile und setzt jeweils Zimtpulver bzw. zerkleinerte Nelken zu etwa 2% hinzu.
Mit diesen Lösungen werden die anderen beiden Petrischalen ausgegossen. Man lässt erkalten, so dass der Agar fest wird. Dann setzt man mit einer Pinzette in die Mitte der Petrischalen jeweils ein gleich großes Stück Schimmel (wurde für den Versuch auf Joghurt gezogen) und lässt einige Tage stehen.
Beobachtung: In der Petrischale mit Agar und Glucose hat sich der Schimmel stark ausgebreitet, während auf dem mit Zimt oder Nelken versetzten Agar das Schimmelwachstum vollständig gehemmt wurde (vgl. Abb. 22).
Abb. 22: Agar/Glucose-Platten links ohne Zusatz, mitte mit Zimt, rechts mit Nelken
Erläuterung:
Zimt und Nelken haben eine fungizide Wirkung. Bei einer Konzentration von 2% des Gewürzes wird das Schimmelwachstum vollständig gehemmt.
Die antimykotischen Wirkstoffe sind das Eugenol in den Nelken und das Zimtaldehyd im Zimt vgl. Abb. 23).
Eugenol Zimtaldehyd Abb. 23: Eugenol und Zimtaldehyd
5. Schulrelevanz
Die ausgewählten Versuche sind gut in der Schule durchführbar, die meisten auch als Schülerversuche. Die notwendigen Materialien und Chemikalien müssten in der Schule vorhanden oder leicht zu beschaffen sein. Der Zeitaufwand für die Durchführung eines Versuches ist gering gehalten und somit innerhalb einer Schulstunde möglich. Nur für die beiden Demonstrationen müssen die Ansätze einen oder mehrere Tage stehen gelassen werden.
Das Thema Gewürze eignet sich sehr gut zur Projektarbeit. Dabei können die Fächer Chemie, Biologie, Geschichte, Geographie und Wirtschaft einbezogen werden.
Die folgenden Anwendungsmöglichkeiten in der Schule beziehen sich auf den Hessischen Lehrplan für das Fach Chemie an Gymnasien G8. In der 11. Klassenstufe werden Alkansäuren und ihre Derivate behandelt, darunter fällt die Esterverseifung (vgl. Versuch 6:
Fettverseifung mit Muskatnusspulver). Weiterhin werden Alkene besprochen, was wahlweise auch schon in der 10. Klasse stattfinden kann. Dazu wird die elektrophile Addition behandelt (vgl. Versuch 4: Nachweis ungesättigter Verbindungen im Ingwer). Außerdem wird in der Klasse 11 auf Naturstoffe, wie Fette, Kohlenhydrate, Aminosäuren und Peptide eingegangen.
OH
OCH3
O H
Im Grundkurs und Leistungskurs der Klasse 12 können die Gebiete Farbstoffe (vgl. Versuch 8: Echter Safran?) und Nahrungsmittel, dazu auch Inhaltsstoffe und Zusatzstoffe behandelt werden.
6. Literaturverzeichnis
- Baltes, W.: Lebensmittelchemie, Springer-Verlag Berlin/Heidelberg 1989.
- Belitz, H.-D, Grosch, W., Schieberle, P.: Lehrbuch der Lebensmittelchemie, Springer- Verlag, Berlin 2001.
- Blum, C.: Analytik und Sensorik von Gewürzextrakten und Gewürzen, Dissertation, Hamburg 1999.
- Brückner, R.: Reaktionsmechanismen, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg/Berlin 2003.
- Glatzel, H.: Die Gewürze, Nicolaische Verlagsbuchhandlung Herford 1968.
- Gerhardt, U., Hall, G., Siewek, F.: Handbuch Aromen und Gewürze, Behring-Verlag, Hamburg 2006.
- Högermann, C., Ruppolt, W.: Schulexperimente mit Gewürzen, Aulis Verlag Deubner
& Co KG Köln, 1986 (Praxis Schriftenreihe Biologie, 33).
- Hoffmann, F.: Senföle. In Chemie in unserer Zeit 6/12 1978, Seite 182-188.
- Kastner, H., Melchior, H.: Gewürze, Verlag Paul Parey, Berlin/Hamburg 1974 (Grundlagen und Fortschritte der Lebensmitteluntersuchung, 2).
- Kunz, K.: Untersuchungen zum fungiziden Potential von Gewürzen und deren Inhaltsstoffen am Beispiel von Weizenbrot unter Berücksichtigung technologischer und sensorischer Aspekte, Bonn 1996
- Weidenborner, M.: Untersuchungen zur Kontamination ausgewählter Lebensmittel mit Schimmelpilzen und deren Kontrolle mit Gewürzen und sekundären Pflanzeninhaltsstoffen, ENA-Verlag, Bonn 1995.
- Scharf, K.-H., Vaupel, E. (Hrsg.): Gewürzpflanzen, PdN-Biologie 5/53 2004.
- Seidemann, J.: Würzmittel-Lexikon, Behring-Verlag, Hamburg 1993.
- http://www.faz.net/s/RubCD175863466D41BB9A6A93D460B8117.. (22.11.2006) - http://www.ijon.de/chili/scharf.html#gesund (26.11.2006)
- http://www.nat-working.uni-jena.de/pdf/Duftstoffe.pdf (06.12.2006) - http://www.pepperworld.com/basics/capsaicin.htm (06.12.2006)
