Bei dieser Datei handelt es sich um ein Protokoll, das einen Vortrag im Rahmen des Chemielehramtsstudiums an der Uni Marburg referiert. Zur besseren

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Bei dieser Datei handelt es sich um ein Protokoll, das einen Vortrag im Rahmen des Chemielehramtsstudiums an der Uni Marburg referiert. Zur besseren

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Alle mehr als 700 Protokolle (Anfang 2007) können auf der Seite

http://www.chids.de/veranstaltungen/uebungen_experimentalvortrag.html eingesehen und heruntergeladen werden.

Zudem stehen auf der Seite www.chids.de weitere Versuche, Lernzirkel und Staatsexamensarbeiten bereit.

Dr. Ph. Reiß, im Juli 2007

., .1

)

Philipps-Universität Marburg Fachbereich Chemie

Margarine - mehr als ein Brotaufstrich

Inhaltsverzeichnis:

Ausarbeitung

zum chemischen Experimentalvortrag

vom 28. Januar 1998

Thema:

Margarine

I. Zur Geschichte der Margarine 11. Margarinesorten

Ill, Bestandteile der Margarine Fette und Öle

Vitamine

Vitamin 0 - Reihe Vitamin A - Reihe Vitamin E - Reihe Cholesterin

Lecithine

IV. Margarineherstellung V. Literaturverzeichnis

Verzeichnis der Versuche

3 6 9 9 15 16 17 22 26 29 33 38

(Wintersemester 1997/98)

vorgelegt von

Gunter Kretschmann Am Zuckerberg 13 35043 Marburg

Demo Färbung der Fettbestandteile der Margarine 7

V1 Nachweis von Glycerin 9

V2 Gesättigte und ungesättigte Fettsäuren 11 V3 Nachweis von Vitamin A nach der Carr-Price- 19

Reaktion

V4 Nachweis des Vitamins E durch Oxidation zu 24 Tocopherolrot

V5 Nachweis von Cholesterol nach Liebermann- 27 Burchard

V6 Lecithin als Emulgator 31

V7 OC-Chromatographie zum Nachweis des 32 Lecithins aus Eigelb .

V8 Margarineherstellung im Haushalt 34

2

)

Margarine - mehr als nur ein Brotaufstrich

I. Zur Geschichte der Margarine

Margarine ist bei einem Verbrauch von ca. 9 kg pro Kopf und Jahr eines der meist verwendeten Nahrungsfette in deutschen Haushalten (vgl. Tab. I). Diesen Anteil am Verbrauch erreichte die Margarine im Verlauf von etwa 100 Jahren, denn erst seit 1869 wird Margarine überhaupt hergestellt.

Tab. I : Verbrauch an Nahrungsfetten (in kg pro Kopf, Deutschland)

Jahr Margarine Butter

1914/18 0,50 < 1,00

1919/23 4,00 < 5,00

1950 8,00 > 6,10

1960 11,00 > 8,30

1970 8,80 > 8,60

1993 8,20 > 6,80

Fette für die menschliche Ernährung wurden ursprünglich entweder durch Pressen fettreicher Pflanzensamen oder aus tierischen Fetten gewonnen. Als streichbares Fett sind Butter und Schmalz seit mindestens 2000 Jahren bekannt. Die Fettversorgung war stets eine wesentliche Grundlage der menschlichen Ernährung, da Fette die energiereichsten Nahrungsmittel sind. Besonders bei schwerer körperlicher Arbeit sollte der Körper daher mit fettreicher Nahrung versorgt werden.

In den letzten 200 Jahren änderten sich in Europa die Lebensbedingungen jedoch so nachhaltig, daß davon auch die Ernährungsgewohnheiten und die allgemeine Versorgung der Bevölkerung mit Fetten beeinflußt wurde:

~

Die industrielle Entwicklung war nur infolge eines intensiveren Arbeitseinsatzes mit Schichtarbeit und mit einseitiger schwerer körperlicher Leistung möglich.

~

Infolge der Verbesserung der hygienischen Verhältnisse in den Haushalten und der medizinischen Behandlungsmöglichkeiten stieg die Lebenserwartung allgemein an.

)

~

Insbesondere verringerte sich die Kindersterblichkeit

)- Bei gleichbleibender Geburtenrate und bei besseren medizinischen Bedingungen nahm die Bevölkerungsdichte deutlich zu.

> Härte körperliche Arbeit in den Fabriken und ansteigende Bevölkerungszahlen in den Städten machten eine bessere Versorgung der Bevölkerung mit Lebensmitteln erforderlich.

Die Emährungsgrundlage konnte in Europa zunächst durch eine intensiver betriebene Landwirtschaft (Mineraldünger, verbesserte Sorten) sowie durch organisierte Verteilung und erleichterten Transport der Grundnahrungsmittel gesichert werden. Auf die Versorgung mit Fett wirkten sich diese Maßnahmen jedoch nicht verbessernd aus, so daß die Fette knapp und immer teurer wurden.

Um die Fettversorgung, insbesondere der französischen Armee, zu sichern. erteilte Kaiser Louis Napoleon 111. 1866 den Auftrag, ein geeignetes Speisefett zu entwickeln. ·

Der Wissenschaftler Hippolyte Mege-Mouries erkannte 1869 durch Experimente, daß Kühe auch dann Milchfett abgeben, wenn sie zeitweise hungern, das Mllchfett also offenbar aus eigenem Körperfett erzeugen. Er verarbeitete daher Rindertalg mit Magermilch zu einem Fett, das streichtähig war und perlenartig schimmerte. Er nannte es Margarine nach dem griechischen Wort margaron, die Perle. Die Margarine kostete nur halb so viel wie Butter. 1874 arbeitete die erste Margarinefabrik in Deutschland, sie stellte Margarine ebenfalls auf der Grundlage tierischer Fette her.

Da tierische Fette jedoch nicht in ausreichender Menge anfielen, begann die Suche nach anderen Fetten. Pflanzenfette waren zwar billig und auch in ausreichender Menge verfügbar, sie hatten jedoch den Nachteil, daß aus den flüssigen Fetten kein streichfähiges Fett herstellbar war. Im Jahre 1902 entwickelte der Chemiker Wilhelm Norman ein Verfahren. wodurch die flüssigen Fette bei Überdruck und in Anwesenheit von Nickel als Katalysator zu festen Fetten umgewandelt wurden. Dieses Verfahren der "Fetthärtung" beruht darauf, daß einem Teil der in den pflanzlichen Fetten enthaltenen ungesättigten Fettsäuren katalytisch Wasserstoff angelagert wird.

Die ungesättigten Fettsäuren mit niedrigem Schmelzpunkt werden dadurch zu gesättigten Fettsäuren mit höherem Schmelzpunkt ..

umgewandelt. Nur die essentiellen Fettsäuren (z.B. Linolsäure und Linolensäure; vgl. Abb. 8.5) bleiben heute bei der Margarine-·

herstellung als ungesättigte Fettsäuren erhalten.

