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2

Chemie am

FrühstückstischExperimentalvortrag OC

04.06.2009Teresa Maria Albrecht

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Gliederung

I Einleitung

II Das FrühstückRezept 1 - 2 Versuche 1 - 5Demonstration 1 - 2

III Literatur

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I. Einleitung

www.landwirtschaft-mlr.baden-wuerttemberg.de

5www.landwirtschaft-mlr.baden-wuerttemberg.de

Fette, Öle Getreide, Getreide-produkte, Kartoffeln

GemüseObst

Milch, Milch-produkte

Fisch, Fleisch, Eier

I. Einleitung

6

55%15%

30%

35%

13%43%

9%

KohlenhydrateEiweißFettAlkohol

I. Einleitung

gesunde Ernährung

Zivilisationskost

7

I. Einleitung

Leistungskurve

8

I. Einleitung

Alter in Jahren Energiebedarf in kcalFrauen Männer

15 bis 19 2400 300019 bis 25 2200 260025 bis 51 2000 240051 bis 65 1800 2200über 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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II. Das Frühstück

Anteil an Gesamt-energiemenge in %

Energiemenge in kcal

1. Frühstück 20 400

2. Frühstück 10 200

Mittagessen 30 600

Vesper 10 200

Abendbrot 20 400

„Spätstück“ 10 200

Summe 100 2000

10

II. Das Frühstück

Anteil an Gesamt-energiemenge in %

Energiemenge in kcal

1. Frühstück 20 400

2. Frühstück 10 200

Mittagessen 30 600

Vesper 10 200

Abendbrot 20 400

„Spätstück“ 10 200

Summe 100 2000

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II. Das Frühstück

Lebensmittel GewichtMehrkornaufbackbrötchen 75 gToastbrot 20 gMargarine 5 gApfelgelee 10 gQuark mit frischen Kräutern 20 gJoghurt (3,5 %) mit 50 g

Brombeeren 25 gWeizenkleie 3 gApfelspalte 15 g

Ei 48 g

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1. RezeptApfelgelee

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• 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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1. VersuchFructosenachweis im Apfel

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• 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

OH HH OHH OH

O

OH

O

HH

OH

OH

HH

OH OHO H

H

OH

OH

HH

OH

OHH

+ oder OH

-H

+ oder OH

-

16

• Auswertung:

1. Versuch: Fructosenachweis im Apfel

+ H+

+ 3 H2O∆ OOH O

H

+ H+

O

OH

OH

O

C+

OH

H OH

O

OH

OHH

OH

OH

OH

OH

-H+

O H

H

OH

OH

HH

OH

OH

Resorcin

5-Hydroxymethylfurfural (HMF)

17

• Auswertung:

1. Versuch: Fructosenachweis im Apfel

O

OH

OHH

OH

OH

+ H+

- H2OO

C+

OH

H

OH

OH

OH

OH

-H+

OH OHOH OH

HO

OH

O+

O

OH

OH 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

1. Versuch: Fructosenachweis im Apfel

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

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2. VersuchKlebstoff 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:

2. Versuch: Klebstoff aus Magerquark

KlebstoffKlebetest

HaltbarkeitPapier 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

2. Versuch: Klebstoff aus Magerquark

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

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2. RezeptNaturjoghurt

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• 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. VersuchBestimmung 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 %

CH3 OH

O

OH

+ NaOH CH3 O-

O

OHNa

+ + H2O

3. Versuch: Bestimmung des Milchsäuregehalt im Joghurt

=̂

wgmL

gNaOHV=⋅

⋅⋅ 100201

009,0)(

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• 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)– fächerübergreifend mit Biologie

– Schülerversuch• 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

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

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4. VersuchBrombeersaft – ein natürlicher

Indikator

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• Auswertung:

4. Versuch: Brombeersaft – ein natürlicher Indikator

LebensmittelAnthocyangehalt

in mg / 100 g Frischgewicht

Brombeeren 115Himbeeren 10 - 60schwarze Johannesbeeren

130 - 400

Blutorangen 200Rotkohl 25Auberginen 750Rotwein 24 - 35

O+R

7

R6

R5

R4

R1

R2

R3

O+OH

HOH

OH

OHOH

H

Grundstruktur der Anthocyane

Rubrobrassin (Cyanidin)

