Post on 06-Sep-2019
Lissy Jäkel und Ulrike Kiehne
BIOCHEMIE UND HONIGBIENENEnzyme verstehen und Wirkungen untersuchen
Biologie, Chemie, naturwissenschaftlicher Fächerverbund
empfohlen für Klassen 8–10
Zugunsten einer leichteren Lesbarkeit wird in diesem Heft nicht immer
ausdrücklich auch die weibliche Form genannt. Selbstverständlich sind
aber immer weibliche und männliche Personen gemeint. Wir bitten für
dieses Vorgehen um Ihr Verständnis.
STRUKTUR DER LERNEINHEITEN
empfohlen für
Klassen 8–10em
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Kla
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5–7
empfohlen für
Sekundarstufe II
BIOCHEMIE UND
HONIGBIENEN
LIEBE LEHRERINNEN UND LEHRER,
Biologie, Chemie, naturwissenschaftlicher Fächerverbund | Klassen 8–10 2
Biochemie und Honigbienen
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Das Projekt „Bienen und
Bildung“ erkundet die viel-
fältigen Bezüge zwischen
Bienen und Bildung und
denkt frei über Disziplinen
hinweg: Autorinnen und
Autoren aus der gesamten
Bundesrepublik entwickeln
Unterrichtsentwürfe und
Bildungsprojekte in den
Natur- und Geisteswissenschaften, zusätzlich beschäf-
tigt sich ein Sachbuch mit der Frage, was wir aus der all-
täglichen Auseinandersetzung mit der Biene über den
Kosmos und uns selbst lernen können – all das entsteht
aus dem Dialog zwischen Naturwissenschaftlern,
Philosophen, MINT- und Sprachlehrern, Waldorf-,
Reform- und allgemeinbildenden Pädagogen. Die Ak-
teure dieses Projekts gestatten es sich, Grenzen aus-
zuloten, zu überschreiten und zu durchbrechen, große
und kleine Fragen zu stellen – und sich dabei nicht
vom festen Glauben abbringen zu lassen, dass die Be-
schäftigung mit der Biene lehrreich, inspirierend und
heilsam zugleich sein kann.
Was ist das Besondere? Bei der unterrichtlichen Be-
schäftigung mit dem Thema Bienen finden Kinder und
Jugendliche einen realen Bezug zur lebendigen Natur
und einem rätselhaften Naturwesen, dessen spannende
Geheimnisse sie nach und nach erobern können. Sie
begreifen und berühren einen außerordentlich kom-
plexen und sinnvollen Lebenszusammenhang, der sie
herausfordert, verantwortungsvoll zu handeln und
dazu ermutigt, immer wieder neue Fragen zu stellen,
ohne endgültige Antworten zu erhalten. Und viel-
leicht geht es ja gar nicht „nur“ um die Bienen? Es
scheint mir an der Zeit, unsere Welt viel stärker
– auch im Sinne Alexander von Humboldts –
als ein lebendiges Gebilde zu betrachten,
in dem alles mit allem zusammenhängt, in dem auch die
Geschicke der Bienen und des Menschen aufs Engste
miteinander verquickt sind.
Die Autorinnen und Autoren der Unterrichtsmaterialien
entwickeln ihre Ideen auf dem Hintergrund imkerlicher
und pädagogischer Praxis und werben für einen holisti-
schen Ansatz im Verständnis der Natur.
Einen erfolgreichen Unterricht mit und ohne Bienen
wünscht Ihnen herzlichst
Ihr
Thomas Radetzki
Vorstand Aurelia Stiftung
DOWNLOAD
Alle Unterrichtsmaterialien können
Sie hier downloaden:
www.mint-zirkel.de/Inspiration-Biene
Biologie, Chemie, naturwissenschaftlicher Fächerverbund | Klassen 8–10 3
Leitfragen:
 Was sind die Inhaltsstoffe von Honig?
 Welche physiologischen Effekte rufen die Enzyme hervor?
 Was ist die Syntheseleistungen der Honigbienen?
Die Unterrichtsidee auf einen Blick
BIOCHEMIE UND HONIGBIENENEnzyme verstehen und Wirkungen untersuchen
Klassen: 8–10
Zeitbedarf: 3 x 45 Minuten
Fächer: Biologie und Chemie,
naturwissenschaftlicher Fächerverbund
BEZUG ZUM LEHRPLAN
Biologie: wirbellose Tiere, Enzyme als Biokatalysatoren,
optische Eigenschaften von Naturstoffen, Erzeugung
und Verarbeitung von Lebensmitteln, polarisiertes
Licht zur Orientierung von Tieren
BEZÜGE ZU WEITEREN FÄCHERN
Chemie: Kohlenhydrate, organische Stoffe, Wirkungs
weise von Katalysatoren
Technik: technische Anwendungen von Polarisation s
filtern
Physik: Optik, Lichtbrechung, Eigenschaften von Licht
KOMPETENZEN
 In dieser Unterrichtssequenz erwerben die Schüler
Kenntnisse zu Inhaltsstoffen von Honig, die zum Teil
den Honigbienen selbst, zum Teil den Trachtpflanzen
und zum Teil biochemische Reaktionen der Honigrei
fung entstammen.