)

11. Margarinesorten

Über viele Jahrzehnte blieb die Margarine »nachgemachte«

Butter, und im Lebensmittelrecht wurde der Handel mit Margarine strengen Reglementierungen unterworfen. Die Würfel- und speziellen Becherformen, ein umlaufender roter Warnstreifen und als Unterscheidungsindikator Stärke (Iod-Stärke-Testl) sollten den Verbraucher vor Verwechslungen mit Butter schützen. Erst in den letzten 30 Jahren (vgl. Tab. I) hat sich die Margarine zu einem eigenständigen Lebensmittel mit für die Ernährung großer Bedeutung entwickelt. Auch die rechtlichen Beschränkungen im Verkehr mit Margarine sind weitestgehend abgebaut worden.

Geblieben ist lediglich das Verbot des Vermischens mit Butter und die Forderung, daß Margarine und Halbfettmargarine nur in Fertigpackungen in den Verkehr kommen dürfen.

Margarine wird in vielfachen Kompositionen und meist unter speziellen Markennamen verkauft. Praktische Bedeutung haben die Haushaltsmargarinen und die Margarinen mit Hinweisen auf eine besondere Zusammensetzung.

Zu den einfachen Sorten der Haushaltsmargarinen zählt die STANDARDWARE. Meist wird sie zum Backen, Braten und Kochen eingesetzt, und ihre Fette sind so ausgewählt, daß sie höhere Temperaturen vertragen. Sie bestehen aus Mischungen pflanzlicher und tierischer Fette. Der Anteil an ungesättigten Fettsäuren ist gering.

Bei PFLANZENMARGARINEN muß der Fettanteil zu mindestens 97°A> aus pflanzlichen Fetten bestehen.

Stammt der Fettanteil einer Pflanzenmargarine zu mindestens 97%

aus dem Öl einer Pflanzenart, so kann der Name der Pflanze bei der Bezeichnung des Erzeugnisses mit verwendet werden (z. B.

Sonnenblumenmargarine).

DIÄTMARGARINEN unterliegen den Forderungen der Diät- Verordnung und dienen besonderen Ernährungszwecken. So werden beispielsweise Diätmargarinen für eine natriumarme (kochsalzarme) Ernährung mit den Hinweisen >natriumarm< (nicht mehr als 120 mg Natrium pro 100 g Margarine) und streng natriumarm (nicht mehr als 40 mg pro 100 g) in den Verkehr gebracht. Bei Diätmargarinen mit einem Gehalt von mindestens 50% mehrfach ungesättigten Fettsäuren wird häufig auf eine

COOH

COOH

Partielle Härtung Raffinieren 90% pflanzlich 10% tierisch

Pressen Extrahieren und

Margarine- herstellung Kokos- }

Palmkern- fett

Pflanzenölgevvinnung Brechen

Mahlen und Anbau/Ernte

der Ölfrüchte

Abb ...Essentielle Fettsäuren" Bsp.

Linolsäure [18:2 (9,12)]

Lino tensäure [18:3 (9, 12, 15)]

Zur Margarineherstellung werden heute vorwiegend Fette aus Sojabohnen, Sonnenblumen, Erdnüssen, Palmöl und Kokosfett genutzt.

Soja-

Sonnenblumen- Erdnuß-

Baumwollsaat- öl Palm-

Wal- Fisch-

Definition:

Laut Gesetz ist Margarine eine Zubereitung aus genußtauglichen Fetten, die durch Emulgieren nach dem Typ

"Wasser-in-Fett-Emulsion" hergestellt wird. Der Gesamtfettgehalt ist unterschiedlich, der Milchfettgehalt und Milcheiweißanteil darf 1 °k nicht überschreiten.

Chemie in der Schule: www.chids.de

)

ZUSAMMENSETZUNG

Fettgehalt80%

Fettgehalt 60%

FETTGEHALT I

- - r r l - -

blutfettsenkende Wirkung der Margarine hingewiesen. Dies hat aber, wenn überhaupt, nur Gültigkeit im Rahmen eines Diätplans, wenn auf eine andere Fettzufuhr verzichtet wird .

REFORM-MARGARINEN sind Erzeugnisse, die nach Refonngrundsätzen hergestellt wurden. Sie erfüllen teilweise in der Qualität Diätanforderungen. Als Rohstoffe werden Kokos- und Palmkernfette und linolsäurereiche Ptlanzenöle bevorzugt. Tierische Fette und hydrierte Fette werden nicht verwendet.

HALBFETIMARGARINE bzw, FETIREDUZIERTE MARGARINE wurde als kalorienreduziertes Lebensmittel entwickelt, bei dem Fett gegen Wasser ausgetauscht wurde. Sie enthält nur zwischen 39 und 41%

(bzw. 60%) Fett , dafür aber einen hohen Wasseranteil, der sie zum Backen, Braten und Kochen ungeeignet macht (ein entsprechender Wamhinweis muß auch auf der Packung stehen) .

( rN\-o-N~.".

Chemikalien:

Sudan 111 (Ceresinrot) Sudan 111

'HQ

Margarine (Bsp. 250g Standardmargarine 80% Fettgehalt 250g Halbfettmargarine 40% Fettgehalt) Färbung der Fettbestandteile der Margarine

Ergebnis:

~

Vergleich der Margarinesorten im Fettgehalt Durchführung:

Beide Margarinesorten werden in jeweils 300ml Bechergläsern auf dem Wasserbad (90

^D

C) mit Magnetrührer geschmolzen. In die Schmelze trägt man eine winzige Spatelspitze Sudan 111 - Pulver ein und läßt rühren.

Durch etwa 5minütiges Weitererhitzen auf dem Wasserbad

erfolgt eine Trennung in eine wäßrige und eine ölige Phase . Der

Farbstoff Sudan 111 befindet sich ausschließlich im geschmolzenen

Fett. Das Wasser, das in der Margarine enthalten war, ist völlig am

Grunde des Reagenzglases.

.t

) )

Durchführung:

1ml Margarine wird mit 0,5ml einer 10%-igen ethanolischen KOH- Lösung versetzt und aufgekocht.

Die verseifte Margarinelösung wird mit 2-3 kleine Spatelspitzen KHS04in einem hoch schmelzenden Reagenzglas versetzt.

Beim kräftigen Erhitzen entweicht Acrolein, das durch seinen stechenden Geruch und seine schleimhautreizende Wirkung erkennbar ist (Gefahrensymbol: T ; gilt als carcinogen!!!).

Das Acrolein wird durch ein Überleitungsrohr in Fehling-Lösung geleitet, welche sich in einem anderen Reagenzglas befindet.

Die Fehlinglösung mit dem eingeleiteten Acrolein wird anschließend erhitzt. Es fällt ein brauner Niederschlag aus.

Triglycerid + 3 KOH

(EtOH) ---~

Glycerin

H-C-LQj::r ~

,,'

H-C-H

C=O I

R

/0"-

11 GGJ.

+ 3 R"-C-Qj K Seife

(n

=

^1,2,3)

=Alkalisalze der Fettsäuren

H-C-OH ~

H-C

I

C-OH

11

~

Enol Eliminierung

( KHS04) [H+]

~

H-C-OH ~

I

r----.

