Lebensmittel
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Chemie Bestandteile von Lebensmitteln Gesunde Ernährung wird heute in der Öffentlichkeit zunehmend wichtiger genommen, wie gerade ein Blick auf die Werbung zeigt. Was braucht also ein Mensch zur Ernährung? Die Ernährungspyramide zeigt uns eine Reihe von Lebensmitteln mit den empfohlenen Mengenverhältnissen auf, die wir zu uns nehmen sollten. Grundlage allen Lebens auf der Erde ist das Wasser, welches wir in ausreichender Menge dem Körper zuführen müssen. Dann folgen als Basis für eine gesunde Ernährung Getreideprodukte aller Art. Neben den wichtigen Ballaststoffen, die für eine geregelte Verdauung von Bedeutung sind, werden dem Körper so Kohlenhydrate zugeführt. Frisches Obst und Gemüse sind besonders als Spender von Vitaminen wichtig. Ohne Eiweiße, etwa aus Milchprodukten oder Fleisch und Fisch, kommt es beim Menschen als einem von der Natur zum „Allesfresser“ vorgesehenen Lebewesen, leicht zu Mangelerscheinungen. Fette spielen für die Ernährung vor allem in Mangelsituationen eine Rolle. Eine übermäßige Aufnahme von Fett verursacht jedoch vielfältige Probleme. Und nun zu den Untersuchungen dieses Kurses: In diesem Kurs wollen wir die wichtigsten Nahrungsbestandteile aus der Sicht des Chemikers kennen lernen. Wir wollen Nachweismethoden für die Nahrungsbestandteile in Lebensmitteln ausprobieren und einige charakteristische chemische Eigenschaften der Nahrungsbestandteile kennen lernen. Da die Experimente zu allen vier Nahrungsbestandteilen zu viel Zeit in Anspruch nehmen würden, werden wir die Bereiche aufteilen. Es gibt 4 Themenbereiche, die von jeweils 3 oder 4 Zweiergruppen bearbeitet werden: Kohlenhydrate Vitamin C Eiweiße Fette Nach der Einteilung in Arbeitsgruppen werden wir aufteilen, welche Gruppe mit welchem Themenbereich beginnt. Führt bitte dazu in Ruhe die Versuche durch und notiert euch die Beobachtungen sorgfältig. Nach ca. 1 ½ Stunden werden wir dann die Themenbereiche wechseln. Eine Auswertung und das gegenseitige Vorstellen der Ergebnisse wird dann bei euch in der Schule stattfinden. Und nun: Viel Erfolg beim Experimentieren! -2- Kohlenhydrate Die Kohlenhydrate sind die „Brennstoffe“ für unseren Organismus. Aus der Verbrennung von Kohlenhydraten gewinnt unser Körper die Energie, die für die Stoffwechselvorgänge benötigt wird. Dabei nutzen wir, wenn wir Kohlenhydrate aus pflanzlicher Nahrung aufnehmen (Pflanzen bestehen zu 85-90% der Trockensubstanz aus Kohlenhydraten), letztlich Sonnenenergie aus. Denn bei der Photosynthese in den Pflanzen wurde in den Kohlenhydraten die von der Sonne eingestrahlte Energie zur Gewinnung der Kohlenhydrate aus dem Kohlenstoffdioxid der Luft und Wasser genutzt. Ein von der Natur genial eingerichteter Kreislauf der „Zusammenarbeit“ von Pflanzen und Tieren. Denn das von uns bei der Atmung abgegebene Kohlenstoffdioxid wird wieder von den Pflanzen in der Photosynthese verarbeitet ... Die bekanntesten einfach aufgebauten Kohlenhydrate sind Traubenzucker (Glucose) und Fruchtzucker (Fructose). Aus diesen Einfachzuckern (Monosacchariden) bauen sich viele weitere Kohlenhydrate auf, so die