 Schüler entwickeln Bewertungskompetenz für die
Wirkung von Honig im Stoffwechsel des Menschen. Sie
erkennen, dass Enzyme physiologische Effekte hervor
rufen. Sie entwickeln Präsentationskompetenz.
 Sie erkennen die Syntheseleistungen der Honig
bienen (Enzyme).
 Sie festigen ihr naturwissenschaftliches Grundver
ständnis und sind so weniger anfällig für unsachliche
Werbung.
 Im praktischen Unterrichtsteil planen, organisieren
und reflektieren die Schüler Arbeitsabläufe der
Lebensmittelproduktion anhand des konzeptuellen
Verständnisses von Enzymwirkungen. Sie beachten
bei der Nahrungszubereitung und Verkostung Sicher
heitsaspekte und nutzen Gerätschaften und Fach
raum einrichtungen sachgerecht. Zudem planen und
reflektieren sie ihre Arbeit als Team.
 Sie entwickeln Kenntnisse der Lebensweise von Ho
nigbienen in bisher ungewohnten Zusammenhängen.
MATERIALLISTE
Bienen sind für diese Unterrichtssequenz nicht
notwendig.
 Etwa fünf unterschiedliche Honigsorten unterschied
lichen Alters und unterschiedlicher Trachtpflanzen,
Holzspatel oder Löffel, kleine Schüsseln oder Schäl
chen, Schneebesen
 Puddingpulver (80 g), Milch (1 l)
 Herd mit Kochplatte, passende qualitativ hochwertige
Töpfe (damit die Milch nicht am Topfboden anbrennt)
 Ggf. Analysen der Zusammensetzung von Honig
bzw. gesetzliche Vorschriften der
Kennzeichnung von Honig
 Ggf. Polarisationsfilter, Zucker
lösungen, Infotexte zur Pola
risation von Licht, Infotexte
zu biologischen Eigenschaf
ten von Racematen bzw.
rechts oder linksdrehen
den Naturstoffen
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Weitere Informationen finden Sie im Begleitbuch „Inspiration Biene“
Biologie, Chemie, naturwissenschaftlicher Fächerverbund | Klassen 8–10 4
Lehrerinformation: Biochemie und Honigbienen
ZUR SACHE
HONIG
Honig ist ein von Honigbienen zur eigenen Nahrungs
vorsorge erzeugtes und vom Menschen genutztes
Lebensmittel aus dem Nektar von Blüten oder den zu
ckerhaltigen Ausscheidungsprodukten verschiedener
Insekten, dem sogenannten Honigtau. Etwas drastisch
könnte man formulieren: Honig ist ein mehrfach von Ho
nigbienen erbrochener Zuckersaft, dessen chemische
und physikalische Zusammensetzung sich gegenüber
dem Nektar verändert hat.
Vom Pflanzensaft zum Honig
Die Pflanze stellt Zucker über die Fotosynthese her.
Die Haupttransportform der gebildeten Kohlenhydra
te ist Saccharose. Saccharose findet sich gelöst in den
Siebröhren, also Teilen der Leitbündel der Gefäßpflan
zen. Saccharose ist ein Disaccharid aus Glukose und
Fruktose. Blattläuse sind in der Lage, einzelne Siebröh
ren anzustechen und daraus Saft zu saugen. Enthaltene
Aminosäuren werden von den Blattläusen fast vollstän
dig genutzt, der überschüssige Zucker wird als Honigtau
von ihnen ausgeschieden und zum Teil von Honigbienen
genutzt (z. B. Tannenhonig). Eine zweite Variante, an
gelöste Saccharose zu kommen, ergibt sich durch Blü
tennektar. Die Blütenpflanzen setzen den Nektar ein,
um Bestäuber anzulocken.