H-C-OH H-C-OH ,,I

PI Glycerin I

Verseifung Erklärung:

R1, R

²,

R

³

=

langkettige

Carbonsäurereste

111. Bestandteile der Margarine Fette und Öle

Fette sind bereits seit der Steinzeit als Nahrungsmittel bekannt.

Fette sind, chemisch gesehen, Triglyceride, Verbindungen zwischen dem Glycerin (siehe V1) und verschiedenen Fettsäuren (siehe V2)

1.

Fettsäuren kennt man als Seife, in der sie als Natrium- oder Kaliumsalz vorliegen. Die Vielfalt der Fette ergibt sich daraus, daß bei der Verbindung mit Glycerin sehr unterschiedliche Fettsäure- sequenzen möglich sind. So lassen sich beispielsweise bei der Lebensmitteluntersuchung unbekannte Fette analytisch über die Fettsäureverteilung bestimmen.

Während Glycerin immer die gleiche Substanz ist, gibt es eine sehr große Variationsbreite bei den Fettsäuren (= langkettige Carbon- säuren).

Triglycerid

Da Kohlenstoff die Fähigkeit besitzt, Doppelbindungen einzugehen, unterteilt man Fettsäuren in: gesättigte Fettsäuren, einfach ungesättigte Fettsäuren und in mehrfach ungesättigte Fettsäuren.

Nachweis von Glycerin Chemikalien:

Margarine

Ethanolische KOH-Lösung (w=0,1) Fehling-Reagenz:

Fehling I :CuS04·5H

_20-Lösung

7g/100ml H

₂₀

Fehling lI:alk. K-Na-Tartrat-Lsg. 34g Tartrat+10g NaOH/100ml H

₂₀

H-C ~

11

C-H

C=O

I

PI Acrolein I

1Entdeckung 1815 durch Michel-EugeneChevreul (1786-1889).

9 ¹⁰

)

Nachweis des entstandenen Aldehyds: Fehling-Probe Formal:

. "Ö' +2

R-C-H

11

+ 2 cif+ + 5 Ol-f +1 komplexiert

/0'

11

_8

---,.~

R-C-O I +3

+1

+

¹¹

CU20",l.

grau-braun

+3~O

'..

I

;

i

Nachweis der Fettsäuren a.) Fettsäuren (allgemein)

Zu der entstandenen Seifenlösung gibt man Salzsäure (c = 2 molII), wobei der Schaum sich sofort auflöst und sich ein weißer Niederschlag bildet.

Die in den Margarinefetten enthaltenen Ester (Triglyceride) lassen sich in alkalischer Lösung hydrolisieren. Es entstehen neben dem Glycerin die Kalium-Salze der höheren Fettsäuren. Da die entstandenen Fettsäuren wasserunlöslich sind, können diese durch Zugabe von HCI nachgewiesen werden.

:..:1::::.:...

.. ,,,'..::: I ^{R-C-.Qf /0"-}

¹¹

^{_8@ K + HCI}

^(aq)

^{R-C-OH /0"-}

¹¹

⁺

^K-(aq)@

⁺

^{CI (aq)}

^o

weißer Niederschlag (Fettsäure in H20 unlöslich) Gesättigte und ungesättigte Fettsäuren

Chemikalien:

Margarine, ethanolische KOH-Lösung (w=O,1), HCI (c=2 molII), Bromwasser-Lösung

b.) Ungesättigte Fettsäuren

Zu Bromwasser gibt man die entstandene Seifenlösung.

(Natriumthiosulfat bereitstellen als Sicherheitsmaßnahme)

Durchführung:

Verseifung

5g Margarine werden in einem 100ml Erlenmeyerkolben vorgelegt und durch Erhitzen verflüssigt. Dazu gibt man 30m I ethanolische KOH-Lösung. Die Lösung wird anschließend und unter ständigem Rühren auf dem Wasserbad erwärmt.

Die entstehende Trübung verschwindet nach ca. 10min . Nachweis der Verseifung

Eine Probe der Seifenläsung wird mit Wasser verdünnt und unter Schütteln entsteht eine Trübung. Eine starke Schaum bildung ist zu

beobachten (Entstehung von Seife). •

H Br H

~1 ~

"'C-C'"

RX~ I ^'RY

Br

Vicinale Dibromverbdg. (R,R) Enantiomerengemisch mit (S,S) /B;'" nucleophile

H~ /r.\~ ~H anti-Addition

", / \:tJ\ ~,

''C-C' + B(

R'~~

^(aq)

Bromoniumion

/0"-

11

Ge

+ 3 R"-C-ÖI- K Seife ("

=1,2,3)

=A lkalisalze der Fettsäuren

Triglycerid + 3 KOH

(EtOH) - - . - . .

Glycerin

)

Bedeutung der Fette für den menschlichen Organismus

Die Nahrungsfette haben im menschlichen Organismus verschiedene wichtige Aufgaben zu erfüllen.

1. Fette sind konzentrierte Energieträger

Die Fette dienen dem Organismus gleich den Kohlenhydraten als Energielieferant.

bezogen auf 19 in kJ/mol

Nährwert Margarine 3200 kJ/100g (Vgl. Butter 3230 kJ/100g) 1 g Fett liefert im Organismus 39,6 kJ , 1 g Kohlenhydrate liefert dagegen nur 17,5 kJ.

Fette haben also einen höheren Energiegehalt pro Gewichtseinheit.

Das heißt mit anderen Worten, durch Fett kann das Nahrungsvolumen verringert werden. Es wird nicht zum Völlegefühl kommen, wie bei einer reinen Kohlenhydratnahrung. Außerdem wird durch den Fettgehalt die Verweildauer der Speisen im Magen verlängert, d.h. Fette haben einen größeren Sättigungswert.

Speisen, die Fett enthalten, tragen durch das geringere Nahrungsvolumen und den größeren Sättigungswert zum allgemeinen Wohlbefinden bei.

2. Fette erfüllen Schutzfunktionen im Organismus

• Fette dienen dem Wärmeschutz (Unterhautfettgewebe).

• Fette bieten Schutz gegen Stoß und Druck (z. B. Nierenfett).

• Fette sind Polster für bewegliche Organe (z. B. Augapfel).

• Fette haben eine wasserabstoßende Wirkung, sie dienen dem Schutz von Haut und Haaren.

13

)

3. Fette haben spezifische Leistungen zu erfüllen

Fette dienen auch als Trägersubstanz für essentielle fettlösliche Stoffe:

a. Essentielle Fettsäuren

Fettsäuren gelten als essentiell, wenn sie folgende Kennzeichen aufweisen: Mindestens zwei Doppelbindungen müssen im Molekül vorhanden sein.

t

Linolsäure ist die wichtigste essentielle Fettsäure (vgl. Abb.

oben), auch die Arachidonsäure ist eine essentielle Fettsäure, sie kann jedoch im Organismus aus Linolsäure aufgebaut werden [siehe Exkurs: Die Werbung mit m-3-Fettsäuren, S.35]

Die essentiellen Fettsäuren werden im Organismus vor allem in die Phosphatide eingebaut, die wiederum Bestandteil aller Zellstrukturen wie Zellmembranen, Zellkerne, Mitochondrien usw.

sind. Durch einen Mangel an essentiellen Fettsäuren wird u.a. also auch die Struktur der Mitochondrien verändert. In den Mitochondrien finden jedoch zahlreiche Stoffwechselvorgänge, z. B. der Endabbau aller Nährstoffe und auch die Harnstoffsynthese, statt. Bei einem Mangel an essentiellen Fettsäuren kommt es zu schweren Stoffwechselstörungen. Außerdem werden aus den essentiellen Fettsäuren die Prostaglandine aufgebaut.

