B4 Einfache Ernährungsexperimente
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0 B4 Einfache Ernährungsexperimente B4 Einfache Ernährungsexperimente (HSU, LZ 2.2.5; 4.7.1) 1 1.1 1.2 1.3 Zuordnung ........................................................................................................................................... 2 Lehrplanbezug...................................................................................................................................... 2 Ziele ........................................................................................................................................................ 3 Ernährungsregel................................................................................................................................... 3 2 2.1 2.1.1 Versuchsbeschreibungen ............................................................................................................... 3 Nachweis von Fett ............................................................................................................................. 3 „Fettflecken“ (LZ 2.2.5; 2.2.3)....................................................................................... 3 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 Nachweis von Wasser ...................................................................................................................... 4 Saft pressen (LZ 2.2.5; 2.2.3; 2.2.4; 2.7.1; 4.7.1) .......................................................... 4 Vergleich von frischen und getrockneten Lebensmitteln – (LZ 2.2.5; 2.7.1) ................ 5 Verdunstung von Wasser aus Lebensmitteln (LZ 2.2.5; 2.7.1)...................................... 6 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 Nachweis von Stärke ....................................................................................................................... 7 Stärke in Getreidekörnern (LZ 2.2.5; 2.2.3)................................................................... 7 Stärke in Kartoffeln (LZ 2.2.5; 4.7.1) ............................................................................ 7 Stärkenachweis in verschiedenen Lebensmitteln (Jodtest) (LZ 2.2.5)........................... 8 2.4 2.4.1 2.4.2 Nachweiß von Eiweiß ...................................................................................................................... 9 Eiweißgerinnung durch Säure (LZ 2.2.5)....................................................................... 9 Klebereiweiß im Mehl (LZ 2.2.5) .................................................................................. 9 2.5 2.5.1 2.5.2 2.5.3 Nachweis von Säure ....................................................................................................................... 11 Säure in Cola (LZ 2.2.5; 2.2.3) .................................................................................... 11 Säure in Lebensmitteln (pH-Bestimmung) (LZ 2.2.5)................................................. 12 Säurenachweis mit Blaukrautsaft (LZ 2.2.5) ............................................................... 12 2.6 2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.6.4 Nachweis von Zucker .................................................................................................................... 13 Zucker in Lebensmitteln und Getränken (LZ 2.2.5; 2.7.1) .......................................... 13 Zucker in Cola und Limonade (Geschmackstest) (LZ 2.2.5)....................................... 14 Wasserbindungsvermögen von Zucker (LZ 2.7.1)....................................................... 15 Wasser als Lösungsmittel (LZ 2.7.2) ........................................................................... 15 2.7 2.7.1 2.7.2 2.7.3 Rohstoff zu einem Produkt weiterverarbeiten .................................................................... 16 Aus Sahne wird Butter (LZ 2.2.5; 4.7.1)...................................................................... 16 Herstellen von Joghurt (LZ 2.2.5; 4.7.1)...................................................................... 17 Getreide mahlen (LZ 2.2.5; 2.2.3; 4.7.1)...................................................................... 18 Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz B4 Einfache Ernährungsexperimente 1 2.8 2.8.1 2.8.2 2.8.3 Verschiedene Rohstoffe zu einem neuen Produkt verarbeiten..................................... 19 Herstellen von Margarine (LZ 4.7.1) ........................................................................... 19 Herstellen von Brausepulver/ von Limonade (LZ 2.2.3; 4.7.1) ................................... 20 Herstellen von Schokolade (LZ 2.2.3; 4.7.1) ............................................................... 21 3 Quellen ................................................................................................................................................ 