Zweifachzucker Rohrzucker (Saccharose) sowie Malzzucker (Maltose) und Milchzucker (Lactose). In pflanzlichen Organismen werden die Kohlenhydrate in Form von großen Molekülen, die aus vielen Hundert Einfachzuckern zusammengesetzt sind, gespeichert. Das wichtigste Polysaccharid ist die Stärke, deren Eigenschaften wir hier auch etwas näher untersuchen wollen. -3- Kohlenhydrate Geräte: 1 Becherglas 100 mL hohe Form 12 Reagenzgläser mit Ständer 1 Becherglas 400 mL für das Wasserbad 1 Magnetrührer Spatel 1 Erlenmeyerkolben 100 mL Weithals 2 Tropfpipetten mit Gummihütchen 1 Glasstab Chemikalien: Haushaltszucker (Saccharose) Traubenzucker (Glucose) Fruchtzucker (Fructose) Stärke Konz. Schwefelsäure (C) Fehlingsche Lösung I und II (C) ammoniakalkalische Silbernitratlösung (C, N) Salzsäure (10 %ig) (C) Salzsäure (c(HCl) = 2 mol·L-1) Resorcin (Xn, N) Lugolsche Lösung (Iod-Kaliumiodidlsg.) Verd. Natronlauge (c(NaOH) = 2 mol·L-1) (C) Indikatorpapier Durchführung: 1. Zersetzung von Zucker mit Schwefelsäure In ein kleines Becherglas gibt man etwa 1 cm hoch Haushaltszucker und befeuchtet die Oberfläche mit ein paar Tropfen Wasser. Dann setzt man so viel konzentrierte Schwefelsäure hinzu, dass der Zucker ganz bedeckt ist. ACHTUNG: Dieser Versuch darf nur unter dem Abzug und in Gegenwart eines Assistenten durchgeführt werden!! Konzentrierte Schwefelsäure ist extrem stark ätzend! ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ Auf welche Elemente kann man als Bestandteile des Zuckers schließen? ................................................................................................................................................ 2. Nachweisreaktionen auf Kohlenhydrate Mit den folgenden Nachweisreaktionen sollen die folgenden Substanzen untersucht werden: Traubenzucker (Glucose), Fruchtzucker (Fructose), Haushaltszucker (Saccharose) sowie verschiedene Lebensmittel a) Fehlingsche Probe In einem Reagenzglas vermischt man ca. 1 mL (1 Fingerbreit) Fehlingsche Lösung I mit ca. 1 mL Fehlingsche Lösung II und schüttelt. Dann gibt man 1 Spatelspitze der zu untersuchenden Substanz hinzu, schüttelt erneut und stellt das Reagenzglas in ein heißes Wasserbad. -4b) Tollensprobe Ein Reagenzglas wird zur Hälfte mit ammoniakalkalischer Silbernitratlösung gefüllt. Man gibt eine Spatelspitze der zu untersuchenden Substanz hinzu, schüttelt und erhitzt das Reagenzglas im heißen Wasserbad. c) Seliwanow-Probe Eine Spatelspitze der zu untersuchenden Substanz werden in einem Reagenzglas mit ca. 3 mL Salzsäure (10%ig) versetzt, und es wird eine Spatelspitze Resorcin dazugegeben. Dann wird unter gelegentlichem Umschütteln im heißen Wasserbad erwärmt. Notiere deine Beobachtungen zu den drei Nachweisen in der folgenden Tabelle: Probe Glucose Fructose Saccharose Fehling Tollens Seliwanow Welche Nachweise sind für welche Substanzen besonders geeignet? Markiere diese in der Tabelle. 