Diese Gewebshormone wirken im Stoffwechsel des Fettgewebes als Antagonisten des Adrenalins und des Glucagons.

Sie hemmen die Fettgewebslipase, d.h, die Abspaltung von Fettsäuren, außerdem fördern sie das Einströmen von Fettsäuren in das Fettgewebe und deren Umbau zu Triglyceriden. So wirken die freien Fettsäuren indirekt senkend auf den Blutfettspiegel und damit auch auf den Blutcholesterinspiegel ein.

Exakte Angaben über den Bedarf des Menschen an essentiellen Fettsäuren können nicht gemacht werden, man vermutet aber, daß er bei 6-8 g pro Tag liegt.

b. Fettlösliche Vitamine

und Provitamine können nur bei gleichzeitiger Anwesenheit von"

Fetten aus dem Darm resorbiert werden. Die fettlöslichen Vitamine A, 0, E und K und das Provitamin Carotin sind überwiegend in fettreichen Nahrungsmitteln enthalten .

14

Da in pflanzlicher Margarine Vitamin E natürlich enthalten ist bzw.

die Vitamine A und D künstlich zugesetzt werden, soll im nächsten Kapitel auf die fettlöslichen Vitamine eingegangen werden.

Vitamine

Wenn man den Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (OGE) glauben mag, kann der Tagesbedarf für Kinder und Erwachsene in den meisten Fällen mit 100g Margarine abgedeckt werden. Aber: Wer ißt schon pro Tag 100g Margarine?

, /

Vitamin D - Reihe

Vitamin 02 (Ergocalciferol) HO

I I

Vitamin 03 (Cholecalciferol) HO

Im folgenden sollen 0.8. Vitamine erläutert werden und Nachweise aus Margarine zu den Vitaminen vorgestellt werden.

Die Vitamin-D-Gruppe dient als Sammelbezeichnung für die aus 5,6,7,8- Tetradehydro-Sterinen durch photochemische Ringöffnung entstehende Vitamine, mit mehr oder weniger starker antirachitischer Wirkung, die häufig unter der Gruppenbezeichnung Calciferole zusammengefaßt werden.

Vitamine sind organische Substanzen, deren Fehlen Mangel- erscheinungen im Körper hervorruft; auch ein Überangebot kann zu Erkrankungen führen.

Vitamine sind essentielle Nahrungsbestandteile.

Sie können vom Körper nicht (oder nicht ausreichend) hergestellt werden; sie kommen - zum Teil auch als Vorstufen (Provitamine) - in Lebensmitteln vor und werden nur in ganz kleinen Mengen benötigt. Normalerwelse enthält unsere Nahrung sämtliche Vitamine im erforderlichen Umfang.

Die Vitamine ermöglichen den Abbau der Hauptnährstoffe, die Steuerung des Stoffwechsels und den Aufbau körpereigener Substanzen, indem sie den Ablauf enzymatischer Vorgänge unterstützen.

Die Vitamine werden in eine wasserlösliche und fettlösliche Gruppe eingeteilt, von denen nur auf die Vitamine A, D und E, welche in der Margarine enthalten sind, näher eingegangen werden soll.

Margarine wird in der Regel zur ernährungsphysiologischen Aufwertung vitaminiert mit 15 bis 20 Internationalen Einheiten (I.E.) Vitamin A, mit 5 I.E. Provitamin A und mit bis zu einer I.E. Vitamin D pro g Margarine. Vitamin E kann bis zu einer Gesamtmenge von O,5mg Margarine zugesetzt werden, wenn dieser Gehalt natürlicherweise nicht erreicht wird.

Vitaminierung der Margarine

Vitamin 0 VitaminA Vitamin E

Provitamin A

2,5 JJQ 900

_~g

bis 50 mg

pro 100 9 Margarine pro 100 9 Margarine pro 100 9 Margarine Tagesbedarf lOGE):

Erwachsene: 2,5 IJg 900 IJg 12 mg

Kinder: 10

~g

800 J.1g 8 mg

Vitamin O

₂

(Freiname: Ergocalciferol) wird auch als pflanzliches Vitamin 0 bezeichnet, weil es aus Ergosterin entsteht, das in der Pllanzenwelt häufig vorkommt. Seine physiologische Wirkung entspricht bei Säugern denen des Vitamins D

_{3 •}

Vitamin 03 (Freiname: Cholecalciferol) entsteht mittelbar aus dem

in der Tierwelt weit verbreiteten Cholesterin und wird deshalb

gelegentlich als tierisches Vitamin 0 bezeichnet.

Die D-Vitamine sind notwendig für die Regulierung des Calcium..

und Phosphat-Haushalts im Organismus. Sie sorgen für die Calcium-Resorption im Darm und für die Mineralisation der Knochen.

Die Folge von Vitamin D-Mangel ist das Auftreten von Rachitis (Englische Krankheit), insbesondere bei Säuglingen und Kleinkindern. Beim Erwachsenen tritt durch Entmineralisierung des Skeletts ein Knochenumbau mit Deformationen der Röhrenknochen, des Beckens und des Brustbeins ein. Die Ursache des Vitamin D..

Mangels liegt häufig in zu geringer Sonnenbestrahlung.

(1 I.E. == 0,025 IJg kristallines Vitamin 0

3)

Vitamin A - Reihe

Vitamin A1 (Freiname: Retinol) wird in der Leber gespeichert und ist von großer Bedeutung für das Wachstum und die normale Entwicklung des Menschen, für den Aufbau und die Resistenz der Haut und der Schleimhäute. Da Vitamin A1 die Zellvermehrung reguliert, wird ihm eine Tumor-hemmende Wirkung nachgesagt.

Sein Fehlen ruft abnorme Hauttrockenheit, Sekretions- einschränkungen der Schweiß-, Tränen-, Talg- und Magendrüsen, Gewichtsabnahme, Wachstumshemmungen. Minderung des Sauerstoff-Verbrauchs und erhöhte Infektionsanfälligkeit hervor.

klärt.

Am Sehprozeß ist Vitamin A

1

über sein Oxidationsprodukt Vitamin Ai-Aldehyd (Retinal) als prosthetische Gruppe des Rhodopsins beteiligt. Mangel an Vitamin A resultiert infolgedessen auch in verminderter Fähigkeit zum Dämmerungssehen.

Nachtblindheit und gesteigerter Blendempfindlichkeit der Augen.

(gelb-orange) Farbe der Margarine

ß-Carotin

(Provitamin A)

Der Vitamin A-Bedarf wird vorwiegend aus tierischen Quellen (Leber, Fischölen. Milch

l

Butter, Eigelb) gedeckt.

Eine weitere Quelle ist das in Pflanzen reichlich vorkommende Provitamin ß-Carotin, das zu ca. 50% in der Darmwand in 2 mol Retinol gespalten wird.