Dem Nektar werden im Kopf der Honigbienen Enzyme
zugesetzt. Diese stammen aus der sogenannten Fut
terdrüse (auch Hypopharyngealdrüse genannt). Die
Futtersaftdrüsen sind bei der Honigbiene paarig im
Kopf angelegt. Das Sekret der Drüsen wird direkt in
den Mund der Biene abgegeben. Mit dem Sekret der
Futterdrüsen füttern die Ammenbienen die junge Brut
und die Königin. Bei älteren Bienen produzieren die Fut
tersaftdrüsen Enzyme, die der Zuckerverdauung und
Honigbereitung dienen. Mit diesen Enzymen versetzter
Zuckersaft wird in die Honigblase transportiert, dort
wirken die Enzyme weiter – es werden aber keine ande
ren Enzyme mehr zugesetzt. Am Kopf der Honigbiene
befinden sich weitere Drüsen, wie die Mandibel- (sie
produzieren u. a. Enzyme zur Wachsbearbeitung) sowie
Speicheldrüsen (sie weichen feste Nahrung auf). Diese
beiden Drüsen geben jedoch keine Enzyme für die Zu
ckerverdauung ab. Manchmal wird die Honigblase „so
zialer Magen“ oder „Honigmagen“ genannt. Aber ein
Magen ist dieser sehr dehnbare Darmabschnitt nicht,
da von ihm keinerlei Sekrete ausgeschieden werden.
Ein schönes historisches Beispiel für die Aufklärung der
Honigbildung liefert Albertus Magnus, ein Gelehrter
des Mittelalters. Er gab nicht nur Gelesenes aus alten
Schriften weiter, sondern forschte selbst. Er ist damit
ein Begründer der erfahrungsorientierten Naturwis
senschaft. Zur Honigbiene ist von ihm folgendes Zitat
überliefert (Popp, Steib 2003):
„ Ich habe aber die Anatomie der Bienen in ihren einzelnen Körperabschnitten erforscht.
Dabei findet sich im Hinterleib, der auf die Einschnürung folgt, eine helle Blase. Wenn man sie öffnet und kostet, enthält sie eine Flüssigkeit,
die nach feinstem Honig schmeckt. “Ist der Honigmagen gefüllt, fliegt die Biene zurück zum
Stock. Dort wird sie von einer Lagerarbeiterin erwartet,
die ihr den Nektar abnimmt. Die Lagerarbeiterin bringt
den Nektar in den Honigraum und lagert ihn dort in den
Honigzellen ab. Er wird immer mal wieder umhergetra
gen. Durch mehrfaches Weitergeben des Nektars zwi
schen den Lagerarbeiterinnen werden jedes Mal weitere
Zusatzstoffe aus den Futtersaftdrüsen an den Nektar
abgegeben. Zusätzlich zu den ablaufenden chemischen
Umwandlungen, der Spaltung von Mehrfachzuckern,
verändert sich der Zuckersaft auch physikalisch. Durch
Verdunstung von Wasser sinkt der Wassergehalt unter
18 Prozent. Auch durch Flügelschlagen verdunstet
Wasser.
LINKTIPP
Fachkunde: Honigblase
www.die-honigmacher.de/kurs3/
seite_15206.html
SCHON GEWUSST?Für den Zucker Glukose gibt es mehrere Synonyme: Traubenzucker, Dextrose, Blutzucker. Der alte Name
Dextrose leitet sich von dexter = rechts ab und bezieht sich auf die optische Aktivität dieses Zuckers. Fruktose dagegen wird auch Laevulose genannt. Auch hier steckt die Drehrichtung des polarisierten Lichtes im Namen, denn laevus = links.
Biologie, Chemie, naturwissenschaftlicher Fächerverbund | Klassen 8–10 5
Lehrerinformation: Biochemie und Honigbienen
Welche Enzyme katalysieren chemische Reaktionen im Zuckersaft?
Würde man die Saccharose chemisch in die zwei Mono
saccharide spalten wollen, wären hohe Temperaturen
erforderlich sowie ein saures Milieu. Dies macht man
bei der Herstellung von Kunsthonig durch hydrolytische
Spaltung über langes Kochen. Die Bienen spalten das
Disaccharid Saccharose aber bei Körpertemperatur.
Also muss ein Trick angewandt werden. Dieser Trick
sind Enzyme. Enzyme sind Biokatalysatoren. Sie setzen,
wie alle Katalysatoren, die Aktivierungsenergie für eine
chemische Reaktion herab, gehen aber nicht in das Re
aktionsprodukt selbst ein. Die Spaltung der Saccharose
erfolgt durch das Enzym Saccharase.
Optische Aktivität und Polarisation
Unser Alltag ist von Polarisationsfiltern durchdrungen.
Polarisationsfilter wirken wie ein Gitter mit ganz engen
Spalten, sie lassen zwar Licht hindurch, zwingen es aber
in eine einzige Schwingungsrichtung. So entsteht linear
„polarisiertes Licht“. Selbst Vögel können sich daran
orientieren, auch zum Sonnenschutz durch Brillen oder
Fensterbeschichtungen wird Polarisation benutzt.