3. Stärke a) Führe die Fehlingsche Probe mit Stärke durch. b) Zerlegung von Stärke: In einen 100 mL-Erlenmeyerkolben gibt man zu einer Spatelspitze Stärke etwa 20 mL verd. Salzsäure und kocht auf der Heizplatte des Magnetrührers ca. 5 Minuten lang. Die Lösung wird mit verd. Natronlauge versetzt, bis Indikatorpapier keine saure Reaktion mehr anzeigt. Führe mit ca. 1 mL der so erhaltenen Lösung erneut die Fehlingsche Probe durch. -5c) Löse etwas Stärke in einem halben Reagenzglas mit demineralisiertem Wasser und tropfe dazu etwas Lugolsche Lösung. (ACHTUNG: Falls du zum Lösen der Stärke etwas erhitzen musstest, darf die Lösung zur Durchführung der Lugolschen Probe nicht mehr heiß sein!) d) Untersuche verschiedene Lebensmittel mit Hilfe von Lugolscher Lösung auf Stärke als Inhaltsstoff. Notiere deine Beobachtungen: ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ Welche Schlüsse kann man aus Versuch b) über die Zusammensetzung der Stärke ziehen? ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ Entsorgung: Sammelgefäß -6- Vitamin C Als der Weltumsegler James Cook seiner Mannschaft eine tägliche Ration Sauerkraut verordnete, um die unter Seeleuten gefürchtete Krankheit Skorbut zu bekämpfen, drohte fast eine Meuterei. Erst als auch die Offiziere als gutes Vorbild Sauerkraut aßen, ließen sich die Matrosen überzeugen – und 1776 erhielt Cook eine Auszeichnung der Royal Society dafür, dass er auf seinen Reisen keinen seiner Seeleute durch Skorbut verloren hatte. Heute wissen wir, dass Skorbut durch Vitamin C-Mangel hervorgerufen wird. Vitamin C, chemisch richtig Ascorbinsäure genannt, gehört heute zu den bekanntesten Vitaminen – und auch zu den am häufigsten anderen Lebensmitteln zugesetzten Stoffen. Gerade im Getränkesektor ist ein Vitamin C-Zusatz schon fast Standard, wie man mit einem Blick auf die Liste der Inhaltsstoffe leicht erkennen kann. Denn der menschliche Körper kann Vitamin C nicht selbst erzeugen, sondern ist auf eine Zufuhr angewiesen, mindestens 30 mg täglich. VitaminTabletten sind gerade bei Anbruch der kälteren Jahreszeit ein Verkaufsschlager in den Apotheken und Drogerien. Doch benötigen wir tatsächlich eine Extra-Dosis Vitamin C? In diesem Kurs wollen wir den VitaminC-Gehalt verschiedener Lebensmittel untersuchen. Als Nachweismethode dient uns dabei die Reaktion der Ascorbinsäure mit Tillmanns Reagenz (2,6-Dichlorphenolindophenol, DCPIP als Natriumsalz). Deshalb sollst du als erstes herausfinden, mit welchen Farbumschlägen das Tillmanns Reagenz die Anwesenheit von Vitamin C anzeigt (Versuch 1), denn in den häufig ja schon gefärbten Lebensmitteln kann die Färbung unterschiedlich sein. Dann geht es an die Mengenbestimmung von Vitamin C in den Lebensmitteln. Dazu wird dir eine Tillmanns Reagenz-Lösung bereitgestellt, mit der du untersuchen sollst, wie viel Milliliter der Lösung für die Bestimmung einer bestimmten Menge an gelöstem Vitamin C benötigt werden. Zur Eichung verwenden wir eine Lösung, deren Vitamin C-Gehalt bekannt ist, nämlich eine in Wasser gelöste Vitamin C-Tablette. Dann kann mit dieser geeichten Lösung der Vitamin C-Gehalt von verschiedenen Lebensmitteln bestimmt werden. (Versuch 2) Motor Temp. Um möglichst genau bestimmen zu können, wie viel Tillmanns Reagenz verbraucht wird, benötigt man ein möglichst präzises Volumen-Messgerät. Der Chemiker verwendet hierfür eine Bürette, ein langes Glasrohr mit einer Skala, die auf ein