OH

Vitamin A ₁ (Retinol)

OH

Vitamin A ₂ (Dehydroretinol)

(1 I.E. == O,30mg Vitamin A

1

bzw. O,344mg krist. Vitamin A-Acetat, 1 I.E. Provitamin A == O,6mg ß-Carotin)

1m Versuch wird Vitamin A qualitativ aus Margarine nachgewiesen.

Die Vitamin-A-Gruppe ist die Sammelbezeichnung für die beiden isoprenoiden C

2o-Vitamine

A

₁

und A

_{2 ,}

die etwas unterschiedliche physiologische Bedeutung haben. Bedeutend jedoch ist das Vit. A

_1•

17 18

) )

Erklärung: Carr-Price-Reaktion mit Trifluoressigsäure

Carbeniumlon

10:

_~

^F

_I

e ^- _\;-- ^{(5/ C-C-F} _F

^I

l-~o

~

Retinol Chemikalien:

KOH (w=0,3), Petrolether, Ethanol (96%), Chloroform, Essigsäureanhydrid,

IrifIuor~ssigsäurelösung

(1 Teil TFE : 5 Teile CHCh), Wasser dest.

Nachweis von Vitamin A nach der Carr-Price-Reaktion

Prinzip:

Die Vitamine A, D und ß-Carotin werden mit Hilfe von KOH (Verseifung) und Petrolether/Ethanol unter Hitze aus Margarine extrahiert. Der abgetrennte Petroletherextrakt wird eingedampft und das Retinol nach der Carr-Price-Reaktion in einen blauen Farbkomplex von geringer Dauer (30sec.) überführt.

Durchführung:

Ca. 10g Margarine werden im 100ml Becherglas mit 30ml KOH- Lösung gut durchmischt und im Wasserbad (90°C) 15min erwärmt.

Nach dem Abkühlen werden 20ml Ethanol und 100ml Petrolether hinzugefügt und 10min stark gerrührt.

Der Ansatz wird 1h im Dunkeln stehen gelassen.

50ml des Petrolethergemischs werden abpippetiert und im Scheidetrichter mit 100ml dest. Wasser vorsichtig ausgeschüttelt bis die Lösung klar ist.

10ml von der Etherphase werden in einem Becherglas vorsichtig eingedampft.

Der Rückstand wird in O,5ml Chloroform sowie in 0,5ml Essigsäureanhydrid aufgenommen und mit 5ml Trifluoressigsäure- lösung angefärbt.

Absorption bei Amax=618nm blau-blaugrün

Erläuterung:

Da Trifluoressigsäure eine sehr starke Säure ist, kann von Retinol die Hydroxygruppe als Wasser abgespalten werden. Es entsteht ein Carbeniumion, dessen 7t-Elektronen delokalisiert sind.

Warum erscheint der Zustand des Carbeniumions dem menschlichen Auge blau-blaugrün?

Tatsache ist, daß Retinol gelblich erscheint, aber die Anzahl der n-

Elektronen sich nicht ändert. Dieses Farbphänomen muß also

anders erklärt werden.

)

Dazu vergleiche man die Molekülorbitale von Propen (bei Retinol) und des Allyl-Kations (bei Carbeniumion) [vgl. eingezeichnete Kästen], um in vereinfachter Form die wesentlichen Unterschiede der jeweiligen n-Elektronensysteme zu betrachten.

Molekülorbitafe im Vergleich

Bei dem ALLYL-KATION sind im Gegensatz zu Propen 2 7t-Elektronen auf 3 Zentren verteilt und zu dem bindenden und antibindenden Zustand existiert noch ein nichtbindender Zustand", welcher hier das LUMO bildet. Der HOMO-LUMO-Übergang ist .kürzer" als bei dem Propenmolekül und als Ergebnis erhält man eine längerwellige Absorption (A _max =618nm), welches dem menschlichen Auge blau erscheint.

E

LUMO

^1t

antibindend

Dieses Farbphänomen ist nur von kurzer Dauer, da die Carbeniumionen nicht genügend stabilisiert sind und durch elektrophile Addition weiter reagieren können.

... m~~~~ nicht~indend

.

Vitamin E - Reihe

HOMOH

^bindend1t

ffiHOMO

HO

Tocopherole

Vitamin R

¹

R

²

a-Tocophero CH3 CH3 ß-Tocophero CH3 H

y-Tocophero H CH3 ö-Tocopherol H H

2 x-Elektronen 2 Zentren

Allyl-Kation 2 1t-Elektronen

3 Zentren [~]

Die Vitamin-E-Gruppe ist die Sammelbezeichnung für die fettlöslichen, natürlich vorkommenden Verbindungen mit einem Chroman-Grundgerüst und einer C

16-Seitenkette.

Die Vitamin-E- Reihe werden auch als Tocopherole bezeichnet, welche sich durch verschiedene Substituenten unterscheiden.

Meist wird a-Tocopherol als das eigentliche Vitamin E angesehen.

PROPEN

besitzt 2 7t-Elektronen, die auf 2 Zentren (=C-Atome) verteilt sind. Daraus ergibt sich für die Molekülorbitale ein bindender und ein antibindender Zustand. Bei der Anregung der Elektronen vom höchsten besetzten Molekülorbital (HOMO) in das niedrigste unbesetzte Molekülorbital (LUMO) erscheint das Propen, stellvertretend für Retinol, gelb.

21

Tocopherole kommen in vielen Pflanzenölen vor. Besonders reich an Vitamin E sind die Samenöle von Soja, Weizen, Mais, Reis und Baumwolle. Bei der Ölraffination geht jedoch ein Teil der Tocopherole verloren. Auch Früchte und Gemüse, z.B. Himbeeren, Bohnen, Erbsen, Fenchel, Paprika. ete. enthalten Tocopherole.

2Begründet durch die 2 mesomeren Strukturen des Allyl-Kations. welche mit jeweils 50%

Anteil gleich wahrscheinlich sind. Durch Addition der jeweiligen p-Orbitale ergibt sich eine Auslöschung (siehe nichtbindender Zustand inGraphik). Vgl. Prinzip ..Schwingende Saite"

Knotenebenen.

22

)

Geringe Konzentrationen von Tocopherolen findet man auch in tierischen Produkten wie Innereien (Leber), Eiern und Fisch.

Neben ihrer Anwendung aufgrund des Vitamin-Charakters (Fortpflanzung und Fettstoffwechsel; Tocopherol ist abgeleitet von griech.: tokos = das Gebären und pherein = tragen) wirken Tocopherole als Antioxidantien in Fetten und Ölen. Im Menschen ist a-Tocopherol das wicht igste fettlösliche Antioxidans. In den USA wird a-Tocopherol Räucherschinken zugesetzt, um die Bildung von Nitrosaminen zu hemmen . Die Wirkung von Vitamin E als Nitrit- Fänger und Inhibitor der N-Nitrosamin-Bildung in vive wird ebenfalls diskutiert.