Wenn durchsichtige Stoffe dabei die Schwingungsrich
tung des polarisierten Lichts etwas zur Seite drehen,
nennt man sie „optisch aktiv“. Die optische Aktivität ist
eine Eigenschaft durchsichtiger Materialien, wie Zucker
lösungen, Milchsäure o. a. organischer Stoffe.
Beim Durchgang von linear polarisiertem Licht durch
ein optisch aktives Medium wird die Schwingungsebene
des Lichts an jedem Molekül ein wenig gedreht. Man
unterscheidet zwischen rechts und linksdrehenden
Substanzen. Auch Zucker sind optisch aktiv. Sie drehen
die Ebene von linear polarisiertem Licht in einem be
stimmten Winkel, nach rechts oder links. Sie sind also
rechts oder linksdrehend. Wenn sich die Drehrichtung
ändert, spricht man von einer Inversion. Genau das
macht die Saccharase: Die Zucker vor der Reaktion ha
ben eine andere Drehrichtung als nach der Spaltung.
Daher heißt die Saccharase auch Invertase. Durch die
Wirkung der Invertase aus dem Bienenkörper entste
hen aus der Saccharose Gemische von Einfachzuckern,
deren Drehrichtung polarisierten Lichts invers zu dem
vorherigen Zucker ist. Die Enzymaktivität ist ein Anzei
ger der Frische des Honigs.
Messbar ist die optische Aktivität mittels eines Polari
meters. Aus dem gemessenen Drehwinkel lässt sich mit
einer Formel die Konzentration einer Lösung errechnen,
das findet besonders in der Zuckerverarbeitung An
wendung (Saccharimetrie).
Einige historische Bezeichnungen sind auf diese prakti
sche Anwendung zurückzuführen: Dextrose (lateinisch
dexter ‚rechts‘) ist ein historischer Name der Glucose,
die rechtsdrehend ist. Invertzucker ist ein Gemisch aus
Glucose und Fructose, das bei der Spaltung von Saccha
rose entsteht. Dabei wird die Drehrichtung von rechts
nach links invertiert, der neue Drehwinkel ist die Summe
der Drehwinkel der in fast gleicher Konzentration vorlie
genden Glucose und Fructose.
Die Zuckerkonzentration bei Honig wird in der Regel
mit einem Refraktometer ermittelt, hier spielt eben
falls Licht eine Rolle. Die Lichtbrechung nach Brix wird
benutzt, um den Zucker bzw. Wassergehalt möglichst
genau zu messen.
Mit einem Refraktometer kann man den Wasser- bzw. Zuckergehalt durch Lichtbrechung bestimmen
Warum sind manche Honigsorten fester als andere?
Honig besteht zwar vorrangig aus Glukose und Fructose,
enthält aber bis zu 30 verschiedene Zuckerarten, einige
davon sind Mehrfachzucker wie Erlose und Melezitose.
Diese beeinflussen das Kristallisationsverhalten, neben
dem GlukoseFruktoseVerhältnis selbst. Damit aus den
kurzkettigen Zuckern nicht erneut längerkettige ent
stehen, enthält der Honig das Enzym Amylase. Wir ken
nen dieses aus dem menschlichen Mundspeichel oder
dem Dünndarm bzw. aus der Mälzerei und Brauerei.
Zwar kann man große Kristalle von Zuckern im Honig
mechanisch durch Rühren zerkleinern, aber manche
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ENZYM
Nr. 1
ENZYM
Nr. 2
Biologie, Chemie, naturwissenschaftlicher Fächerverbund | Klassen 8–10 6
Lehrerinformation: Biochemie und Honigbienen
Honigsorten bleiben sowieso flüssig (Robinie beispiels
weise oder Klebsame).
Ist Honig gesund?
Diese Frage kann kaum nur mit Ja oder Nein beant
wortet werden.
Die klebrigen Zucker des Honigs können direkt an den
Zähnen Karies stark fördern, bei Honigverzehr ist daher
eine solide Zahnpflege sehr wichtig. Außerdem ist Zu
cker ein energiereiches Lebensmittel.
Die Gesundheitswirkung von Honig kann eigentlich auch
auf ein Enzym zurückgeführt werden: die Glukoseoxi
dase. Sie wandelt kontinuierlich geringste Mengen der
zahlreich vorhandenen Glukose in Wasserstoffperoxid
und Glukonsäure um. Das Wasserstoffperoxid H2O
2
desinfiziert, die Glukonsäure senkt zudem den pH-Wert,
auch das wirkt keimhemmend.
Glukoseoxidase ist eines der am häufigsten in der
Laborpraxis eingesetzten Enzyme. Nicht nur Honig
bienen können Glukoseoxidase herstellen, sondern
auch manche Bakterien, Pilze oder Tiere. Wegen des
häufigen Gebrauchs wird dieses Enzym in der Regel
durch das Kürzel GOD gekennzeichnet. Die GOD ist
auch ein Hauptbestandteil von Glukoseteststreifen.