Zehntel mL genau ist. Aus dieser Bürette kann man ganz gezielt auch geringe Mengen an Flüssigkeit zutropfen. Damit eine gute Vermischung mit der Probenlösung stattfinden kann, wird die Flüssigkeit mit einem Magnetrührer gut durchgemischt. Vitamin C ist wie viele Vitamine stark hitzeempfindlich. Dies ist ein Grund, warum Rohkost viel mehr an Vitamin C enthält als das gekochte Gemüse. Wir wollen untersuchen, wie Ascorbinsäure beim Erhitzen abgebaut wird (Versuch 3). -7- Vitamin C Geräte: 6 Reagenzgläser mit Ständer 1 Pasteurpipette mit Gummihütchen 1 Magnetrührer mit Rührmagnet 4 Erlenmeyerkolben 100 mL Weithals 1 Bürette mit Halterung 1 kleiner Trichter für Bürette 1 Becherglas 400 mL niedrig 1 Becherglas 250 mL 1 Messzylinder 100 mL 1 Messpipette 10 mL mit Pipettierhilfe 1 Spatel Durchführung: Chemikalien: Tillmanns Reagenz-Lösung verschiedene Obst- und Gemüsesäfte Vitamin C (Ascorbinsäure) demineralisiertes Wasser Vitamin C- Tablette (Gehalt: 180 mg) pH-Indikatorpapier Natriumhydrogencarbonat 1. Tillmanns Reagenz: ein Nachweismittel für Vitamin C a) Löse etwas Ascorbinsäure in einem halben Reagenzglas demineralisiertem Wasser und neutralisiere vorsichtig durch Zugabe von etwas festem Natriumhydrogencarbonat. (Kontrolle mit pH-Papier: pH 7-8). Tropfe so lange weiter Tillmanns Reagenz zu, bis sich die Farbe erneut ändert. b) Untersuche auf die selbe Art und Weise verschiedene Obst- oder Gemüsesäfte wie oben mit Tillmanns Reagenz. Neutralisiere wie bei 1a). Notiere die Farbe der Lösung vor und nach Zugabe des Tillmann Reagenzes. Lebensmittel Farbe vor Zugabe von Tillmanns Reagenz (neutral) Farbe nach Zugabe von einigen Tropfen Tillmanns Reagenz Farbe nach Zugabe von Tillmanns Reagenz im Überschuss -8- 2. Die Bestimmung des Vitamin C-Gehalts verschiedener Lebensmittel a) Löse eine Vitamin C-Tablette vollständig in 200 mL demineralisiertem Wasser und nimm von dieser Lösung mit dem Messzylinder 20 mL ab und gib sie in einen 100 mLErlenmeyerkolben. Neutralisiere die Probe durch vorsichtige Zugabe von Natriumhydrogencarbonat (pH 7-8). b) Fülle die Bürette mit Tillmanns Reagenz. Titriere damit die Ascorbinsäurelösung vorsichtig bis zum gesuchten Farbumschlag (s. Versuch 1), indem du unter Rühren langsam in kleinen Portionen Tillmanns Reagenz über die Bürette in den Erlenmeyerkolben zutropfen lässt. Der Endpunkt des Zutropfens ist erreicht, wenn eine erste (Grün-)Blaufärbung für 10 bis 15 Sekunden beständig ist. c) Titriere jeweils 20 mL der Obst- und Gemüsesäfte mit Tillmanns Reagenz bis zum gesuchten Farbumschlag. Auch hier wird wieder neutralisiert. Notiere den Verbrauch an Tillmanns Reagenz in der folgenden Tabelle. Berechne den Vitamin C-Gehalt von 100 mL des Obst- oder Gemüsesaftes. Verbrauch an Tillmanns Reagenz [mL] Lebensmittel Vitamin C-Tablettenlösung VitaminC-Gehalt in 20 mL Lebensmittel [mg] 18 Wie viel Saft muss man jeweils trinken, damit der Tagesbedarf eines Erwachsenen (30 mg) gedeckt ist? 3. Der Abbau von Vitamin C beim Erhitzen a) Bestimme den Vitamin C-Gehalt in 20 mL einer frisch angesetzten, neutralisierten Vitamin C-Lösung (Gehalt: 900 mg/L) mit Tillmanns Reagenz nach der Methode von