Darüber hinaus besitzen Tocopherole eine Vielzahl von günstigen physiologischen Eigenschaften (z.B. Reduzierung von Muskelschäden, die auf oxidativen Stress während körperlicher Höchstleistung zurückzuführen sind, Verzögerung diabetischen Spätschäden, Verminderung des Risikos der Kataraktbildung, Verminderung des oxidativen Stress bei Rauchern , anticarcinogene Effekte, Reduzierung des Arteriosklerose-Risikos, protektive Wirkung gegen Hautschäden wie Hautalterung, Schutz der Haare vor Witterungseinflüssen).

Bei der Margarineverarbeitung gelangt Vitamin E über die Pflanzenöle in die Margarine. Bei der mengenmäßigen Aufnahme von Vitamin E nimmt Margarine die Spitzenposition unter den Lebensmitteln ein.

(Basis: Nationale Verzehrsludie 1991)

)

Nachweis des Vitamins E durch Oxidation zu Tocopherolrot Chemikalien:

Maragarine, Ethanol (getrocknet über Molekularsieb 4A), konz.

HN0

3,

Siedesteinehen Durchführung:

In einem mit Siedesteinehen bestückten Reagenzglas werden 10ml verflüssigte Margarine in 5ml wasserfreiem Ethanol gelöst.

Zu dieser Lösung werden vorsichtig tropfenweise 2ml konz. HN0

3

gegeben. Anschließend wird die Mischung unter dauerndem Schütteln mit dem Bunsenbrenner (Vorsicht: Lösungsmittel) zum Sieden erhitzt.

Ergebnis:

Das Gemisch färbt sich orange-rot. Die Intensität der Färbung nimmt bei niedrigeren Temperaturen deutlich zu.

Erklärung:

In Gegenwart von Tocopherol entsteht Tocopherolrot. Aus Tocopherol bildet sich durch Oxidation Tocopherolrot, dabei wird der aromatische Charakter des Tocopherols aufgehoben und es entsteht ein ortho-chinoides System.

OXIDATION:

Tocopherolrot

t.. = 450 - 500nm gelb - rot

)

Konzentrierte Salpetersäure fungiert als Oxidationsmittel und wird selbst reduziert.

REDUKTION: (formal)

+5 +2

N03- + 4 H30+ + 3 e- .. ^{NO + 6 H20}

C ^NO

²

^{+ 1 1 2 0 0 2 .... +4-2 N02 I (braun) )}

Cholesterin

HO

Cholesterin

In einer Nebenreaktion können durch Luftsauerstoff nitrose Gase entstehen.

Es sind aber auch andere Oxidationsstufen des N an der Redoxreaktion des a-Tocopherols beteiligt. Vereinfacht:

Als Hauptvertreter der Zoosterine ist Cholesterin in allen Organen verbreitet: Im Großhirn (etwa 10

^0k

der Trockensubstanz). in Nervenzellen. Nebennieren und Haut. Das Blut enthält 0,15-0,25%, das Herz 2% Cholesterin (Höchstmenge um das 60. Lebensjahr).

Insgesamt enthält der menschliche Körper durchschnittlich 0,32%

Cholesterin, teils frei, teils mit Fettsäuren verestert; die Ester rechnet man den Blutfetten zu. Täglich werden im Körper des Erwachsenen ca. 1-29 Cholesterin synthetisiert.

Je 100g Nahrungsmittel enthält Cholesterin in mg: Butter 244, Margarine 186

³,

Rindfleisch 90, Schweinefleisch 99, Kabeljau 58, Schellfisch 64, Lebertran 570. In geringen Mengen tritt Cholesterin auch in pflanzlichen Fetten auf.

Cholesterin ist die biogenetische Vorstufe der Gallensäuren (Hauptabbauweg für Cholesterin) und Steroid-Hormone.

Das zu den Lipiden gerechnete Cholesterin ist neben Phospho- und Glykolipiden wichtiger Bestandteil von Biomembranen.

Cholesterin spielt im Organismus auch eine Rolle als Hautschutzsubstanz, Quellungsregulator. Nervenisolator und dergleichen.

Durch falsche Ernährung, aber auch durch bestimmte Enzym- od.

Rezeptordefekte können pathologisch erhöhte Cholesterin-Spiegel im Serum entstehen (Hypercholesterinämie. Diese erachtet man als mitverantwortlich für die Entstehung der gefährlichen Arteriosklerose, bei der sich cholesterinreiche Ablagerungen an

3Pflanzliche Margarine enthält kein Cholesterin.

Vorsicht: Bel den käuflichen Produkten wird mit dem Prädikat .cholesterinfrei" geworben.

Tatsache aber Ist, daßman Cholesterin nachweisen kann, wenn Milchfett in der Margarine verarbeitet Ist.

26

CH3 CH2

HO ,,0

^.~

0

~ + H

₂

0

~

-« ^-H+ • I ^{- . .}

# ^{-e- -H+}

~

H HO" 0

CH

₂

0 H -, _{~O c~}

C

HO

_HO

HO

~ I

^~

^{+ H20}

^~

--- ^{+ H20}

~

-2e- -2H+

~ -2e-

-2H+

N

~O

~HOD ^{+ NO+ HO} . ^{-H .,}

- C0

2

~ I ^{- H+}

^{(5 Ar)}

E

/OH 0

N

0 I

+ H20

•

- NH20H

25

)

Arterienwänden bilden. [siehe Exkurs: Blutfett, Arteriosklerose und Cholesterin; S.35]

Cholesterin wird als Emulgator für kosmetische und pharmazeutische Präparate, Textilwaren, Lederpflegemittel und dergleichen verwendet. Es ist Bestandteil von Haarwuchsmitteln, Ausgangsmaterial für die Vitamin-D-Synthese u.a. Steroide.

Die Entdeckung des Cholesterin in Gallensteinen (ca. 1770) wird verschiedenen Autoren zugeschrieben. Chevreul versuchte 1812 vergeblich, Cholesterin zu verseifen und prägte den Namen (von griech.: chole = Galle und stereos = starr), von dem sich die Gattungsbezeichnung Sterine herleitet.

Cholesterin wird qualitativ durch Liebermann-Burchard-Reaktion nachgewiesen.

Nachweis von Cholesterol nach Liebermann-Burchard

..

..

-HOAc

"Hydrid-Akzeptoren"

1.) H

_2S04

2.) Carbokat ionen

Chemikalien:

Margarine, Chloroform (getrocknet über Molekularsieb 4A), Essigsäureanhydrid, konz. Schwefelsäure

Durchführung:

Eine große Spatelspitze Margarine wird in 20ml Chloroform im Demoreagenzglas gelöst und dazu werden 20m I Essigsäureanhydrid gegeben.

Es wird tropfenweise mit konz. Schwefelsäure versetzt.

..

- - ^..

^~

^...

A. = 600-630nm blau-blaugrün Als Ergebnis entstehen Polyene bzw. deren Carbeniumionen.

[Vgl. Theorie zu Versuch 3.]

•

-HOAc + AC?0 [Ii]

HO Erklärung:

Vereinfacht Beobachtung:

Nach Zugabe der konz. Schwefelsäure färbt sich der Ansatz

intensiv grünblau.