A-

Cl-

31

• Auswertung

4. Versuch: Brombeersaft – ein natürlicher Indikator

O+OH

OHOH

OHOH

Farbe: rotpH < 5,8 (sauer)Flavylium-Kation

Farbe: violettpH = 5,8 - 7,2 (neutral)

Farbe: blaugrünpH = 7,2 - 10,8 (schwach alkalisch)Flavenolat-Anion

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

+ H+

+ H+

+ H+

+ OH-

+ OH-

+ OH-

- H2O

- H2O

- H2O

OOH

OHOH

OHO

OO-

OHOH

OOH

OO-

OHOH

OHO

-

HO

32

• 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

4. Versuch: Brombeersaft – ein natürlicher Indikator

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

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5. VersuchProteinnachweis in Weizenkleie

34

• Auswertung:– 100 g Weizenkleie enthalten 16 g „Proteine/Eiweiße“

5. Versuch: Proteinnachweis in Weizenkleie

2 + NH2

R

O

OH- H2O

O

O

O

N

O-

2

O

O

OH

OH2

+R H

O+ CO2

Ninhydrin Aminosäure

Ruhemann-Purpur

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• Auswertung:

NH2

R

O

OH

O

O

N

R

O

OH

O

O

OH

OH + H2O

O

O

O

+O

O

O

Imin

Trionform

+ H2O

5. Versuch: Proteinnachweis in Weizenkleie

O

O

NR

OO

H

O

ON

H

CHR- CO2

36

• Auswertung:

5. Versuch: Proteinnachweis in Weizenkleie

O

ON

H

CHR

+ H2OO

ONH2

H +R H

O

O

ONH2

H +O

O

O- H2O

O

O

O

N

O-

Ruhemann-Purpur

+ OH-

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• Schulrelevanz:– Naturstoffe – Nachweisreaktionen für Aminosäuren und

Eiweiße (LK/GK 11G.2)– fächerübergreifend mit Biologie

– Schülerversuch• Ethanol: F• Ninhydrin: Xn• 2-Propanol: F

5. Versuch: Proteinnachweis in Weizenkleie

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

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1. DemoEi chemisch geschält

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• Auswertung:

Bestandteile der Schale:- Calciumcarbonat 95 %- Ca3(PO4)2- Mg3(PO4)2 2 %- MgCO3- organische Substanzen 3 %

CaCO3 (s) + 2 H3O+(aq) Ca2+

(aq) + CO2 (g) + 3 H2O

1. Demo: Ei chemisch geschält

www.huehner-info.de

40

• Schulrelevanz:– Nahrungsmittel – Herstellung, Analyse, Struktur

(GK/LK 12G.2)

– Schülerversuch• keine Laborchemikalien

1. Demo: Ei chemisch geschält

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

41

2. DemoSublimation von Coffein aus

schwarzem Tee

42

• 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

N

CH3

CH3

CH3

O

O

Coffein (1,3,7-Trimethylxanthin)

43

• Auswertung:– Coffein gehört zu den Xanthinen

2. Demo: Sublimation von Coffein aus schwarzem Tee

N

N

N

N

CH3

CH3

H

O

O

N

N

N

N

H

CH3

CH3

O

O

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

44

• Schulrelevanz:– Nahrungsmittel – Herstellung, Analyse, Struktur

(GK/LK 12G.2)

– Schülerversuch• keine Laborchemikalien

2. Demo: Sublimation von Coffein aus schwarzem Tee

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

45

Vielen Dank für ihre

Aufmerksamkeit !

46

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

• 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,

Ernährungskreiswww.landwirtschaft-mlr.baden-wuerttemberg.de

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

• Deutsche Gesellschaft für Ernährung e.V.: 10 Regeln der DGE, 2009www,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 2006www.uni-giessen.de/~ge1016/skripte/MakroSept06.pdf

• Lehrplan Gymnasium Chemie (G8)www.kultusministerium.hessen.de (letzter Zugriff: 20.10.2009)

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