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Das Hühnerei
Experimentalvortrag
Referentin: Kathrin Adam
Gliederung
• Allgemein
– Das Ei in der Mythologie
– Aufbau und Zusammensetzung
• Die Schale
• Das Eiklar
• Der Eidotter
• Wissenswertes
• Schulrelevanz
Allgemein
Das Ei in der Mythologie
• Schöpfungsmythen: Ei = Ursprung des Lebens
• finnische Mythologie:
Universum aus 7 Eiern entstanden (6 Gold, 1 Eisen)
obere Schalenhälften = Himmel
Eigelb = Sonne
Eiklar = Mond
restliche Schale = Sterne
schwarzer Dotter des Eisen-Eis = Gewitterwolke
Allgemein
Aufbau und Zusammensetzung
•
•
•
•
Ovale Form
0,2 - 0,4 mm dicke poröse Kalkschale (10 %)
Eiklar (60 %)
Eidotter (30 %)
•
•
•
•
74 % Wasser
13 % Eiweiß
12 % Fett
1 % Kohlenhydrate
Allgemein
Aufbau des Hühnereis
Die Schale
• Zusammensetzung:
– 95 % CaCO3
– 2 % Ca3(PO4)2 + Mg3(PO4)2 + MgCO3
– 3 % organische Substanzen
• Poren
• Schutzfunktion
Die Schale
Versuch 1
Nachweis von CO32in der Eierschale
Die Schale - Versuch 1
Carbonat-Nachweis
Ca2+(aq) + 2 Cl-(aq) + CO2 (g) + H2O
CaCO3 (s) + 2 HCl(aq)
-
CO2 (g) + Ba2+(aq) + 2 OH (aq)
BaCO3 (s) + H2O
Die Schale
Demo 1
Ein Ei - chemisch geschält
Die Schale - Demo 1
Auswertung
CaCO3 (s) + 2 H3O+(aq)
Ca2+(aq) + CO2 (g) + 3 H2O
Die Schale
Legen braune Hühner braune Eier?
• Eierfarbe genetisch bedingt
• Braune Eier enthalten Protoporphyrin
Die Schale
Versuch 2
Nachweis von Protoporphyrin
Die Schale - Versuch 2
Protoporphyrin
NH
N
O
OH
N
HN
HO
O
Die Schale - Versuch 2
Auswertung
• UV-Licht regt π-Elektronen an
Grundzustand
angeregter Zustand
• angeregter Zustand
Grundzustand
Energie in Form von Licht wieder abgegeben
Rotfluoreszenz
Das Eiklar
• Zusammensetzung:
– Wasser: 87,9 %
– Eiweiß (Proteine): 10,6 %
– Kohlenhydrate: 0,9 %
– Mineralstoffe: 0,6 %
– Fett: 0,2 %
– Vitamin A, E, K, B1, B2, B6 und Folsäure
• Funktion: Schutz und Ernährung des Embryos
Das Eiklar
Proteine
• Makromolekulare Stoffe
• Wichtig für Organismus
• Kleinste Einheit: Aminosäuren
Carboxyl- und Aminogruppe
H
H
O
N C C
H
R
• Kondensationsreaktion
• > 100 Aminosäuren
O
H
Peptidbindung
Das Eiklar
Peptidbindung
SH
SH
CH2
CH2
H H C
O H
N
C
H
O
Cystein
+
H H C
O H
N
C
H
O
Cystein
SH
CH2
- H2O
H
O
H C
N
C~
C
~N C
H
O H CH
2
SH
Das Eiklar
• Fibrilläre Proteine
– Aufbau von
Muskeln,
Geweben
• Globuläre Proteine
(Globuline, Albumine)
– Transport,
Steuerung
– Bewegung und
Strukturbildung
– Regelung, Schutz
und Abwehr
– Lang gestreckte
Moleküle
– Zum Teil in H2O
löslich
– H2O unlöslich
Das Eiklar
Primär-Struktur
• Aminosäuresequenz
– Art
– Anzahl
– Reihenfolge
Primär-Struktur des Insulins
Das Eiklar
Sekundär-Struktur
• Räumliche Anordnung (Konformation) der
L-Aminosäurebausteine
– α-Helix
• Peptidkette schraubenförmig
• Stabilisierung: H-Brücken
Das Eiklar
Sekundär-Struktur
– β-Faltblatt
• Zusammenlagerung gestreckter
Polypeptidketten  Zickzackanordnung
• Stabilisierung: intermolekulare H-Brücken
Das Eiklar
Tertiär-Struktur
• 3D-Anordnung des gesamten Proteinmoleküls
• Stabilisierung:
– H-Brücken
– Ionenbindungen
– Elektronenpaarbindungen (Disulfidbrücken)
– Van-der-Waals-Kräfte
Das Eiklar
Bindungen
Das Eiklar
Quartär-Struktur
• Verknüpfung mehrer Polypeptidketten
miteinander
• Teilweise Verknüpfung mit anderen Atomen,