23 Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz B4 2 Einfache Ernährungsexperimente B4 Einfache Ernährungsexperimente (HSU, LZ 2.2.5; 4.7.1) 1 Zuordnung 1.1 Lehrplanbezug In diesem Abschnitt sind einfache Experimente mit Nahrungsmitteln beschrieben, die mit geringem Aufwand verbunden sind, wenig Zeit und Geld kosten und gefahrlos auch von Kindern durchgeführt werden können. Sie beziehen sich vorwiegend auf das Lernziel 2.2.5 „Nährstoffe“; einige Versuche wurden für das Lernziel 4.7.1 „Ausgangsstoffe und -materialien“ ausgewählt. 2.2.5 Nährstoffe Einige Inhaltsstoffe in Nahrungsmitteln herausfinden einfache Trennverfahren: Absetzen, Filtrieren; Stärke, Zucker, Säure, Fett, Eiweiß aus dem Stoffgemisch abtrennen: z. B. Kartoffel reiben, pressen und Stärke absetzen lassen; Milch sauer werden lassen; Apfel reiben; Zitrusfrüchte auspressen; benötigtes Obst und Gemüse weiter verwenden. 4.7.1 Ausgangsstoffe und -materialien eigenen Versuch durchführen, z. B.: aus SonnenRohstoffe zum (Zwischen-)Produkt blumenkernen oder Rapssamen Öl auspressen; aus verarbeiten Kartoffeln Stärke gewinnen; bei Kuhmilch die Sahne abschöpfen und daraus Butter herstellen; aus Zuckerrüben Sirup kochen und daraus Zucker gewinnen; Filtrierversuche, z. B. mit Steinsalz (Sole eindampfen); Teilchenmodell. Querverbindungen lassen sich zu den Lernzielen 2.2.3 „Ernährung“ und 2.2.4 „Obst und Gemüse“ herstellen (Abschnitte B1, B3). Im Folgenden ist bei jeder Versuchsbeschreibung angegeben, welchen Lernzielen der Versuch zugeordnet werden kann. Anmerkung zum Lernziel 4.7.1: Versuche, die nicht mit einfachen küchentechnischen Mitteln durchführbar sind (Herstellung von Zucker, von Pflanzenöl), werden nicht beschrieben. Alternativ sind einfach durchführbare Experimente ausgewählt (Saft, Mehl, Joghurt herstellen). Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz B4 1.2 Einfache Ernährungsexperimente 3 Ziele ⌦ Die Kinder erkennen, dass Lebensmittel unterschiedlich zusammengesetzt sind. ⌦ Sie können Lebensmittel nach verschiedenen Kriterien gruppieren (z. B. enthält Eiweiß / Fett / Stärke). ⌦ Sie erkennen, dass sie verschiedene Lebensmittel brauchen, um sich ausgewogen zu ernähren. ⌦ Sie üben die sorgfältige Durchführung eines Versuchs und die genaue Beobachtung. ⌦ Sie gewinnen einen Einblick in einfache Schritte der Lebensmitteltechnologie, wenn sie aus Grundsubstanzen ein neues Lebensmittel gewinnen. 1.3 Ernährungsregel ⌦ Ich esse abwechslungsreich. 2 Versuchsbeschreibungen Die Versuchsbeschreibungen enthalten neben der Materialliste auch jeweils einen Auftrag für die Schüler. Diese Aufträge sind als Vorschlag zu verstehen. Bei vielen Versuchen sind jüngere Schüler überfordert, allein anhand der Beschreibung einen Versuch durchzuführen. In der Regel ist es erforderlich, dass die Lehrkraft den Versuch erläutert oder ihn entsprechend vereinfacht. 2.1 Nachweis von Fett 2.1.1 „Fettflecken“ (LZ 2.2.5; 2.2.3) LZ 2.2.5; 2.2.3 Nachweis von Fett Die Schüler reiben mit einem Lebensmittel über ein Stück Lösch- oder Filterpapier bzw. geben von flüssigen Lebensmitteln jeweils einen Tropfen darauf. Als Vergleichssubstanz dienen jeweils ein Tropfen Wasser bzw. Öl. Die entstandenen Flecken werden mit einem Stift eingekreist und nach etwa 10 Minuten kontrolliert: Die Wasserflecken sind verschwunden, fetthaltige Lebensmittel hinterlassen dagegen dauerhafte Flecken auf dem Papier. Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz B4 4 Einfache Ernährungsexperimente Material: ⌦ verschiedene Lebensmittel zum Testen, z. B. Apfel, Gurke, Saft, Kartoffelchips, Butter, Schokolade, Nüsse (gerieben), Käse, Salami, Tee ⌦ Wasser und Öl als Vergleichssubstanzen ⌦ Löschpapier, Filterpapier oder Pergamentpapier ⌦ Pipetten für die Flüssigkeiten ⌦ evtl. Küchenwecker Auftrag für die Schüler: Fett hinterlässt Spuren Tropft einen Tropfen Wasser und einen Tropfen Öl auf ein Filterpapier! Kreist die Flecken mit einem Stift ein! Reibt mit jedem Lebensmittel auf dem Filterpapier leicht hin und her, bis ein Fleck entstanden ist! Flüssige Lebensmittel tropft ihr auf das Filterpapier! Kreist die Flecken ein! Notiert euch, welcher Fleck zu welchem Lebensmittel gehört! Was beobachtet ihr nach 10 Minuten? Vergleicht die Ergebnisse mit dem Wasser- und dem Öltropfen! Notiert eure Beobachtung! Querverbindung: Die Herstellung von Butter (s. S. 15) verdeutlicht den Fettanteil von Sahne. 