Solche für Blut oder Harnuntersuchungen kennen nicht
nur Diabetiker, sie sind normalerweise auch in jeder
Schulsammlung zu finden und dienen einem einfachen
Zuckernachweis reduzierender Monosaccharide wie
Glukose.
Wie funktioniert so ein Teststreifen: Glukoseoxidase
setzt Glukose zu Wasserstoffperoxid (und Glukonsäure)
um. Das Wasserstoffperoxid ist Substrat eines weiteren
Enzyms: der Peroxidase (HRP). Dieses Peroxid wandelt
einen farblosen Stoff in einen blauen Farbstoff um – der
Teststreifen verfärbt sich. Selbstverständlich kann man
auch mit diesen Teststreifen die Glukose im Honig nach
weisen. Dazu muss man aber eine starke Verdünnung
herstellen, genau abmessen und den Messwert dann
mit der Verdünnung verrechnen. H2O
2 selbst verfärbt
Glukoseteststreifen ebenfalls.
Ist Honig mehrere Jahre alt, kann er nicht mehr als
gesund bezeichnet werden. Die Enzymaktivität ist er
loschen. GOD ist lichtempfindlich und altert innerhalb
von etwa zwei Jahren.
Wasserstoffperoxid oder Glukoselösung verfärben Glukoseteststreifen
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LITERATURTIPPS
Ministerium für Kultur, Jugend und Sport
des Landes BadenWürttemberg (Hrsg.) (2009).
Komm in Form am Lernort Schulgarten, 2 Bände. Stuttgart.
Popp, R. & Steib, B. (2003). Albertus Magnus – der
große Neugierige. Spektrum 11.
LINKTIPPS
Polarisation durch ein optisch aktives Medium
www.docplayer.org/13446606-Physikalisches-praktikum-
i-polarisation-durch-ein-optisch-aktives-medium.html
Optische Aktivität
www.serlo.org/chemie/stoffe/stoffeigenschaften/
optische-aktivitaet
ENZYM
Nr. 3
Biologie, Chemie, naturwissenschaftlicher Fächerverbund | Klassen 8–10 7
Lehrerinformation: Biochemie und Honigbienen
ZUM UNTERRICHT – DER VERLAUF IM ÜBERBLICK
Einführung/
Problemstellung
im Plenum
15 Minuten
Ist Honig gesund?
Zusammensetzung von Honig
Brainstorming, Hypothesen
bildung, Formulierung von
Vermutungen, Folie 1 zur
Zusammensetzung von Honig
Arbeit am Stoff in
Arbeitsgruppen
10 Minuten
Planung experimenteller Ansätze zu folgenden Prob
lemfragen:
 Schmecken Honigsorten unterschiedlicher
Trachtpflanzen gleich? Sind Effekte einzelner
Pflanzen nachweisbar?
 Hat älterer Honig gleiche Effekte wie frischer?
Kann man Pudding mit Honig süßen?
AB 1
Plenum
15 Minuten
Absprachen über Umsetzung der
Planungen:
 Honigverkostung zur Prüfung unterschiedlicher
Trachtpflanzen
 Kann man Pudding mit Honig süßen?
AB 1
Gruppenarbeit
30 Minuten,
Gruppenwechsel
möglich nach
15 Minuten
 Honigverkostung zur Prüfung unterschiedlicher
Trachtpflanzen
 Experiment zu Pudding mit frischem, altem Honig
bzw. Saccharose
Fünf verschiedene Honige,
Holzspateln oder Löffel zur
Verkostung, Milch, Pudding
pulver, Töpfe, Schälchen,
Heizplatten, Saccharose,
alter Honig, frischer Honig
Unterrichtsgespräch
30 Minuten
Zusammensetzung von Honig und Wirkung der
Inhaltsstoffe reflektieren:
 Lehrervortrag über pflanzliche Inhibine
Wiederholung von Grundlagen der Enzymwirkungen
am Beispiel der GOD
 Was entsteht aus Glukose durch Wirkung der
Glukoseoxidase?
 Lehrervortrag: Wie funktioniert ein Glukosete
streifen am Beispiel der GOD und mit dem Zwi
schenprodukt H2O
2?