)

Lecithine > amphiphiler Charakter (hydrophil und lipophil)

Diese Eigenschaft ist wohl die Ursache, daß die Lecithine in den Zellmembranen zu finden sind. Sie sind in den ZeHen der Gehirn- und Nervensubstanz vorhanden.

hydrophil

--

hydrophob

--

r-

(t)

Q.

r-to

:::r :i"

Öl Öl

Wasser

Grenzschicht

Micelle:

-E ^Fettsäure

Glycerin Fettsäure

.. organischer

Phosphorsaure - basischer Bestandteil

Zu den Glycerinphosphatiden gehören die Kephaline und die Lecithine. Lecithine und Kephaline unterscheiden sich in ihrem Aufbau lediglich durch unterschiedliche organische Basen.

Bsp. Lecithin mit organischer Base Cholin

iJ'

H2 C - Q- C···{CH 2)14- ·.... CH 3

I ^'0-

~ CH-D-C-{CH2)7-C=C-(CH2)7 - CH

3

CH3 e I ^{H H}

(f)1 .... 11-

H

3C-N-C-C-O-f?-O-CH 2

I H H 1-

CH32 2

IOe

'-- --~~ '- y_---~J

V

hydrophil hydrophob

Lecithin gehört zu der Gruppe der Phospholipide (Glycerin- phosphatide).

Am Molekülaufbau der Glycerinphosphatide sind neben Glycerin und höheren Fettsäuren noch Phosphorsäure und eine organische Base beteiligt.

Die Lecithine bestehen aus einem hydrophilen Teil (organische Base und Phosphatgruppe) und aus einem hydrophoben Teil (Fettsäuren).

Aufgrund dieses amphiphilen Aufbau können die Glycerin- phosphatide als Lösungsvermittler für hydrophobe Stoffe dienen (siehe Abb. S.30)

Außerdem haben die Glycerinphosphatide die Fähigkeit, emulgierend zu wirken. wie der nächste Versuch beweisen soll.

[siehe Exkurs: Zur Wirkung von Emulgatoren; 5.37]

Lecithin als Emulgator Chemikalien:

Speiseöl Wasser

Lecithin-Lösung Durchführung:

Ein mit gleichen Teilen an Speiseöl und Wasser gefülltes Reagenzglas wird gut mit einem Glasstab umgerührt.

Nach kurzer Zeit kann man erkennen, daß sich wieder zwei Phasen trennen. Gibt man jedoch etwa einige ml einer Lecithinlösung hinzu, rührt mit dem Glasstab, so bleibt die entstandene Emulsion für einige Zeit stabil. Es bilden sich keine Phasen mehr.

Der Mensch nimmt Lecithin aber auch mit der täglichen Nahrung auf, z.B. mit dem Frühstücksei am Morgen (10% des Fettgehaltes des Eigelbs besteht aus Lecithin).

Das im Eigelb enthaltene Lecithin soll im nächsten Versuch chromatographisch nachgewiesen werden.

(Eigelb dient in Versuch 8 als Emulgator bei der Margarine- herstellung.)

)

DC-Chromatographie zum Nachweis des Lecithins aus Eigelb Chemikalien:

Aceton, Chloroform, Methanol, Ammoniummolybdat-Sprühreagenz (O,7g Ammoniummolybdat und O,05g Hydrazinsulfat in gOml Wasser und 10ml konzentrierter Schwefelsäure lösen)

Durchführung:

a.) Trennung der Komponenten des Eigelbs

Man gibt zwei Eigelb in ein Becherglas, läßt rühren, fügt 100ml kaltes Aceton hinzu und homegenisiert. Dann nutscht man ab und behandelt den Rückstand nochmals mit 100ml Aceton.

Nachdem das Aceton wiederum abgenutscht ist, kann man erkennen, daß die gelbe Farbe aus dem Rückstand fast vollständig verschwunden ist. Es enthält vor allem die denaturierten Eiweiße und das Lecithin, das in Aceton unlöslich ist. Im gelben Filtrat sind dagegen, wie die Farbe schon zeigt, die Carotinoide enthalten, außerdem der größte Teil der Fette und Fettsäuren sowie die Steroide (u.a. Cholesterin).

b.) Chromatographie

Ein kleiner Teil des Rückstandes wird in Chloroform gelöst und auf DC-Karten aufgetragen. Zum Vergleich wird noch reines Lecithin aufgetragen.

Zur Trennung wird mit zwei Laufmitteln gearbeitet. Bis zur Hälfte arbeitet man mit einem Gemisch aus Chloroform/MethanollWasser (60/35/8). Nachdem das Chromatogramm wieder vollständig trocken ist, wird als zweites Laufmittel Chloroform benutzt.

Entwickelt wird das Chromatogramm mit Ammoniummolybdat-

Sprühreagenz. Beim anschließenden Erwärmen im Trockenschrank

bei ca. 40°C kann man feststellen, daß das Lecithin im Eigelb

vorhanden ist. Die R,-Werte stimmen überein.

)

Kokosfett gehartete Öle

PalmOI } vorgekühlt

Kokosfett (45°C) Pflanzenöl (45°C) Vollmilch

Wasser Salz

Eigelb

Margarineherstellung im Haushalt

Rezept:

100g 50g 15g 15g 19 1

V1V2 8 ^V1V2

t::i-

^{l . -}

----l-§

Sonnenblumen61 ~ ^{. /}

Baumwollsaat61 _~ /

Soja61

IV. MargarlnehersteJlung

Oie und Fette bilden mit den fettlöslichen Vitaminen A, D und E sowie Carotin und Lecithin die wesentliche Bestandteile der sogenannten Fettphase der Margarine.

Carotin dient zum Anfärben der Margarine, Lecithin aus Hühnerei oder aus Sojabohnen erleichtert die Emulg ierung der Fette. Alle wasserlöslichen Bestandteile der Margarine (Salz.

entrahmte Milch) werden mit Wasser zur sogenannte wäßrigen Phase gemischt. Beide Gemische (Fettphase und wäßrige Phase), werden beim Fabrikationsprozeß getrennt zu einem Schnellkühler geleitet, dort gemischt, gerührt, gekühlt und geknetet. In wenigen Minuten entsteht dabei die streichfähige Margarine als Emulsion.

DEMO Wasser Milch

Salz

Vitamin A, D, E

---~

p-carottn

Lecithine

V3V4

V6V7 1. Kokosfett und Pflanzenöl mit Rührer vermischen bis

Zimmertemperatur erreicht ist und 2. in ein Eisbad stellen, weiterrühren.

3. Nacheinander Vollmilch, Wasser, Eigelb und Salz hinzugeben.

Bei mittlerer bis hoher Stufe des Rührers Masse steifschlagen.

Mischen Kühlen Kneten

33 34

:li

)

I Exkurs: Die Werbung mit m-3-Fettsäuren "

m-3-Fettsäuren ist ein neues Schlagwort in der Werbung für diätetische Lebensmittel.

Angepriesen werden Kapseln. hergestellt aus Gelatine. Glycerin und Lachsöl, die Einfluß auf den Fettstoffwechsel (Steuerung der Cholesterin- und Blutfettwerte) und das Blutdrucksystem nehmen sollen. Auch bei Margarine wird mit den »wertvollen« m-3- Fettsäuren geworben.