Versuch 2). b) Koche 30 mL einer Vitamin C-Lösung 30 Minuten auf der Heizplatte in einem Becherglas. Gleiche den Wasserverlust nach der Verdunstung aus, indem du die Lösung in einem Messzylinder mit demin. Wasser wieder auf 30 mL auffüllst. Nimm mit der Messpipette 20 mL Lösung heraus, fülle sie in den Erlenmeyerkolben und kühle die Lösung ggf. unter fließendem Wasser ab. Prüfe noch mal den pH-Wert und gib gegebenenfalls noch etwas Natriumhydrogencarbonat (bis pH 7-8) hinzu. Bestimme nun erneut den Vitamin C-Gehalt durch Titration mit Tillmanns Reagenzlösung. Notiere deine Beobachtungen in der folgenden Tabelle Kochzeit [min] Verbrauch an Tillmanns Reagenz [mL] 0 30 Entsorgung: Ausguss Vitamin C-Gehalt in 20 mL Lösung [mg] -9- Eiweiße Eiweiße, chemisch auch Proteine genannt, sind die wohl vielseitigsten chemischen Verbindungen: Nahezu alle Stoffwechselvorgänge in pflanzlichen und tierischen Organismen, also auch in unserem Körper, werden durch Enzyme ermöglicht, also durch Eiweiße; viele Hormone und etwa der rote Blutfarbstoff Hämoglobin sind Eiweißstoffe. Muskelfleisch ist reich an Eiweiß und auch unsere Haare bestehen aus Proteinen. Eiweißmoleküle sind im Vergleich mit den meisten euch bekannten chemischen Molekülen wahre „Riesen“. Die Molekülmasse von Proteinen kann bis zu vielen Hunderttausend unit betragen (ein einfaches Molekül wie Wasser hat eine Molekülmasse von 18 unit). Das Aufbauprinzip der Eiweiße aus nur 20 verschiedenen Bausteinen, den sog. Aminosäuren, die zu langen Ketten verknüpft werden, ermöglicht eine geradezu unerschöpfliche Vielfalt an Eiweißmolekülen. Dies ist in etwa vergleichbar mit den nahezu unbegrenzten Möglichkeiten aus den 26 Buchstaben unseres Alphabets Sätze zu bilden. Man kann ausrechnen, dass es bei einem Protein, das aus 100 miteinander verknüpften Aminosäuren besteht, ca. 10 130 Kombinationsmöglichkeiten für die 20 natürlich vorkommenden Aminosäuren gibt. Und diese komplizierten Moleküle werden unter Verwendung von nur wenigen Atomsorten realisiert, nämlich Kohlenstoff-, Wasserstoff-, Sauerstoff-, Stickstoff- und Schwefelatomen. Mit Hilfe der Röntgenstrukturanalyse kann man heute den räumlichen Aufbau auch von komplizierten Proteinen aufklären. Am Beispiel des roten Blutfarbstoffes Hämoglobin, der für den Sauerstofftransport im Blut zuständig ist, wollen wir uns ein solches Eiweißmolekül nun einmal etwas näher anschauen: In dieser Abbildung stellen die 4386 kleinen Kugeln einzelne Atome dar (der „Übersichtlichkeit“ halber wurden Wasserstoffatome weggelassen): Kohlenstoffatome sind grau, Sauerstoffatome rot und Stickstoffatome blau dargestellt. Um die Kettenstruktur der Proteine deutlicher darstellen zu können, verzichtet man häufig auf Einzelheiten und stellt die Kette wie ein gewundenes Band dar. Durch die unterschiedliche Einfärbung erkennt man hier sehr schön, dass das Hämoglobin eigentlich aus vier verschiedenen Ketten besteht. Das Spannende an den Enzymen ist, dass die scheinbare wahllose Anordnung der Atome in diesem riesigen Molekül eine absolut wichtige Rolle spielt. Nur wenn das Hämoglobinmolekül genau diese Anordnung aufweist, kann es seine biologische