Zusammenfassung der drei Enzyme im Honig (Saccha
rase, GOD, Amylase) und von deren Wirkungen
Zusammenfassung über Hemmung von Enzymen
allgemein und bei Honiglagerung
Folie 1 über Zusammen
setzung von Honig
Schema der Enzymwirkung,
Protokolle der Experimente
( AB 1)
Schemabild vom Bau der
Honigbiene ( AB 2)
Puffer
30 Minuten
Untersuchung von polarisiertem Licht und optischen
Eigenschaften von Zuckern,
Rollenspiel zum polarisierten Licht
AB 3 zu optischen Eigen
schaften von organischen
Stoffen und Polarisations
filtern
Biologie, Chemie, naturwissenschaftlicher Fächerverbund | Klassen 8–10 8
Lehrerinformation: Biochemie und Honigbienen
ERLÄUTERUNGEN DES UNTERRICHTSVERLAUFS
Zu Beginn wird die Frage aufgeworfen, ob Honig eigent
lich gesund ist. Die Folie 1 mit der Zusammensetzung
von Honig wird vorgestellt. Es wird offenbar, dass der
Honig vor allem Zucker enthält, aber keine nennens
werten Vitamine. Der Schwerpunkt wird nun auf die
Enzyme gelegt. Diese übergreifende Problemstellung
dient zum Sammeln von Vorkenntnissen und Meinungen.
Es wird geklärt, dass Glukose und Fruktose im Honig
durch die Enzymwirkung der Saccharase entstanden
sind, welche die Honigbienen aus den Futterdrüsen dem
Nektar zusetzen (Enzym 1).
Dann erst wird beraten, wie die Wirkung des Honigs
experimentell geprüft werden könnte. Im Sinne pro
blem orientierten Arbeitens führt die Lehrkraft das
Unterrichtsgespräch zu Sachinformationen der Bienen
forschung, welche die Gesundheitswirkung einerseits
auf Enzymwirkungen, andererseits auf pflanzliche Inhi
bine zurückführen (Schweizer Bienenforschungsinstitut).
Osmotisches Milieu (hoher Zuckergehalt entzieht Mik
roorganismen das lebenswichtige Wasser) und pHWert
(Säure verhindert das „Wohlfühlen“ von Mikroorganis
men ebenfalls) spielen auch eine Rolle.
Die Schüler entwickeln in Arbeitsgruppen Vorschläge,
wie die Enzymaktivität und die Sortenabhängigkeit der
Inhaltsstoffe geprüft werden könnten. Die Lehrkraft
gibt ggf. Tipps in Richtung Amy lase (Enzym 2) und Alter
des Honigs. Am Beispiel von Pudding kann geprüft wer
den, ob Honig Amylase enthält.
Zweitens soll diskutiert werden, wie man die Rolle der
Trachtpflanzen überprüfen könnte. Kann man die Her
kunft des Honigs am Geschmack unterscheiden? Die
Schüler benutzen das Arbeitsblatt 1, um vor den prak
tischen Durchführungen ihre Vermutungen zu notieren.
Nach einer gemeinsamen Absprache zu Platzaufteilung
und Ablauf werden Arbeitsgruppen gebildet, die nun
selbständig experimentell arbeiten. Dabei werden Be
obachtungen protokolliert. Nun werden die Ergebnisse
im Plenum mit Blick auf die Vorhersagen überprüft.
Es wird deutlich, dass frischer Honig einen warmen Pud
ding mit der Zeit (etwa ½ Stunde) wieder verflüssigt. Die
Amylase baut die Stärke ab. Mit über zwei Jahre altem
Honig gelingt dies nicht. Auch ein Mitkochen des Honigs
zerstört die Wirkung der Enzyme. Die Enzymkinetik
wird im Unterrichtsgespräch wiederholt. Hemmung
von Enzymen durch Säure, Hitze, Schwermetallionen
u. a. (allosterische und kompetitive Hemmung) können
wiederholt werden. Honig sollte also nicht gekocht
werden, sonst sind die Enzyme inaktiviert. Anhand des
Arbeitsblattes 2 vertiefen die Schüler das Thema
Drüsen der Honigbiene.
Die Glukoseoxidase GOD (Enzym 3) als weiteres auch
im Honig und in Glukoseteststreifen befindliches Enzym
wird erläutert. Der Glukosegehalt des Honigs wird über
eine Verdünnungsreihe mit Teststreifen ermittelt.
Es wird zusammengefasst, dass der reife frische Honig
drei wesentliche Enzyme enthält:
 Saccharase = Invertase (spaltet Saccharose in Glukose
und Fruktose bei der Honigbildung)
 Amylase (verhindert Bildung längerkettiger Kohlen
hydrate)
 Glukoseoxidase (bildet H2O
2 und Glukonsäure, darauf
beruht die Gesundheitswirkung)
Allgemeines Schema einer enzymatischen Reaktion
Abschließend werden Merkmale der Konservierung
bei Lebensmitteln zusammengefasst (pHWert, osmo
tisches Potenzial, das Mikroorganismen das lebens
wichtige Wasser entzieht, Bildung von desinfizieren
dem H2O
2 durch GOD, ggf. pflanzliche Inhibine) und mit
anderen Lebensmittel verglichen (saure Gurken, süße
Marmelade, Trockenfrüchte …). Es wird diskutiert, wie
und wie lange man Honig lagert und wozu man ihn
verzehrt. Auf Zahnhygiene wird deutlich hingewiesen.