2.2 Nachweis von Wasser 2.2.1 Saft pressen (LZ 2.2.5; 2.2.3; 2.2.4; 2.7.1; 4.7.1) LZ 2.2.5; 2.2.3; 2.2.4: Nachweis von Wasser, Säure, Ballaststoffen LZ 2.7.1: Auch feste Lebensmittel tragen zur Wasserversorgung des Körpers bei LZ 4.7.1: Aus Obst oder Gemüse Saft gewinnen durch Pressen oder Zentrifugieren Dieser Versuch macht sowohl den Wassergehalt wie auch den Ballaststoffgehalt der Lebensmittel sichtbar. Auch der Säuregehalt verschiedener Früchte lässt sich anschaulich vergleichen. Aus Gemüse oder Obst wird Saft gepresst, z. B. von Gelben Rüben, Äpfeln, Trauben, Orangen. Die Saftmenge zeigt anschaulich den Wassergehalt der Früchte. Die Pressrückstände enthalten die Schalen und Zellwände; darin sind die Ballaststoffe enthalten. Die Kinder können bei säurearmen Säften beobachten, dass sie sich allmählich verfärben. Ursache ist die Aktivität von Enzymen, die beim Pressen aus den Pflanzenzellen freigesetzt werden und eine Oxidation bewirken. Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz B4 Einfache Ernährungsexperimente 5 Wird der Saft erhitzt, verfärbt er sich nicht mehr, denn die Enzyme werden inaktiviert. Saft aus dem Lebensmittelhandel ist pasteurisiert; deshalb behält er seine Farbe auch nach dem Öffnen der Flasche. Säurehaltige Früchte ergeben ebenfalls einen farbstabilen Saft: Die in Zitrusfrüchten enthaltene Säure verhindert die Oxidation und damit die Braunfärbung. Gibt man Zitronensaft oder –säure z. B. zum Apfelsaft, so bleibt auch dieser länger farbstabil. Material: ⌦ Äpfel, Orangen oder anderes Obst bzw. Gemüse ⌦ Schneidbretter und Messer ⌦ Saftzentrifuge und/ oder Zitruspresse ⌦ Zitronensäure oder Zitronensaft ⌦ Esslöffel ⌦ Gläser Auftrag für die Schüler: (Äpfel pressen) Wir stellen Apfelsaft her Wascht die Äpfel sorgfältig! Teilt sie jeweils in vier Stücke und gebt diese in den Entsafter! Dann presst ihr die Äpfel. Vorsicht: Ihr dürft nicht mit den Händen in den Entsafter greifen! Den Saft teilt ihr in zwei Gläser auf. Zum Saft im ersten Glas gebt ihr einen Löffel Zitronensaft. Der Saft im zweiten Glas bleibt unverändert. Ihr müsst nun einige Minuten warten. Was beobachtet ihr? 2.2.2 Vergleich von frischen und getrockneten Lebensmitteln – (LZ 2.2.5; 2.7.1) Rückschlüsse auf den Wassergehalt ziehen LZ 2.2.5: Nachweis von Wasser in Lebensmitteln LZ 2.7.1: Auch feste Lebensmittel tragen zur Wasserversorgung des Körpers bei Apfel- oder Brotscheiben werden am Fenster oder auf der Heizung getrocknet. (Anleitung zum Trocknen von Apfelscheiben s. Abschnitt B3, S. 46). Die Schüler vergleichen Gewicht und Konsistenz mit dem frischen Lebensmittel. Mit einer Brief- oder Digitalwaage lässt sich der Wasserverlust genau messen. Es lässt sich auch eine Brotscheibe mit Knäckebrot vergleichen: Die Schüler prüfen Gewicht, Konsistenz und Mundgefühl. Sie lernen, dass auch relativ „trockene“ Lebensmittel wie Brot Wasser enthalten. Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz B4 6 Einfache Ernährungsexperimente Material: ⌦ Äpfel, Brotscheiben, evtl. Knäckebrot ⌦ Schneidbrett, Messer zum Teilen der Äpfel ⌦ evtl. Kernhausausstecher ⌦ Tablett und Butterbrotpapier als Unterlage für die zu trocknenden Lebensmittel ⌦ evtl. Brief- oder Digitalwaage Auftrag für die Schüler: Lebensmittel enthalten Wasser Vergleicht die frischen Lebensmittel mit den getrockneten: Was hat sich verändert? Überprüft das Gewicht und den Geruch! Wie fühlen sich die Lebensmittel an? Notiert, was ihr beobachtet habt! 2.2.3 Verdunstung von Wasser aus Lebensmitteln (LZ 2.2.5; 2.7.1) LZ 2.2.5: Nachweis von Wasser LZ 2.7.1: Auch feste Lebensmittel tragen zur Wasserversorgung des Körpers bei In einer fest verschlossenen Plastiktüte „schwitzen“ Lebensmittel. Um ein schnelles und deutliches Ergebnis zu erhalten, sollten Sie wasserreiche Lebensmittel verwenden und die Lebensmittel an einen warmen Ort (Fensterbank) legen. Material: ⌦ wasserreiche Lebensmittel, z. B. Erdbeeren, Gurkenstück ⌦ Plastiktüte und Gummi zum Verschließen Auftrag für die Schüler: Lebensmittel enthalten Wasser Legt die Lebensmittel in die Tüten und verschließt diese ganz fest! Dann legt ihr die Tüten an das warme Fenster. Beobachtet! Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz B4 Einfache Ernährungsexperimente 2.3 Nachweis von Stärke 7 2.3.1 Stärke in Getreidekörnern (LZ 2.2.5; 2.2.3) LZ 2.2.5; 2.2.3: Nachweis von Stärke Die Schüler zerteilen mit einem Messer oder mit dem Fingernagel Getreidekörner, die über Nacht in Wasser eingeweicht waren. Der weiße „Mehlkörper“ im Inneren des Korns wird sichtbar. Er besteht zum großen Teil aus Stärke. Die Körner schmecken auch „mehlig“. Zusätzlich kann zum Vergleich von Geschmack und Konsistenz ein Schälchen mit Mehl oder Getreidestärke aufgestellt werden. Material: ⌦ in Wasser gequollene Getreidekörner ⌦ Schneidbrett und Messer oder Teller zum Zerteilen der Körner ⌦ evtl. Schälchen mit Mehl oder Stärke für den Geschmacksvergleich Auftrag für die Schüler: Getreide enthält Stärke Teilt das Getreidekorn mit dem Fingernagel und schaut es genau an! Probiert dann, wie es schmeckt! Vergleicht den Geschmack des Korns mit dem Geschmack des Mehles! 