Rolle beim Sauerstofftransport erfüllen. Es reicht aus, wenn eine von den 574 Aminosäuren falsch „eingebaut“ wird, um beim Menschen eine zumeist tödlich verlaufende Erbkrankheit, die Sichelzellenanämie, zu verursachen. Damit die „richtige“ räumliche Struktur erhalten bleiben kann, bedarf es einer darauf genau abgestimmten Umgebung: Ist die Temperatur zu hoch oder der pH-Wert zu sauer oder alkalisch, „faltet sich“ das Protein in einer anderen Weise und ist damit biologisch nicht mehr aktiv („denaturiert“). Auch bestimmte Chemikalien wie Alkohol oder Schwermetalle können Eiweißstoffe biologisch unwirksam machen (Beim Alkohol nutzt man dies etwa bei der Desinfektion). - 10 - Eiweiße Geräte: 1 Magnetrührer mit Rührmagnet 1 Becherglas 400 mL niedrige Form 1 Glastrichter Glaswolle 12 Reagenzgläser mit Ständer 2 passende Stopfen 1 Gasbrenner 1 Reagenzglasklammer 1 Stativring Chemikalien: 1 rohes Hühnerei 1 gekochtes Hühnerei physiologische Kochsalzlösung (0,9 %ig) Konz. Natronlauge (C) Indikatorpapier Bleiacetatpapier (T) Alkohol (Ethanol) (F) Verd. Salzsäure (c(HCl) = 2 mol·L-1) Kupfersulfat (Xn, N Konz. Salpetersäure (C) Verschiedene Milchprodukte Durchführung: 1. Herstellung einer Eiweißlösung Das Eiklar eines rohen Hühnereies verquirlt man im 400 mL-Becherglas auf dem Magnetrührer mit ca. 150 mL physiologischer Kochsalzlösung (0,9%ige NaCl-Lösung). Die Lösung wird in einem Trichter über einen Glaswollebausch filtriert. 2. Nachweis einiger Elemente im Eiweiß a) Ein Stückchen gekochtes Ei wird mit konz. Natronlauge im Reagenzglas gekocht. In die entweichenden Dämpfe wird ein angefeuchtetes Indikatorpapier gehalten (Nicht die Reagenzglaswand berühren). Prüfe auch vorsichtig den Geruch! Als gasförmige alkalische Substanz kommt praktisch nur Ammoniak (NH3) in Frage. ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ b) In einem Reagenzglas wird unter dem Abzug (!) ein Stückchen gekochtes Ei trocken erhitzt. In die aufsteigenden Dämpfe hält man einen mit demineralisiertem Wasser angefeuchteten Streifen Bleiacetatpapier. Eine Schwarzfärbung des Bleiacetatpapiers wird von Bleisulfid (PbS) hervorgerufen. ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ - 11 - 3. Denaturierung von Eiweiß In vier Reagenzgläser gibt man jeweils ca. 5 mL Eiweißlösung (aus 1.). Das erste Reagenzglas erhitzt man über der Gasbrennerflamme, in das zweite gibt man 2 mL Alkohol (Ethanol); den Inhalt des dritten Reagenzglases vermischt man mit einigen Tropfen verd. Salzsäure und in das vierte Reagenzglas gibt man wenige mL einer Schwermetallsalzlösung (Herstellung einer gesättigten Kupfersulfatlösung: Löse unter kräftigem Schütteln soviel Kupfersulfat in einem halben Reagenzglas Wasser, bis sich ein Bodensatz bildet. Gieße die gesättigte Lösung vorsichtig vom Bodensatz ab). Notiere deine Beobachtungen in der folgenden Tabelle: Hitze Alkohol Säure Schwermetallsalz 4. Nachweisreaktionen auf Eiweiß a) Biuretreaktion: Zu einem halben Reagenzglas Eiweißlösung (aus Versuch1.) gibt man wenige Tropfen einer sehr verdünnten Kupfersulfatlösung (hellblau), versetzt mit verd. Natronlauge und schüttelt. Evt. muss leicht erwärmt werden. ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ b) Xanthoproteinreaktion: In einem Reagenzglas gibt man zu etwas Eiweißlösung einige Tropfen konzentrierte Salpetersäure und erwärmt sehr vorsichtig leicht über der Brennerflamme. (ACHTUNG: konzentrierte Salpetersäure ist stark ätzend!) ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ - 12 c) Untersuchung von Lebensmitteln: Untersuche verschiedene Milchprodukte mit Hilfe der beiden Nachweise auf Eiweiß. Lebensmittel Entsorgung: Ausguss Biuretreaktion Xanthoproteinreaktion - 13 - Fette Wenn wir das Fett aus Lebensmitteln herauslösen (extrahieren) wollen, müssen wir ein geeignetes Lösemittel verwenden. Für unsere Zwecke eignet sich eine spezielle Form des Benzins, der sog. Petroleumbenzin besonders gut. Wichtig für den Erfolg unserer Extraktion ist, dass das Lösemittel in einen möglichst intensiven und langen Kontakt mit dem Lebensmittel treten kann, damit auch wirklich alles Fett herausgelöst werden kann. Dazu verwenden wir eine speziell für diesen Zweck entwickelte Apparatur, den sog. Soxhlet-Extraktor. Bei diesem Gerät kommt das gut zerkleinerte fetthaltige Lebensmittel in eine Filterhülse in den Mittelteil der Apparatur. In einem Rundkolben wird das Lösemittel verdampft, kondensiert in einem Rückflusskühler und tropft auf den zu extrahierenden Stoff. Steht dort die Flüssigkeit hoch genug, so hebert sie sich selbsttätig ab und fließt in den Rundkolben zurück. So kann das Lösemittel erneut verdampfen, am Kühler kondensieren und bei jedem dieser Durchgänge das Fett aus dem Lebensmittel extrahieren. Das Fett sammelt sich dann unten im Rundkolben an. Um das Lösemittel anschließend wieder vom Fett zu trennen, können wir das Lösemittel abdestillieren. Da nur das Lösemittel abdampft, kann man das überdestillierte Petroleumbenzin für weitere Versuche wiederverwenden. Im Rundkolben bleibt dann nur das reine extrahierte Fett zurück. Während der Soxhlet-Exktraktion sollst du einige kleinere Versuche zu den Eigenschaften von Fetten durchführen. In Versuch 1) geht es um die Löslichkeit von Fetten und Ölen (s.o.), bei Versuch 2) kann man untersuchen, dass Fette keine feste Schmelztemperatur besitzen, sondern nur, wie es für Stoffgemische typisch ist, einen Schmelzbereich. 500 mL LaboBib Als typischen Nachweis auf Fette lernst du dann die Fettfleckprobe (Versuch 3) kennen (Diese lässt sich auch gut zu Hause mit saugfähigem Papier und Reinigungsbenzin durchführen). 300 50 © AN AN AUS AUS 1500 0 U/min 250 500 100 o C 200 150 1000 750 - 14 - Fette Geräte: 1 Soxhlet-Extraktor 1 Soxhlet-Extraktorhülse 1 Reduzierstück (F+) 2 Rundkolben 250 mL 1 Magnetrührer mit Rührschwein 1 Glaswanne 1 Rückflusskühler 1 Hebebühne („Hexe“) 1 Trichter Destillationsbrücke 2 Schliffsicherungen NS 29 1 Mörser mit Pistill Stativmaterial 1 Pasteurpipette mit Gummihütchen 6 Reagenzgläser mit Ständer 1 dazu passender Stopfen 1 Becherglas 100 mL hohe Form Chemikalien: verschiedene fetthaltige Nahrungsmittel (Sonnenblumenkerne, Chips, Pommes usw.) Petroleumbenzin (Petrolether Sdp. 30-40°C) Butter Margarine Pflanzenöl Bratfett Benzin (F) Ethanol (F) Filterpapier 1 Thermometer 1 Gasbrenner 1 Dreifuß mit Drahtnetz 1 Spatel Durchführung: 1. Soxhletextraktion von Fett 1. Bestimme zunächst die Masse deines 250- mL- Rundkolbens inklusiv des Rührschweinchens. 