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3.0
9© Als Kopiervorlage freigegeben. Aurelia Stiftung und Klett MINT GmbH Biologie, Chemie, naturwissenschaftlicher Fächerverbund | Klassen 8–10
Biochemie und Honigbienen
INHALTSSTOFFE DES HONIGS
Inhaltsstoff Herkunft Anteil im Honig
Wasser Pflanze 15–18 %, durchschnittlich 17,2 %
Glucose (Einfachzucker) Pflanze und Honigbiene 25–35 %, durchschnittlich etwa 31 %
Fructose (Einfachzucker) Pflanze und Honigbiene 32–42 %, durchschnittlich etwa 38 %
Saccharose (Zweifachzucker) Pflanze 0–2 %
Maltose (Zweifachzucker) Biene 2–8 %
Melezitose (Dreifachzucker aus
Saccharose und Fructose, kommt nur
in manchen Honigsorten vor)
Honigtaublattlaus 0–20 %
Erlose (Dreifachzucker aus Saccharose
und Glucose, Kristallisationshemmer)
Biene und Blattlaus 0–6 %
Enzyme u. a. Wirkstoffe gesamt Biene und Pflanze 2 %
Saccharase Honigbiene 20–200 U pro kg (Wirkeinheiten*)
Glucoseoxidase (GOD) Honigbiene 10–300 U pro kg
Phosphatase Biene und Blütenpollen 7–40 U pro kg
Amylase Biene
Aminosäuren gesamt Pflanze und Biene 200 mg–2 g pro kg
Organische Säuren gesamt Pflanze und Biene 300–600 mg pro kg
Aromastoffe, Farbstoffe, Lipide Pflanze und Biene
Riboflavin (Vitamin B 2) Pflanze und Biene 0,2–0,6 mg pro kg
Ascorbinsäure (Vitamin C) Pflanze und Biene 22 mg pro kg
Mineralstoffe, vor allem Kaliumsalze Pflanze 0,2–1 %
Wasserstoffperoxid abnehmend mit dem Alter
* Die Mengenangaben der Enzyme sind so gering, dass hier nicht in mg, sondern in Wirkeinheiten quantifiziert wird.
Folie 1
ZUSAMMENSETZUNG VON HONIG nach Informationen des Schweizer Bienenforschungsinstitutes
10© Als Kopiervorlage freigegeben. Aurelia Stiftung und Klett MINT GmbH Biologie, Chemie, naturwissenschaftlicher Fächerverbund | Klassen 8–10
Biochemie und Honigbienen
Hat das Alter des Honigs einen Einfluss auf die Gesundheitswirkung?
Da Enzyme im Honig wesentlich für die Gesundheitswir
kung sind, soll untersucht werden, ob Honig altert oder
zeitlos frisch bleibt. Exemplarisch soll die Alterung der
Amylase untersucht werden.
Dazu wird ein Pudding (80 Gramm Maisstärke, 1 Liter
Milch) mit Amylase zubereitet, ohne ihn zunächst zu
süßen, und auf mehrere Schälchen verteilt.
Der fertige warme Pudding wird nun gesüßt. Es werden
Haushaltszucker (Saccharose), frischer Honig oder zwei
Jahre alter Honig zugegeben.
1. Stelle Vermutungen auf, welche Konsistenz der Honig jeweils haben wird.
2. Überprüfe deine Vermutung unmittelbar sowie nach 30 Minuten!
Zuckersorte Vermutung Beobachtung Geschmack
Konsistenz
des Puddings
direkt nach dem
Einrühren
Konsistenz des
Puddings nach
30 Minuten
Konsistenz
des Puddings
direkt nach dem
Einrühren
Konsistenz des
Puddings nach
30 Minuten
Haushaltszucker
(Saccharose)
Frischer Honig
Zwei Jahre alter
Honig
Weitere Honigsorte
Ggf. weitere Zucker
(Ahornsirup …)
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Pudding mit verschiedenen Süßungsmitteln
Arbeitsblatt 1
WIE ALT IST DER HONIG? Pudding mit Honig zubereiten
11© Als Kopiervorlage freigegeben. Aurelia Stiftung und Klett MINT GmbH Biologie, Chemie, naturwissenschaftlicher Fächerverbund | Klassen 8–10
Biochemie und Honigbienen
3. Überlege einen biochemischen Test zum Nachweis von Kohlenhydraten, die im „normalen“ Pudding oder im mit
Honig gesüßten Pudding nachweisbar sein sollten.