Hinter m-Fettsäuren verbirgt sich eigentlich nichts Neues. Es handelt sich um mehrfach ungesättigte Fettsäuren . bei denen die Position der Doppelbindung im Molekül lediglich durch Zählung vom Methylende her (üblich ist sonst die Zählung vom Carboxylende) beschrieben wird. Diese Zählweise bei den gleichen Fettsäuren wird durch die Bezeichnung

tn

charakterisiert.

Ungesättigte Fettsäuren, die so strukturelle Ähnlichkeiten auf- weisen, werden zu »Familien« zusammengefaßt. So gehören beispielsweise die Ölsäure zur m-9-Familie. die Linolsäure zur m -6- Familie.

Da bei den m-3-Fettsäuren also nur eine andere Zählweise von Doppelbindungen für altbekannte Fettsäuren werbewirksam ausgeschlachtet wird. sind neue »Wirkungen« nicht zu erwarten.

Exkurs: Blutfett, Arteriosklerose und Cholesterin

Blut ist das Transportmittel für alle Nähr-, Wirk- und Aufbaustoffe des Körpers. In ihm werden deshalb auch die verschiedensten Fettstoffe (»Lipide«) transportiert. Dazu zählen die Triglyceride (Fette im engeren Sinne), die entweder über die Nahrung aufgenommen, im Körper aus Bausteinen produziert oder aus Fettgewebe mobilisiert werden. In die Gruppe gehören aber auch Bruchstücke der Fette wie die in freier Form vorliegenden Fettsäuren. veränderte Fette wie die Phospholipide (eine Fettsäure des Triglycerids ist durch Phosphorsäure/Cholin ersetzt [vgl.

Bestandteile "Lecithin"]) und die Fettbegleitstoffe. zu denen das Cholesterin gehört. Transportvehikel für die Lipide sind u.a.

)

Lipoproteine (Fettstoff-Eiweißverbindungen). die nach ihrer Dichte unterschieden werden:

HOL (High Density Lipoproteins) = Lipoproteine mit hoher Dichte, LOL (Low Densitiy Lipoproteins) = Lipoproteine mit niedriger Dichte und VLOL (Very Low Density Lipoproteins) = Lipoproteine mit sehr niedriger Dichte.

Arteriosklerose ist ein Gefäßleiden. bei dem die ursprünglich elastischen und glatten Innenwände von Arterien durch Fettstoffablagerungen rauh, unelastisch und eng werden.

Zusätzliche Kalkablagerungen machen sie hart und der Blutfluß wird erheblich behindert. An solchen Stellen besteht die Gefahr, daß sich Blutgerinnsel bilden, welche Arterien verstopfen und damit Gewebe zum Absterben bringen. Gerade bei koronaren Herzerkrankungen (Infarkt) spielt die Arteriosklerose eine besondere Rolle.

Für die Auslösung der Krankheit sind bisher eine Reihe von Risikofaktoren erkannt worden. An erster Stelle stehen besondere Erbanlagen. aber auch das Alter, chronischer Bluthochdruck . Rauchen, Übergewicht, seelische Belastungen und mangelnde körperliche Betätigung können sie auslösen. Bei koronaren Herzerkrankungen kann häufig ein ungewöhnlich hoher Gehalt des Fettbegleitstoffs Cholesterin im Blut festgestellt werden (ab einem Cholesterinspiegel von 250mg pro 100ml Blutserum steigt das Herzinfarktrisiko). Cholesterin ist eine Verbindung, die der Körper zum Aufbau von Zellmembranen, zur Bildung von Gallensäuren und zur Hormonproduktion benötigt.

Das im Blut vorhandene Cholesterin hat zwei Quellen:

Der größere Teil wird vom Körper aus einfachen Bausteinen selbst aufgebaut, der andere Teil (etwa 20%) wird mit der Nahrung aufgenommen. Über den Grund der plötzlichen Cholesterinspiegelerhöhungen und dessen Einbau in die Arterienwände, wird in der Ernährungswissenschaft immer noch gestritten. Einige Fakten werden jedoch allgemein anerkannt:

}> Viele Lebensmittel, insbesondere tierische Fette, haben hohe

Cholesteringehalte. vergrößern also das Cholesterinangebot.

}> Lipoproteine niedriger Dichte (LDL) transportieren die größte

Cholesterinmenge im Blut. Ein hoher Gehalt dieser Art

Transportvehikel führt auch zu einer hohen Gefährdung. Höhere

Gehalte an HOL sind dagegen als regelrechter Schutzfaktor

anzusehen. Auf ein Arteriosk feroserisiko kann aus dem

Verhältnis zwischen HDL und LDL geschlossen werden.

)

~

Bei der Erhöhung des Cholesteringehalts im Blut sind gesättigte Fettsäuren doppelt so wirksam wie mehrfach ungesättigte Fettsäuren.

Daraus ergibt sich für die Ernährungsweise die Konsequenz, daß es allein nicht ausreicht, nur wenig Nahrungscholesterin zu sich zu nehmen. Vielmehr sollte der gefährdete Verbraucher die Aufnahme eines ausgewogenen Verhältnisses zwischen Fetten mit ungesättigten und mehrfach ungesättigten Fettsäuren anstreben.

Zusätzlich ist die Gesamtkalorienmenge zu reduzieren und ballaststoffreiehe Nahrung zu bevorzugen.

Exkurs: Zur Wirkung von Emulgatoren

I _ I

I~

Emulgatoren zählen zu den Stoffen, die an Grenzflächen aktiv sein können. Sie ermöglichen und stabilisieren die Mischungen von Flüssigkeiten, die eigentlich miteinander nicht mischbar sind. So können beispielsweise Öle oder Fette mit Wasser erst durch Vermittlung eines Emulgators gemischt werden. Die dabei entstehende Emulsion stellt sich als ein System feinstverteilter Tröpfchen dar.

Bekannte Emulsionen vom Typ »Öl in Wasser« sind Milch und Salatdressings. vom Typ »Wasser in Öl« sind es Butter und Margarine. Die Moleküle eines Emulgators hahen einen bipolaren (amphiphilen) Aufbau, d.h., ein Teil des Moleküls ist lipophil, stellt also eine Verbindung zum Fett her, der andere Teil ist hydrophil und akzeptiert die wäßrige Phase.

Voraussetzung für die Wirkung eines Emulgators ist jedoch eine feine Verteilung der jeweils einen Phase in der anderen. Dies kann leicht durch intensives Verrühren erreicht werden. Dann umgeben die bipolaren Emulgatormoleküle die feinen 01- ^bzw.

Wassertröpfchen und stabilisieren die Verteilung der Tröpfchen.

Stoffe mit Emulgatorwirkung kommen von Natur aus in vielen

Lebensmitteln vor. Am bekanntesten sind die Lecithine, eine

handelsübliche Bezeichnung für die Mischung verschiedener. mit

den Fetten verwandter Phosphatide. Man findet sie zum Beispiel im

Eigelb, womit sich dessen emulgierende Wirkung (Margarine-

herstellung) erklären läßt.

)

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NaturwissenschaftenimUnterricht Physik/Chemie Praxis der Naturwissenschaften

Unterricht Biologie