2. Setze die Soxhlet-Apparatur auf den Rundkolben zusammen. (Wasserbad) 3. Fülle den Soxhlet-Extraktor mit Petroleumbenzin. (Die erste Füllung läuft dabei automatisch unten in den Rundkolben; gib bei der zweiten Füllung nur so viel dazu, dass auch diese nach unten läuft) 4. Wiege 20 g des fetthaltigen Nahrungsmittels ab. Zerreibe das Nahrungsmittel möglichst gut im Mörser und fülle damit die Extraktorhülse (Evt. den Mörser und das Pistill mit wenig Petroleumbenzin ausspülen und die Spülflüssigkeit mit in den Rundkolben geben.) 5. Setze die Extraktorhülse vorsichtig in den Extraktor. Setze den Rückflusskühler mit dem Reduzierstück auf den Soxhlet-Extraktor und schließe die Kühlung an (Ggf. Schlauchverlängerung!) 6. Erhitze das Petroleumbenzin kräftig unter Rühren ca. 60 Minuten lang auf dem Wasserbad. 7. Lass den Rundkolben ein wenig abkühlen und baue die Apparatur zur Destillation um. Destilliere das Lösemittel Petroleumbenzin in den anderen Rundkolben über. 8. Bestimme die Masse des gewonnenen Fettes durch erneutes Wiegen des 250 mLRundkolbens. 9. Berechne den Fettgehalt. Hinweise: Der Versuch ist im Abzug durchzuführen. Während die Extraktion läuft, kannst du die Versuche bei 2) durchführen. - 15 - 2. Eigenschaften von Fetten Versuch 1: Löslichkeit von Fetten Untersuche die Löslichkeit von Speiseöl in Wasser, Alkohol (Ethanol) und Benzin. Gib dazu mit der Pasteurpipette einige wenige Tropfen Speiseöl in ein zur Hälfte mit dem entsprechenden Lösemittel (Wasser, Ethanol oder Benzin) gefülltes Reagenzglas und schüttele. Beobachte die Mischungen einige Zeit lang. Vorsicht: Beim Benzin kann sich durch Verdunstung des Lösemittels ein Druck aufbauen, der den Stopfen hochdrückt. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. Versuch 2: Schmelzbereiche von Fetten Gib eine geringe Menge eines Fettes in ein Reagenzglas und miss die Temperatur. Erwärme das Reagenzglas im Wasserbad bis zum Schmelzen der Fette und notiere die Schmelztemperaturen. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. Versuch 3: Die Fettfleckprobe Ein einfacher Nachweisversuch für Fette ist die sog. Fettfleckprobe. Löse dazu im Reagenzglas ein wenig Fett oder Öl in Benzin und tropfe dann einige Tropfen der Lösung auf ein Filterpapier. Lass das Filterpapier trocknen. .................................................................................................................. .................................................................................................................. Versuch 4: Untersuchung des in gewonnenen Fettes Überprüfe mit Hilfe der Fettfleckprobe (s. oben Versuch 3), ob der Rückstand aus der Extraktionshülse und der Rückstand im Rundkolben nach der Destillation fetthaltig sind. .................................................................................................................. .................................................................................................................. Entsorgung: Sammelgefäß