2.3.2 Stärke in Kartoffeln (LZ 2.2.5; 4.7.1) LZ 2.2.5: Stärke nachweisen LZ 4.7.1: Aus dem Rohstoff Kartoffel das Produkt Stärke gewinnen Kartoffeln werden geschält, gerieben (Achtung: Verletzungsgefahr) und durch ein Geschirrtuch gepresst. Nach einigen Minuten hat sich in der Flüssigkeit die Kartoffelstärke abgesetzt. Wenn man das Wasser vorsichtig abgießt, bleibt die Stärke übrig. Material: ⌦ Kartoffeln ⌦ Kartoffelschäler und Kartoffelreibe mit Restehalter (evtl. Küchenmaschine) ⌦ Schüssel ⌦ Tuch Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz B4 8 Einfache Ernährungsexperimente Auftrag für die Schüler: Kartoffeln enthalten Stärke Wascht die Kartoffeln und schält sie! Dann reibt ihr sie fein. Arbeitet vorsichtig und benutzt zum Reiben unbedingt den Restehalter! Dann gebt ihr die geriebenen Kartoffeln in das Tuch und presst es über der Schüssel ganz fest aus. Wartet ein paar Minuten und beobachtet, was mit dem Kartoffelsaft in der Schüssel passiert! 2.3.3 Stärkenachweis in verschiedenen Lebensmitteln (Jodtest) (LZ 2.2.5) LZ 2.2.5: Nachweis von Stärke Dieser Versuch dient zum Nachweis von „Vielfachzuckern“ wie Stärke. Kleine Kohlehydratmoleküle wie Frucht- oder Haushaltszucker bewirken keine Reaktion. Damit der Versuch funktioniert, muss die Stärke im Lebensmittel in mehr oder minder gelöster Form vorliegen. Am einfachsten gelingt es daher mit wasserreichen oder mit angefeuchteten Substanzen. Material: ⌦ verschiedene Lebensmittel, z. B. Mehl, Brot, Kartoffeln, Haferflocken, Nudeln (gekocht), Reis (gekocht), Milch, Apfel, Gurke, Butter, heißes Wasser ⌦ Vergleichssubstanzen: Stärke (befeuchtet) mit einigen Tropfen Jodlösung; Wasser mit einigen Tropfen Jodlösung ⌦ Jodtinktur (Apotheke) ⌦ Pipette oder Tropfflasche Trockene Lebensmittel wie Mehl, Brot, Haferflocken mit Wasser anfeuchten. Für die anderen Lebensmittel ist dies nicht erforderlich. Zu jeder Testsubstanz einige Tropfen der Jodlösung geben. Bei Anwesenheit von Stärke verfärbt sie sich blau bis schwarz. Ansonsten bleibt die Jodlösung unverändert gelblich-braun. Auftrag für die Schüler: Welche Lebensmittel enthalten Stärke? Gebt jeweils zwei Tropfen Jodlösung in das Wasser und zur Stärke! Beobachtet die Farbe! Nun tropft ihr zwei Tropfen Jodlösung auf jedes Lebensmittel. Verwendet dafür die Pipette! Vergleicht die entstandene Farbe mit dem Wasser und der Stärke! Notiert eure Beobachtungen! Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz B4 Einfache Ernährungsexperimente 2.4 Nachweiß von Eiweiß 9 2.4.1 Eiweißgerinnung durch Säure (LZ 2.2.5) LZ 2.2.5: Nachweis von Eiweiß (Säuredenaturierung) In ein Glas mit rohem Eiklar oder mit Milch wird Essig gegeben. Durch die Säure fällt Eiweiß aus: Im Glas mit dem Eiklar bilden sich nach kurzer Zeit weiße Schlieren. Die Milch gerinnt. Material: ⌦ Eiklar ⌦ Milch ⌦ Essig ⌦ Gefäße und Löffel Auftrag für die Schüler: Wir weisen Eiweiß nach Gebt jeweils zwei Esslöffel mit Essig zum Eiklar und zur Milch! Beobachtet, was passiert! Querverbindung: Auch bei der Joghurtgewinnung (s. S. 15) fällt das Milcheiweiß durch Säure aus. 2.4.2 Klebereiweiß im Mehl (LZ 2.2.5) LZ 2.2.5: Nachweis von Eiweiß Der „Kleber“ - das Eiweiß im Mehl - ist die Voraussetzung dafür, dass aus Mehl Brot gebacken werden kann. Das Klebereiweiß denaturiert beim Backen; es ist dafür verantwortlich, dass das Brot eine Krume bekommt. Vor allem Weizen und Dinkel sind kleberreiche Getreidearten. Ohne Klebereiweiß sind nur flache Fladengebäcke möglich, wie sie z. B. in anderen Ländern aus Mais- oder Hirsemehl gebacken werden. Das Klebereiweiß lässt sich aus dem Mehl auswaschen – allerdings erfordert dieser Versuch etwas Zeit und Geduld. Die Zutaten werden zu einem Teig verrührt, der etwa eine halbe Stunde ruhen muss. Anschließend wird er in ein Tuch gegeben und in einer Schüssel mit Wasser oder im Spülbecken ausgewaschen. Der Teig wird so lange immer wieder geknetet und ausgewaschen, bis das Wasser klar bleibt. Mit dem Jod-Stärketest (s. S. 7) lässt sich die Stärke im Auswaschwasser nachweisen. Im Tuch bleibt der zähe, elastische Kleber zurück. Er ist „kaugummiähnlich“. Zum Vergleich zwischen Kleber und Mehl kann man von beiden Substanzen etwas in Wasser einrühren. Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz B4 10 Einfache Ernährungsexperimente Der Versuch braucht weniger Zeit, wenn man statt des Tuchs ein sehr feines Haarsieb verwendet. Über den Teig lässt man Wasser laufen und rührt dann mit einem Löffel so lange, bis alles Wasser wieder aus dem Sieb abgelaufen ist. Dieser Vorgang wird einige Male wiederholt, bis die Stärke entfernt ist. Hinweis: Das Sieb muss sehr feine Öffnungen haben, sonst wird auch der Kleber ausgewaschen. Außerdem sollte es nicht zu klein sein, damit die Kinder mit dem Rühren besser zurechtkommen. Material: für den Teig: ⌦ 4 EL Weizen- oder Dinkelmehl ⌦ 2 EL Wasser ⌦ ½ TL Salz ⌦ ⌦ ⌦ ⌦ ⌦ Löffel oder Schneebesen kleine Schüssel, um den Teig anzurühren Löffel oder Teigschaber, um den Teig aus der Schüssel zu entnehmen Schüssel mit Wasser (mehrmals erneuern) oder Handwaschbecken oder Spülbecken Tuch oder feines (!) Haarsieb und Löffel Auftrag für die Schüler: Mehl enthält Kleber-Eiweiß Verrührt 4 Esslöffel Mehl mit 2 Esslöffeln Wasser und ½ Teelöffel Salz! Gebt diesen Teig anschließend in das Tuch und knetet ihn in der Schüssel mit Wasser durch! Dies müsst ihr so lange wiederholen, bis das Wasser klar bleibt. Das „Kleber-Eiweiß“ bleibt übrig. Was könnt ihr beobachten? Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz B4 Einfache Ernährungsexperimente 2.5 Nachweis von Säure 11 2.5.1 Säure in Cola (LZ 2.2.5; 2.2.3) LZ 2.2.5: Nachweis von Säure LZ 2.2.3: Notwendigkeit der Zahnpflege Cola enthält reichlich Phosphorsäure. Die Wirkung dieser Säure wird mit folgendem Versuch deutlich: Einen rostigen Nagel in Cola einlegen. Er wird blank. Rostreste lassen sich leicht abwischen. Zum Nachweis, dass nicht die Kohlensäure als „Entroster“ wirkt, wird ein zweiter Nagel in Mineralwasser eingelegt. Er bleibt rostig. Anmerkung: Wenn man einen Nagel verwendet, kann es einige Tage dauern, bis der Rost sich gelöst hat. Außerdem darf der Nagel nicht zu rostig sein. Schneller geht es z. B. mit einer Büroklammer (1 bis 2 Tage in Wasser legen, damit sie Rost ansetzt) oder mit etwas Stahlwolle. Material: ⌦ 1 Glas Colagetränk ⌦ 1 Glas Mineralwasser ⌦ 2 rostige Nägel oder Büroklammern Auftrag für die Schüler: Cola enthält Säure Legt jeweils einen Nagel in das Glas mit Cola und in das Glas mit Mineralwasser! Euer Versuch muss jetzt ein paar Tage stehen bleiben. Beschreibt, was passiert ist! Cola kann auch benutzt werden, um den Angriff von Säure auf die Zähne zu verdeutlichen und gleichzeitig den Schutzeffekt einer gründlichen Zahnpflege zu demonstrieren. Zähne bestehen zum großen Teil aus Calcium, ebenso wie die Schalen von Eiern. Deshalb werden für diesen Versuch Eier verwendet. Ein Ei wird in ein Glas mit Cola gelegt. Die Phosphorsäure löst die Eischale an; sie wird rau. Das kann zwei bis drei Tage dauern (am besten übers Wochenende stehen lassen). Zum Vergleich wird ein zweites Ei mit Fluoridpaste eingerieben (z. B. Elmex Gelee) und in ein weiteres Glas Cola gelegt. Die Eischale bleibt weiß und glatt. Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz 12 B4 Einfache Ernährungsexperimente Material: ⌦ Colagetränk ⌦ 2 Gläser ⌦ 2 Eier ⌦ Fluoridpaste (z. B. Elmex Gelee) Auftrag für die Schüler: Säure greift unsere Zähne an Wie eure Zähne, so besteht auch die Eischale überwiegend aus Calcium. Ihr könnt beobachten, wie Säure auf die Zähne wirkt. Dazu legt ihr ein Ei in ein Glas mit Cola. Reibt das zweite Ei mit der Zahnpasta ein (1/2 Teelöffel voll genügt)! Dann legt ihr das Ei in das andere Glas mit Cola. Euer Versuch muss jetzt ein paar Tage stehen bleiben. Danach nehmt ihr vorsichtig die Eier heraus und befühlt die Schale. Beschreibt, was ihr beobachtet! Gibt es einen Unterschied zwischen den beiden Eiern? 2.5.2 Säure in Lebensmitteln (pH-Bestimmung) (LZ 2.2.5) LZ 2.2.5: Nachweis von Säure Der Säuregrad von Lebensmitteln lässt sich anhand von Universal-Indikatorpapier leicht messen. Material: ⌦ verschiedene Lebensmittel ⌦ Universal-Indikatorpapier Auftrag für die Schüler: Manche Lebensmittel enthalten Säure Messt den Säuregrad der Lebensmittel und ordnet sie nach ihrem Säuregehalt! 2.5.3 Säurenachweis mit Blaukrautsaft (LZ 2.2.5) LZ 2.2.5: Nachweis von Säure Ein etwas grober, aber origineller Säuretest lässt sich mit Blaukrautsaft durchführen: Dieser ist im neutralen und basischen Bereich blau, im sauren Bereich färbt er sich rot. Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz B4 Einfache Ernährungsexperimente 13 Zu verschiedenen Lebensmitteln wird je 1 Esslöffel Blaukrautsaft gegeben. Anhand der Färbung (kann bei trockenen Lebensmitteln einige Minuten dauern) wird sichtbar, ob das Lebensmittel Säure enthält oder nicht. Herstellung des Blaukrautsafts: ½ Kopf Blaukraut hobeln, mit ½ bis 1 Liter Wasser übergießen und 1 Stunde ziehen lassen, anschließend abseihen. Aus dem Rest des Blaukrauts lässt sich z. B. in Mischung mit Äpfeln eine leckere Rohkost herstellen. Material: ⌦ Blaukrautsaft ⌦ Testsubstanzen: versch. Lebensmittel, z. B. Milch, Gurke, Apfel, Orangensaft, Mineralwasser, Mehl ⌦ Vergleichssubstanzen: Essig mit Blaukrautsaft, Wasser mit Blaukrautsaft ⌦ Tassen oder Schälchen ⌦ Löffel oder Tropfflasche für die Zugabe des Safts Auftrag für die Schüler: Manche Lebensmittel enthalten Säure Gebt jeweils einen Esslöffel Blaukrautsaft in das Wasser und in den Essig! Beobachtet die Farbe! Dann gebt ihr einen Esslöffel Blaukrautsaft zu jedem Lebensmittel. Vergleicht die Farbe mit dem Wasser und dem Essig! Welche Lebensmittel enthalten Säure? Schreibt sie auf! 2.6 Nachweis von Zucker 2.6.1 Zucker in Lebensmitteln und Getränken (LZ 2.2.5; 2.7.1) LZ 2.2.5: / LZ 2.7.1: Glucosebestimmung Zum Nachweis von Zucker in Lebensmitteln gibt es Teststäbchen in der Apotheke zu kaufen. Die Lebensmittel müssen wasserreich sein (z. B. Obst) oder angefeuchtet werden, da der Zucker gelöst sein muss. Material: ⌦ verschiedene Lebensmittel, z. B. Limonade, Fruchtsaft, Apfel, Milch, Wasser ⌦ Glucose-Teststäbchen Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz 14 B4 Einfache Ernährungsexperimente Auftrag für die Schüler: Welche Lebensmittel enthalten Zucker? Testet mit dem Stäbchen den Zuckergehalt der Lebensmittel! Vergleicht die Farbe eures Teststäbchens mit der Farbtafel! Ordnet die Lebensmittel nach ihrem Zuckergehalt! 