Molekülen
Das Eiklar
Quartär-Struktur
Quartär-Struktur des Hämoglobins
Das Eiklar
Versuch 3
Biuret-Reaktion
Das Eiklar - Versuch 3
Biuret-Reaktion
2H H O H H O
2 R''
N C C N C C R'''
R'
4 OH
H O
2
R''
R
HO
C C
R'
R'' N
R''
+
- 4 H2O
N
C C
R' H O
N C C N C C R'''
R'
R
2H O
N C C R'''
R
2+
Cu
N
H O
Cu
2+
H O
H O
C C R'''
R
violett
R''
H O
N C C N C C R'''
R'
R
Das Eiklar
Versuch 4
Nachweis schwefelhaltiger
Aminosäuren
Das Eiklar - Versuch 4
SN2-Reaktion
H
H
-
C SH
HO
+ R2
H
R2
O
H H
HO C
R2
C
R1
N H C
H
C
R1
N H C
H
O
+ HS
-
SH
C
HO
C
R1
N H C
H
H
O
Das Eiklar - Versuch 4
Nachweis des Schwefels
HS (aq)
+
HO (aq)
+ 2 Ag+(aq)
Ag2S(s) + H2O
Das Eiklar
Versuch 5
Eiweißfällung durch
Metallsalzlösung
Das Eiklar - Versuch 5
Auswertung
• Wasserunlösliche Metall-Eiweiß-Verbindung
• Konformationsänderung
Denaturierung
• Gerben von Häuten
• Giftwirkung von Schwermetallsalzen
Das Eiklar - Versuch 5
Das Eiklar
Demo 2
Eiweißverdauung
Das Eiklar - Demo 2
Auswertung
• Verdauung bei Vorhandensein von
– Enzym (Pepsin)
– Säure (HCl)
– Temperatur: ~ 40 °C
Enzym: Abbau der Eiweiße zu Polypeptiden
Der Eidotter
• Zusammensetzung:
– Wasser: 48,7 %
– Eiweiß: 16,6 %
– Fette und Lipide: 32,6 %
– Kohlenhydrate: 1 %
– Mineralstoffe (z.B. Fe, Ca): 1 %
Cholesterin je 100 g: 1260 mg
Der Eidotter
• Aufgabe und Funktion:
Ernährung und Bildung des Embryos
Dotterbett
Keimscheibe
Nahrungs- (orange) und Bildungsdotter (gelb)
Der Eidotter
Versuch 6
Cholesterin-Nachweis
(Liebermann-Reaktion)
CH3
CH3
HO
Der Eidotter - Versuch 6
Auswertung
O
O
+
+
+H
O
O H
O
O H
O
O
O
C
+
O
CH3
()=R
CH3
HO
O
O
O H
O
+
H
O
O H
+
-H
O
O
R
O H
O
+
R
Der Eidotter - Versuch 6
CH3
O
O
O H
O
CH3
+
O
O
R
O
+
+H
- HOAc
CH3
CH3
Bildung von verschiedenen Polyenen
Reaktionsmechanismus noch ungeklärt
OH
Der Eidotter
Versuch 7
Verseifung
Der Eidotter - Versuch 7
Auswertung
O
O
H2C
O
H2C
C R1
+
O C R2
3 Na
+
+
3 OH
HC
O C R2
+
3 Na
+
OH
O
O
H2C
C R1
OH
O
O
HC
O
O C R3
H2C
O C R3
OH
O
H2C
O
C R1
O
H2C
C R1
H
HC
O
OH
O
O
+
+
3 Na
HC
OH
C R2
H2C
+
C R2
+
Na O
O
O
O
O
C R3
H
Na O
O
+
H
+
O
H2C
OH
+
Na O
C R3
Wissenswertes
• Der Stempel:
– Haltungssystem:
0 = ökologische Haltung
1 = Freiland
2 = Bodenhaltung
3 = Käfighaltung
– Produktionsland
DE = Deutschland
AT = Österreich
NL = Niederlande
Wissenswertes
Frisch oder alt?
• Schwimmtest (Glas mit kaltem Wasser):
– Sehr frische Eier:
Liegen am Boden
– Frische Eier: Leicht aufgestellt,
flaches Ende nach oben
– 2-3 Wochen alt: Senkrecht
aufgestellt, Spitze nach oben
– > 4 Wochen: Schwimmen oben
Wissenswertes
Eierzeugung in Europa
(2001)
Insgesamt: ~ 95 Mrd.
•
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•
Frankreich:
17,1 Mrd.
Italien:
16,8 Mrd.
Deutschland: 14,2 Mrd.
Großbritannien:11,2 Mrd.
Niederlande: 11,0 Mrd.
Spanien:
10,7 Mrd.
Wissenswertes
Pro-Kopf-Verbrauch
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EU:
Portugal:
Italien:
Deutschland:
Japan:
China:
USA:
223 Stück
150 Stück
269 Stück
222 Stück
331 Stück
260 Stück
260 Stück
Schulrelevanz
(nach G8)
• GK/LK 11G.2:
Kohlenstoffchemie II:
Technisch und biologisch wichtige
Kohlenstoffverbindungen
Naturstoffe
• GK/LK 12G.2:
Wahlthema: Angewandte Chemie
Nahrungsmittel
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!