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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
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55%15%
30%
35%
13%43%
9%
KohlenhydrateEiweißFettAlkohol
I. Einleitung
gesunde Ernährung
Zivilisationskost
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I. Einleitung
Leistungskurve
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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
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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
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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
-
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• 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)
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• 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-
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• 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
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• Schulrelevanz:– Prüfen von Stoffen mit natürlichen Indikatoren (fakultativ,
experimentelle Hausaufgaben, 7G.1)– Farbstoffe – pH-Indikatoren (GK/LK 12G.2)
– Schülerversuch• Natronlauge, c(NaOH) = 0,1 mol/L • Salzsäure, c(HCl) = 0,1 mol/L
4. Versuch: Brombeersaft – ein natürlicher Indikator
http://www.gefahrstoffdaten.de/f_schule.gif
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5. VersuchProteinnachweis in Weizenkleie
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• 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
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• 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
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2. DemoSublimation von Coffein aus
schwarzem Tee
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• Auswertung:
– Coffein sublimiert ab 178 °C– 1 bis 4,5 % im schwarzen Tee
(vgl. 0,7 bis 2,5 % im Kaffee)
2. Demo: Sublimation von Coffein aus schwarzem Tee
N
N
N
N
CH3
CH3
CH3
O
O
Coffein (1,3,7-Trimethylxanthin)
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• 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)
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• 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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