12© Als Kopiervorlage freigegeben. Aurelia Stiftung und Klett MINT GmbH Biologie, Chemie, naturwissenschaftlicher Fächerverbund | Klassen 8–10
Biochemie und Honigbienen
Arbeitsblatt 2
WELCHE DRÜSEN SIND VERANTWORTLICH?
Markiere in der Abbildung die Drüsen, die für die Enzyme im Honig verantwortlich sind!
Abbildung Bienenschema Honigbiene
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13© Als Kopiervorlage freigegeben. Aurelia Stiftung und Klett MINT GmbH Biologie, Chemie, naturwissenschaftlicher Fächerverbund | Klassen 8–10
Biochemie und Honigbienen
Arbeitsblatt 3
OPTISCHE AKTIVITÄT VON ZUCKER UNTERSUCHEN 1. Betrachte Licht durch einen einzelnen oder durch zwei übereinanderliegende Polarisationsfilter! Interpretiere deine
Beobachtungen, wenn du die zwei übereinanderliegenden Polarisationsfilter um 90 ° zueinander verdrehst.
2. Informiere dich über die optischen Eigenschaften organischer Stoffe in Lebensmitteln, insbesondere der Zucker.
3. Informiere dich über Isomere!
4. Entwickle eine Versuchsanordnung, um die optische Aktivität der Zucker praktisch zu überprüfen!
Zuckersorte Drehrichtung des
polarisierten Lichts
Beschaffe dir mehrere
Polarisationsfilter aus der Physik-
Sammlung!
Biologie, Chemie, naturwissenschaftlicher Fächerverbund | Klassen 8–10 14
Lösungen: Biochemie und Honigbienen
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Biologie, Chemie, naturwissenschaftlicher Fächerverbund | Klassen 8–10 15
Lösungen: Biochemie und Honigbienen
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Biologie, Chemie, naturwissenschaftlicher Fächerverbund | Klassen 8–10 1616
BIOCHEMIE UND HONIGBIENEN
Autorinnen
LISSY JÄKEL
ULRIKE KIEHNE
Dr. Lissy Jäkel ist Professorin für Biologie und ihre
Didaktik an der Pädagogischen Hochschule Heidelberg.
Sie leitet den Ökogarten Heidelberg, einen ausgezeich
neten Lernort der BNE und der Erhaltung der biologi
schen Vielfalt.
Dr. Ulrike Kiehne führt ebenfalls Lehrveranstaltungen
mit Studierenden und Schulklassen im Ökogarten durch.
In verschiedenen Projekten und Seminaren werden
Lehramtsstudierende in dem 5.800 Quadratmetern
großen Ökogarten und an anderen OutdoorLernorten
auf die Arbeit mit Kindern in der Natur vorbereitet.
Durch die Kooperation mit mehreren Imkern, welche
die biologische Vielfalt in unserem Garten schätzen und
ihre Völker hier halten, haben die Studierenden die Ge
legenheit Imkerkurse zu belegen und auch ihre eigenen
Völker zu halten. Im Sommer wird ein Schaubienenstock
gezeigt sowie Nisthilfen für Wildbienen gebaut.
Jährlich besuchen uns und unsere Bienen mehr als 800
Kinder und Hunderte Erwachsene.
„ Die Erhaltung der biologischen Vielfalt ist uns ein wichtiges Anliegen. Wir möchten die Lebensgrundlagen auf unserem Planeten erhalten und dabei nicht nur global denken, sondern auch vor Ort vernünftig handeln. “
LINKTIPP
Homepage des Ökogartens:
www.ph-heidelberg.de/oekogarten/
aktuelles.html
Prof. Dr. Lissy Jäkel Dr. Ulrike Kiehne
IMPRESSUM
1. Auflage Februar 2019
Das Werk und seine Teile sind urheberrechtlich geschützt. Jede Nut
zung in anderen als den gesetzlich zugelassenen Fällen bedarf der vor
herigen schriftlichen Einwilligung des Verlages. Hinweis §52a UrhG:
Weder das Werk, noch seine Teile dürfen ohne eine solche Einwilligung
eingescannt und in ein Netzwerk eingestellt werden. Dies gilt auch für
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gelöscht wird.
Redaktion und Autorenkoordination: Frank Haß, Kirchberg, und
Jörg Schmidt, Andernach
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Satz: Tanja Bregulla, Aachen
Eine Zusammenarbeit der Aurelia Stiftung und der Klett MINT GmbH
© Aurelia Stiftung, Berlin, und Klett MINT GmbH, Stuttgart
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