2.6.2 Zucker in Cola und Limonade (Geschmackstest) (LZ 2.2.5) LZ 2.2.5: Nachweis von Zucker Besonders in Verbindung mit einer Zuckerausstellung eignet sich der folgende Versuch, der demonstriert, dass durch die Säure in Limo oder Cola der Zuckergeschmack überdeckt wird, so dass wir die tatsächliche Zuckermenge gar nicht schmecken können. Eine Zuckerlösung in derselben Konzentration wie bei Cola wird hergestellt: Dazu werden 24 Gramm Zucker (2 gestrichene Esslöffel) in 1 Glas Wasser (200 ml) so lange eingerührt, bis der Zucker sich aufgelöst hat. Anschließend wird der Geschmack getestet (je Kind 1 Teelöffel). Im Vergleich zu Cola oder Limonade schmeckt die reine Zuckerlösung erheblich süßer. Querverbindung: Wie viel Zucker tatsächlich in einer Cola oder Limonade enthalten ist, lässt sich demonstrieren, wenn die Kinder selbst Limonade herstellen dürfen (s. S. 19). Material: ⌦ 200 ml Wasser ⌦ 24 Gramm Zucker ⌦ Gefäß ⌦ je Kind 1 Teelöffel ⌦ Schneebesen oder Handrührgerät ⌦ evtl. zum Vergleich Limonade oder Cola ⌦ 1 Glas Auftrag für die Schüler: Wie süß ist Limonade? Verrührt den Zucker gründlich mit dem Wasser, bis er sich vollständig aufgelöst hat! Euer Getränk enthält genauso viel Zucker wie Limonade oder Cola. Probiert jeweils 1 Teelöffel davon! Was schmeckt ihr? Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz B4 Einfache Ernährungsexperimente 15 2.6.3 Wasserbindungsvermögen von Zucker (LZ 2.7.1) LZ 2.7.1: Unterscheidung geeignete / weniger geeignete Durstlöscher Zuckerreiche Getränke sind schlechte Durstlöscher, weil das Wasser dem Organismus nicht schnell zur Verfügung steht. Kinder können dies gut nachvollziehen, wenn sie beobachten, wie viel Wasser vom Zucker „festgehalten“ wird. Zuckerwürfel werden mit Wasser beträufelt, am besten mit einer Pipette oder einer kleinen Einmalspritze. Die Kinder zählen, wie viele Tropfen Wasser ein Zuckerwürfel „festhalten“ kann. Dass Zucker Wasser bindet, lässt sich außerdem gut an einer Apfelscheibe zeigen, die mit Zucker bestreut wird. Nach wenigen Minuten ist die Oberfläche feucht, der Zucker löst sich. Material: ⌦ Glas mit Wasser ⌦ Pipette oder kleine Einmalspritze ⌦ Würfelzucker ⌦ Teller ⌦ evtl. Apfelscheibe, Streuzucker Auftrag für die Schüler: Zucker hält Wasser Zählt, wie viele Tropfen Wasser ein Zuckerwürfel festhalten kann! Arbeitet dabei vorsichtig! 2.6.4 Wasser als Lösungsmittel (LZ 2.7.2) LZ 2.7.2: Stoffe in Wasser lösen Verschiedene Substanzen werden mit warmem Wasser gemischt. Die Schüler überprüfen, ob die getesteten Lebensmittel in Wasser löslich sind bzw. ob bestimmte Inhaltsstoffe (z. B. Farbstoffe, Aromastoffe) in Wasser gelöst werden. Material: ⌦ Testsubstanzen: Kräuter, Tee, Butter, Öl, Salz, Zucker, Mehl ⌦ warmes Wasser ⌦ mehrere Gläser oder Schälchen ⌦ evtl. Heißwasserbereiter ⌦ Löffel oder Stab zum Umrühren Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz B4 16 Einfache Ernährungsexperimente Auftrag für die Schüler: Wasser löst Substanzen Gebt zu jedem Lebensmittel warmes Wasser und rührt um! Beobachtet, ob sich das Lebensmittel im Wasser auflöst! Verändert sich die Farbe des Wassers? Wie riecht das Wasser? Macht euch Notizen! 2.7 Rohstoff zu einem Produkt weiterverarbeiten 2.7.1 Aus Sahne wird Butter (LZ 2.2.5; 4.7.1) LZ 2.2.5: Nachweis von Fett; die Butter besteht hauptsächlich aus dem Milchfett LZ 4.7.1: Gewinnung von Butter aus der Ausgangssubstanz Sahne durch Zentrifugieren Es ist empfehlenswert, für diesen Versuch Schlagsahne zu verwenden. Trinkmilch wird überwiegend homogenisiert angeboten und rahmt daher nicht mehr auf; der Rahm kann nicht abgeschöpft werden. Zimmerwarme (!) Sahne wird in einem dicht verschließbaren Schraubglas geschüttelt oder mit dem Rührgerät gerührt. Die Sahne gerinnt: Fetttröpfchen und Wasser trennen sich. Nach einiger Zeit lagern sich die Fetttröpfchen aneinander. Ein Butterklumpen und die Buttermilch trennen sich. Beides schmeckt lecker! Die Butter lässt sich z. B. für Schnittlauchbrote verwenden. Außerdem können die Kinder eine ungesäuerte Buttermilch probieren, die es im Handel nicht zu kaufen gibt. Dieser Versuch ist äußerst einfach durchzuführen. Für die Kinder ist es beeindruckend, zu beobachten, wie sich das Fett aus der Sahne abtrennt. 1 Becher Schlagsahne (200 g) ergibt ca. 80 g „Schüttelbutter“. Hinweis: Verwenden Sie unbedingt zimmerwarme Sahne. Kalte Sahne gerinnt erst nach sehr langem Rühren und im Schüttelbecher gar nicht. Material: ⌦ Schlagsahne ⌦ Schraubglas (mind. ½ l Inhalt) mit Twist-off-Verschluss − oder Schüttelbecher − oder Rührbecher und Handrührgerät. Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz B4 Einfache Ernährungsexperimente 17 Auftrag für die Schüler: Wir stellen Butter her Gebt die Sahne in das Schraubglas und dreht es fest zu! Dann schüttelt kräftig! Ihr müsst lange schütteln. Wechselt euch am besten dabei ab! Was beobachtet ihr? 2.7.2 Herstellen von Joghurt (LZ 2.2.5; 4.7.1) LZ 2.2.5: Nachweis von Eiweiß (Säuredenaturierung) LZ 4.7.1: Das Lebensmittel Milch weiterverarbeiten zum Milchprodukt Joghurt durch Fermentation 1 Liter H-Milch wird auf ca. 40° C erwärmt. Mit dem Schneebesen wird ein Becher Joghurt gründlich eingerührt; anschließend wird das Gemisch für mehrere Stunden oder über Nacht warm gehalten. Ideal ist eine Temperatur von ca. 40° C. Möglichkeiten zum Warmhalten: - Joghurtbereiter, - für große Mengen elektrischer Einkochtopf mit Thermostat, - „Kochkiste“, - Isolierbox, die warme Akkus oder mit heißem Wasser gefüllte Flaschen enthält. Am nächsten Tag ist der Joghurt fertig. Die Milchsäurebakterien aus dem „Starterjoghurt“ haben sich in der warmen Milch vermehrt. Sie haben den Milchzucker zu Milchsäure abgebaut. Dadurch entsteht der typische Geschmack. Durch die Milchsäure wurde das Eiweiß der Milch denaturiert und fest. Der Joghurt schmeckt zu Müsli, mit frischen Erdbeeren, als Tsatsiki oder ... Material: ⌦ 1 Liter H-Milch oder frisch abgekochte Milch, auf ca. 40° C erwärmt (Schüler verwenden Thermometer oder die Lehrkraft überprüft die Temperatur) ⌦ evtl. Thermometer ⌦ Topf zum Erwärmen der Milch ⌦ Herdplatte ⌦ 1 Becher (150 g) Joghurt, nicht wärmebehandelt ⌦ Löffel zum Entnehmen des Joghurts ⌦ Schneebesen ⌦ Joghurtgläser (Twist-off-Gläser) ⌦ Joghurtgerät oder andere Möglichkeit zum Warmhalten Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz 18 B4 Einfache Ernährungsexperimente Auftrag für die Schüler: Wir stellen Joghurt her Erwärmt die Milch im Topf auf 40° C! Gebt den Joghurt dazu und rührt mit dem Schneebesen kräftig um! Füllt die Mischung in die Joghurtgläser und stellt sie in den Joghurtbereiter! Jetzt dauert es einige Stunden, bis euer neuer Joghurt fertig ist! 2.7.3 Getreide mahlen (LZ 2.2.5; 2.2.3; 4.7.1) LZ 2.2.5; 2.2.3: Stärke abtrennen LZ 4.7.1: Aus dem Rohprodukt Getreide wird Weißmehl gewonnen (Mahlen, Sieben) Die Schüler mahlen Getreide zu Mehl. Dazu können sie entweder eine elektrische Getreidemühle, eine handbetriebene Getreidemühle oder eine Kaffeemühle benutzen. Beim Mahlen wird sichtbar, dass das Mehl weiße (überwiegend Stärke) und braune Anteile (Schalenanteil, der den Großteil an Ballaststoffen, Mineralstoffen und Vitaminen enthält) aufweist. Durch Sieben „von grob nach fein“ kann den Schülern der Unterschied zwischen Vollkornmehl und Weißmehl verdeutlicht werden. Der hohe Stärkeanteil im Mehl lässt sich mit Jodlösung nachweisen. Die Schüler können auch Getreide dreschen, bevor sie es mahlen. Beim Dreschen wird das Getreide „entspelzt“ und kann dann erst zu Mehl weiterverarbeitet werden. Dreschen können die Kinder, indem sie z. B. mit einem Nudelholz über die Körner fahren. Die Spreu kann dann vorsichtig weggeblasen werden. Material: ⌦ Getreidekörner ⌦ Getreidemühle ⌦ mindestens zwei unterschiedlich feine Handsiebe ⌦ Schüsseln oder Teller ⌦ evtl. Teelöffel, um das Mehl zu probieren Auftrag für die Schüler: Wir mahlen Getreide zu Mehl Mahlt die Getreidekörner mit der Getreidemühle! Schaut euch das Mehl genau an! Dann siebt ihr das Mehl nacheinander mit dem groben und dem feinen Sieb. Was könnt ihr beobachten? Probiert auch einmal, wie das Mehl schmeckt! Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz B4 2.8 Einfache Ernährungsexperimente 19 Verschiedene Rohstoffe zu einem neuen Produkt verarbeiten 2.8.1 Herstellen von Margarine (LZ 4.7.1) LZ 4.7.1: Rohstoffe (Fett, Emulgator) zu dem Produkt verarbeiten Die Herstellung von Margarine eignet sich besonders zum Vergleich mit der Buttergewinnung. Der Versuch führt den Kindern vor Augen, aus welchen Grundsubstanzen – nämlich Fett, Emulgator, etwas Flüssigkeit – Margarine besteht. Hinweis: Wenn Sie statt des Lezithins ein Eigelb verwenden, dürfen die Kinder die Margarine nicht probieren (Salmonellengefahr)! Allerdings schmeckt die hergestellte Margarine wegen des hohen Anteils an Kokosfett nicht besonders gut. Material: Zutaten für die Margarine: ⌦ 60 g Kokosfett ⌦ 40 g Öl ⌦ 1 EL Milch ⌦ 1 Eigelb oder 1 TL Lezithin ⌦ evtl. 1 EL Karottensaft (für die Farbe) ⌦ 1 Prise Salz außerdem: ⌦ 1 Schüssel mit Eiswasser (evtl. Kühlakku ins Wasser legen) ⌦ 1 Rührschüssel ⌦ 1 Rührgerät ⌦ Herdplatte ⌦ Topf zum Schmelzen des Fetts Zubereitung: Das Kokosfett schmelzen und mit dem Öl in die Rührschüssel geben. Im Eiswasserbad mit dem Handrührgerät gut verrühren. Milch und Lezithin (evtl. auch Salz und Karottensaft) zugeben und so lange weiterrühren, bis die Margarine fest ist. Man kann auch nach etwa fünf Minuten das Rührgerät abschalten und die Masse im Eiswasserbad abkühlen lassen, bis sie fest ist. Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz 20 B4 Einfache Ernährungsexperimente Auftrag für die Schüler: Wir stellen Margarine her Schmelzt das Kokosfett und gebt es zusammen mit dem Öl in die Rührschüssel! Dann müsst ihr die Schüssel in das Eiswasser stellen und mit dem Rührgerät Öl und Kokosfett verrühren. Anschließend fügt ihr 1 Esslöffel Milch und 1 Teelöffel Lezithinpulver dazu und rührt weiter, bis eure Margarine fest ist. 2.8.2 Herstellen von Brausepulver/ von Limonade (LZ 2.2.3; 4.7.1) LZ 2.2.3: Verdeutlichung des Zuckergehalts von Getränken LZ 4.7.1: Rohstoffe zum Produkt verarbeiten (Wasser, Zucker, Geschmacksstoffe) Material: Zutaten: ⌦ 5 EL Zucker ⌦ 3 EL Zitronensäure ⌦ 1 EL Natron (Natriumhydrogencarbonat) ⌦ 1 P. Vanillezucker ⌦ evtl. etwas Fruchtaroma, z. B. Himbeere Für Limonade: ⌦ zusätzlich einige Tropfen Orangenöl oder ca. ¼ Liter Orangensaft ⌦ 1 fest verschließbares Schraubglas ⌦ pro Kind 1 Teelöffel zum Probieren Alle Zutaten werden in einem Schraubglas durch Schütteln gründlich vermischt – fertig. Trocken aufbewahren und rasch verbrauchen! Die Menge reicht für ca. ¾ Liter Brause. Für das Aufschäumen der Brause in Wasser ist das Natron zuständig, das mit Wasser zusammen Kohlendioxid freisetzt. Achten Sie darauf, dass alle Zutaten für die Ernährung geeignet sind (keine „technischen“ Substanzen kaufen, die zwar billiger sind, aber Verunreinigungen enthalten können). Anstelle der Brause lässt sich auch Limonade herstellen. Der typische Limonadengeschmack entsteht, wenn anstelle des Fruchtaromas, der Mischung einige Tropfen Orangenöl zugesetzt werden oder Orangensaft zugegeben wird. Die Menge mit Wasser auf ca. ¾ Liter auffüllen. Durch das eigene Mischen wird der hohe Zuckeranteil in Limonade deutlich. Hinweis: Durch das Natron erhält die Limonade leicht einen „seifigen“ Geschmack. Es ist wichtig, das Brausepulver vor dem Probieren wirklich vollständig im Wasser aufzulösen. Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz B4 Einfache Ernährungsexperimente 21 Auftrag für die Schüler: Brausepulver selbst gemacht Gebt in euer Schraubglas die folgenden Zutaten: 5 Esslöffel Zucker, 3 Esslöffel Zitronensäure, 2 Esslöffel Natron (Natriumcarbonat), 1 Päckchen Vanillezucker, 3 Tropfen Fruchtaroma Verschließt das Glas fest und schüttelt gründlich! Dann dürft ihr probieren. Benutzt dazu die Teelöffel! 2.8.3 Herstellen von Schokolade (LZ 2.2.3; 4.7.1) LZ 2.2.3: Zucker- und Fettgehalt verdeutlichen LZ 4.7.1: Rohstoffe zum Produkt verarbeiten Dieser einfach durchzuführende Versuch eignet sich, um den Kindern die Zutaten von Schokolade – nämlich in der Hauptsache Zucker und Fett – deutlich zu machen. Im Gegensatz zu „echter“ Schokolade schmeckt das Testergebnis sehr süß, bedingt durch den geringeren Fettanteil und umso höheren Zuckeranteil. Material: Zutaten: ⌦ 1 EL Kakaopulver ⌦ 75 g Puderzucker ⌦ 1 - 2 EL Wasser oder Milch ⌦ 25 g Kokosfett (1 Ecke vom Plattenfett) ⌦ ⌦ ⌦ ⌦ ⌦ Herdplatte, Gefäß zum Schmelzen des Fettes Schneebesen oder Handrührgerät Schüssel Papierförmchen für Pralinen oder Backpapier Teelöffel zum Einfüllen der Schokoladenmasse Zucker und Kakao werden gut verrührt. Anschließend wird gerade so viel Wasser bzw. Milch dazugerührt, dass eine glatte Masse entsteht. (Die Verwendung von Milch führt den Kindern vor Augen, dass der tatsächliche Milchanteil in „Milchschokolade“ recht gering ist.) Dann wird das geschmolzene Kokosfett dazugerührt und die fertige Schokoladenmasse in Förmchen gefüllt und abgekühlt. Man kann auch mit zwei Teelöffeln kleine Häufchen auf Backpapier setzen. Die Schokolade lässt sich z. B. mit gehackten Nüssen, gerösteten Haferflocken, Cornflakes oder Vanille noch verfeinern. Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz 22 B4 Einfache Ernährungsexperimente Auftrag für die Schüler: Wir stellen Schokolade her Bringt das Kokosfett zum Schmelzen! Verrührt mit dem Schneebesen den Puderzucker und den Kakao! Fügt dann 1 Esslöffel Wasser dazu und rührt, bis eine gleichmäßige Masse entstanden ist! Dann wird das Kokosfett eingerührt. Jetzt könnt ihr die Schokoladenmasse in Förmchen füllen und warten, bis sie fest geworden ist. Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz B4 3 Einfache Ernährungsexperimente 23 Quellen K. Klein, R. Becker: Sachunterricht be-greifen. Band 2 Baltmannsweiler (1999) K. Klein, U. Oettinger: Experimentelle Ernährungslehre. Band 1 Baltmannsweiler (1999) M. Kratz: Cola verdaut Fleisch Lichtenau ( 1997) C. Schlieper: Ernährung heute Hamburg (1991) Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz
