Hinweis Bei dieser Datei handelt es sich um ein Protokoll, das einen Vortrag im Rahmen des Chemielehramtsstudiums an der Uni Marburg referiert. Zur besseren Durchsuchbarkeit wurde zudem eine Texterkennung durchgeführt und hinter das eingescannte Bild gelegt, so dass Copy & Paste möglich ist – aber Vorsicht, die Texterkennung wurde nicht korrigiert und ist gerade bei schlecht leserlichen Dateien mit Fehlern behaftet. Alle mehr als 700 Protokolle (Anfang 2007) können auf der Seite http://www.chids.de/veranstaltungen/uebungen_experimentalvortrag.html eingesehen und heruntergeladen werden. Zudem stehen auf der Seite www.chids.de weitere Versuche, Lernzirkel und Staatsexamensarbeiten bereit. Dr. Ph. Reiß, im Juli 2007

Experißlentalvortrag v o n Sarrdr-a Mertens

gehaften a.m 2 . Feb r u.ar 1994

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Tberrra:

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G lied.eru:n.g:

1. Allgelueill.eS

Zllr

Milcll

2. ZusalIl:rnensetzllng (Ier Milcll 3. Erläuterllngen (Ier Milc.llbestan(l.teile trrrd derell Nachweise

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1. Allgemeines zur Milch

Der Begriff Milch beschreibt in den zoologischen Wissenschaften das Milchdrüsensekret der Säuger. Ober die Muttermilch erhalten die jungen Menschen und Tiere in den ersten Lebensmonaten alle notwendigen Nährstoffe, Vitamine und Mineralstoffe. Auch Antikörper we r d e n mit der Muttermilch weitergegeben. Schon seit alters her waren die Milch und die Produkte daraus, wie Butter oder Käse. ein begehrtes Nahrungsmittel. So zeigen Aufzeichnungen der alten Ägypter vor 3000-4000 Jahren die Zuberei tung von Speisen mit Milch. Auch im 2.Buch Moses befiehlt Gott Moses, das Volk Israel in ein Land zu f~hren in dem Milch u nd Ho n i g fl i eß t .

Zur Milchbildung : Die Milch entsteht unter dem Einfluß des Hvpophysenhormons Prolactin durch Umwandlung von Blutbestandteilen. Zur Bildung von einem Liter Milch müssen etwa 500 Liter Blut die Milchdrüsen durchströmen. Prolactin wir kt fördernd auf das Brustwachstum und die Milchbildung in den Milchdr~sen. Die Aufrechterhaltung der Milchbildung nach dem Kalben wird ebenfalls hormonell gesteuert und durch den Saug- bzw. Melkreiz ausgelöst. Die sogenannte Ko l o s t r a l mi l c h , die in den ersten Tagen nach der Geburt abgegeb en wird, ist für den Verzehr untauglich.

2. Zusammensetzung der Milch r>.

Hauptbestandteile Wasser

87

I.

Nebenbestandteile

Fremdbestandteile

Mi n e r a ls t o f f e 0,71.

Antibiot i ka Scmutz

Fett

3,81.

Vi t a mi n e

Eiweiß

3,51.

Enzyme

Kohlenhydrate

4,51.

0, 2-0,31. in Spuren

Reinigungsmittel Schadstoffe

Milch ist ein pol ydisperses Gemisch aus Troc kenmassenbestandteilen und Wasser.Das Fett liegt emulgie rt. die Proteine kolloidal in der wässrigen Lösung der ubrigen Milchbestandteile vor.

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3. Erläuterungen der Milchbestandteile und deren Nachweise

I. DAS

M I L C H F E T T

Die Lipide der Milch liegen zu 95-96% als Triglyceride von Fettsäuren vor. über die weitere Zusammensetzung informiert folgende Tabelle:

Lipidfraktionen Triglyceride Diglyceride Monoglyceride Ketosäureglyceride Hydroxysäureglyceride Freie Fettsäuren Phopholipide Sterine Sphingolipide

Anteil am Gesamtlipid [1.] 95,00 1,30 0,02 O,90 O,60 0,10 0,80 O,20

-96,00 - 1,60 -- 0,04 1,30 0,80 0,40 - 1.00 0,40 0,06

Bei den Fettsäuren handelt es sich vorwiegend um gradzahlige, gesättigte und ungesättigte Säuren zwischen C 4 und C 1 e • Typisch für das Milchfett ist der hohe Anteil an kurzkettigen Fettsäuren zwischen C4 und Ce, vor allem an der Buttersäure. Der Gehalt an ungesättigten Fettsäuren ist jahreszeitlichen und fütterungsbedingten Schwankungen unterworfen. Milch ist eine Dispersion, in der das Fett emulgiert als kleine Tröpfchen mit einem Durchmesser von 0,5-10um vorliegt. Die Anzahl der Fettkügelchen beträgt 2.5-3 Milliarden je Iml. Wegen der großen Anzahl kommt es zwischen den Fettkügelchen zu Zusammenstößen und sie müßten sich eigentlich aufgrund ihres hydrophoben Verhaltens zu größeren sichtbaren Fetttröpfchen vereinigen. Das die Emulsion jedoch stabil ist hängt mit dem besonderen Aufbau der Fetttropfen zusammen:

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Mtzz

Das Fettkügelchen besitzt vier wesentliche Strukturbereich. Der äußere Teil (1) ist hydrophil. In diesem Bereich befinden sich das Wasser und die Eiweißgruppen, die als Fettkügelchenhüllenproteine bezeichnet werden. Weiterhin sind Enzyme und Ionen (Cu~+, Fe~+) eingelagert. Den übergang zur lipophilen Schicht findet man in Schicht (2). Hier befinden sich die Phopholipide und Sterine. Diese richten ihre polaren Gruppen zur hydrophilen Eiweißschicht und ihre unpolaren Molekülgruppen zum Inneren des Fettkügelchens aus. Die Phosphatide sind somit gute Emulgatoren und die Membran fungiert als Schutzhülle und verhindert so das Zusammenfließen der Fettkügelchen. Unterhalb dieser grenzflächenaktiv wirkenden Substanz, schließt sich eine mehr kristalline Triglyceridschicht an (3) •

Und im Mittelpunkt des Fettkügelchens (4) befindet sich ein flüssiger Fettkern, ebenfalls aus Triglyceridmolekülen.

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In meinem ersten Versuch möchte ich nun zeigen~ daß es sich beim Milchfett im wesentlichen um ein echtes Fett, also einem Ester aus Glycerin und Fettsäuren handelt. Dazu werde ich nun eine Alkalische Hydrolyse des Ivlilchfettes durchführen:

Versuch 1:

Alkalische Hvdrolxse des Milchfettes

Geräte

: Stativmaterial, MagnetrGhrer~ 100ml Rundkolben, Rührfisch, Glasschale, Tropfpipette, Demonstrationsreagenzglas

Chemikalien: 2g Butter, 20m! KOH

(30%)~

6ml Ethanol, Wasser

Durc n t ütsrurrq s Die Butter,

KOH und Ethanol werden in den Rundkolben gegeben und im Wasserbad für 10min erwärmt.

Auswertung

: Die Glyceride werden im Verlaufe der Reaktion in den Alkohol Glycerol und die Fettsäuren gespalten. Nach 10min wird eine Probe des Reaktionsgemisches entnommen, in ein Reagenzglas mit v.lasser gegeben und gesc hü t te 1 t. Es tr i t teine deutliche Schaumbildung auf.

Reaktionsmechanismus:

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H,C -0-

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In der Milch k a n n eine hydrolytische Spaltung der Triglyceride durch die Wirkung von Lipasen~ die in der Milch enthalten sind~ oder durch Mikroorganismen verursacht werden. Dies führt dann zu einem ranzigen Geschmack in der Milch. Trotz der Anwesenhe it dieses Enz yms hält sich Rohmilch unter geeigneten Bedingungen einige Tage. Offensichtlich verhindert die intakte Membran der Fettkügelchen die Lipolyse. Bei der Homogenisierung wird diese Schutzmembran jedoch zerstört und die Lipase wird a ktiviert. Homogenisierung:

~lilch wird unter Druc k durch feine Drüsen gepreßt, wodurch die Tröpfchengröße der Fettkügelchen mit zunehmendem Druck abnimmt ( von 0,5-8um auf lum) .

.r--..

Um den Verderb der Milch zu verhindern wi rd die Lipase vorher durch Wärmebehandlung zerstörrt. Es gibt drei verschiedene Hauptformen der Wärmebehandlung, die man zur Verlängerung der Haltbarkeit und zur Keimreduzierung, anwendet: Pasteurisierung:

-Hocherhitzung 85°C/2s - Kur zzeiterhitzung: 71-74°C/14-40s -Dauererhitzung 62-65°C/30min

=>Frischmilch Ultrahocherhitzung:-Ind irekte Erhi t zung: 140°C/6-10s im Röhren- oder Plattenwärmeaustauscher -Direkt e Erhitzung: 140-150°C/2-4s durch Dampfin je ktion =>H-l"li Ich Sterilisation:

-Erhitzung: 110-120°C /10 -20min in der Verpackung im Auto klaven = >Sterilmilch

Durch die Homogenisierung der Milch verhindert man die Ausbildung einer Rahmschicht auf der Mil ch, zu der ich in meinem folgenden Versuch kommen möchte:

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Versuch 2:

Ausbildung einer Rahmschicht

Geräte

:

Cttem.i k e l i en

:

Zent~ifuge~

Rohn)ilch,

4 Zentrifugengläser

H-Milch~

l-Xige ethanolische Sudan-B-

Lsg .• 0,04%ige Methylenblaulsg.

Durchführung: Zwei Zentrifugengläser werden mit Rohmilch, zwei mit H-Milch gefüllt. Je eines wi~d mit das andere mit Methylenblau angefärbt. Anschließend wird 5 lviinuten zentrifugiert.

Sudan-B~

Auswertung

: Nach dem

Zent~ifugieren hat sich an der Oberfläche der Rohmilch eine deutliche Rahmschicht gebildet. Diese ist in dem Zentrifugenglas mit dem wasserlöslichen Farbstoff Methylenblau an der geringeren Fä~bung, in dem mit dem lipophilen Fa~bstoff Sudan-B an de~ intensiveren Färbung der Schicht zu e~kennen. Die Zent~ifugengläse~n mit der H-Milch sind jedoch unverändert, da durch Homogenisierung die Fettkügelchen derart ve~kleinert wurden, daß dieses nun nicht meh~ aufrahmt.

Die Ursache der Rahmbildung ist der Dichteunterschied zwischen den Fettkügelchen und der Milchflüssigkeit, wodurch die Fettkügelchen nach oben steigen. Beim längerem Srehenlassen bildet Milch schon nach 30-6~ Minuten eine deutliche Rahmschicht. Das Aufrahmen ist auf eine Zusammenlage~ung der Fettkügelchen zurückzuführen, de~ sog. Traubenbildung. Dadurch~

daß sich die Kügelchen in de~ Flüssigkeit bewegen (a), stoßen sie aneinander und bleiben mit der Hüllmembran aneinander haften (b)~ sie bilden Trauben bis zu 4~0~m. Die größeren Trauben steigen dann schneller nach oben als andere

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Durch Abtrennung des Rahmes erhält man Sahne. Zur Herstellung von Butter wird der Rahm abgeschöpft, und je nach gewünschter Butterart gelagert. Anschließend erfolgt die Butterung: Durch Einwirkung von mechanischer Energie in Form von Schütteln und Schlagen kommt es zur Zerstörrung der Hüllmembran und damit t r i t t aus dem Inneren des Fettkügelchens das flüssige Butteröl aus. Dieses fließt zusammen~ und es kommt zur Phasenumkehr der ölin-Wasser-Emulsion in eine Wasser-in-öl-Emulsion.

I I. DIE

M I L C 1-1 P R 0 T E

_L!L~

Aufgrund seines hohen Gehalt an essentiellen Aminosäuren gilt das Milchprotein als sehr hochwertig. Bisher wurden in der Milch 28 verschiedene Proteine nachgewiesen. Wie schon erwähnt liegen sie alle kolloidal gelöst vor. Sie werden in die historisch entstandenen und aus praktischen Gründen beigehaltene Einteilung in Casein und Molkeproteine unterteilt.

Mi lcllproteine ( 100%)

-)

Casein (78-85%)

-)

Molkeproteine (15-22%)

Durch eine Säurefällung wird das Casein von den Molkeproteinen abgetrennt~ um diese qetrennt voneinander nachzuweisen.

Säurefällung

Geräte

:

Schnel11auftrichter~

Meßzylinder,

250ml Becher-

glas

Chemikalien: 20ml Vollmilch, säure

8~ml

Wasser,

verdünnte Essig-

Durchrührunq: 20ml Vollmich werden mit 80ml Wasser verdünnt, anschließend gibt man tropfenweise verdünnte Essigsäure hinzu.

Auswertung

: Bei einem ph-Wert von 4,6 ist der isoelektrische Punkt des Caseins erreicht, und es kommt zum Ausfallen der Fraktion.

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Die Säurefällung beruht normalerweise auf der Aktivität von Milchsäurebakterien~ die den Milchzucker in Milchsäure umwandeln. Sie ist Voraussetzung der Sauermilchkäseherstellung und der Herstellung von Sauermilchprodukten, wie Joghurt, Kefir und Dickmilch.

Struktur des Caseins in der Milch

Casein ist kein einheitliches Protein, sondern besteht aus verschiedenen Fraktionen: ~-Casein (45-50%) - ß-Casein ( 30%) ~-Casein ( 8-15%) v-Casein ( 3- 7%) Die Bezeichnung mit grichischen Buchstaben ergibt sich aus der Reihenfolge der Wanderungsgeschwindigkeit beim Trennen mit Hilfe der Elektrophorese.

Die Caseine enthalten einen hohen Anteil an Phophor (0,85%), der zum erheblichen Teil als Phophorsäure ve~estert mit der Hydroxygruppe der Aminosäure Serin gebunden vorliegt. über diese Phophorserylreste, aber auch über Glutaminsäurereste, können mit bivalenten Ionen, wie dem Calcium, intra- und intermolekulare Bindungen aufgebaut werden. Lokalisiert sind diese Phosphoserylreste vorwiegend an den 0(. - und ß-Caseinen.

P

OH

~ -CH-z-O-~-Ol ~ ~/o

Wie man sieht ist nicht das gesamte Phosphor an Serin gebunden, ein Teil liegt als sogenanntes kolloidales Calciumphosphat vor. Die Caseinfraktionen der Milch liegen nicht als Monomere vor, sondern sie aggregieren zu CaseinmicelIen. Eine Caseinmicelle besteht aus kleinen Aggregaten, die Submicelien genannt

werden. Das kolloidale Calciumphosphat verbindet nun die einzelnen SubmicelIen über die veresterten Phosphatgruppen miteinander (siehe Bild 1. nächste Seite).

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Aufbau einer Caseinmicelle Man kann zwischen zwei Typen von Submicelien unterscheiden, die einen en tha I ten vermehrt -< - und ß-Casein, die anderen vermehrt Je -Casein. Bei einer Calciumkonzentration~ wie sie in der Milch vorherrscht, wUrde die Aggregation zu Micelien solange fortsetzen, bis das gesamte Casein ausgefallen ist, wenn~ Casein nicht als Schutzkolloid wirken wUrde. Das Micelienwachstum wird gestoppt, wenn die gesamte Micelienoberfläche von~ -Casein-haltigen Submicelien besetzt ist. ~-Casein besitzt einen stark hydrophilen Teil. der dann in das umgebene Medium ragt und so eine sterische Abstoßungskraft aufweist. Dadurch wird eine weitere Aggregation an der betreffenden Stelle verhindert (siehe Bild 2).

S1o..~\ 'l\y~~o~\}~'cv­ l;,\ öe~ ~ - Co.se\ V\S

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7

Versuch 3:

Geräte

_

Casein- Nachweis mit Ninhvdrin

;

Demonstrationsreagenzglas~

Bunsenbrenner~

Spatel

Chemikalien :

Casein~

0,51.-ige Ninhydrinlsg.,

Durchführung: Das bei der Säurefällung abfiltrierte Casein wird in ein Reagenzglas gegeben und man tropft etwas der Ninhydrinlsg. hinzu. das ganze wird nun über dem Bunsenbrenner erhitzt. ~uswertung

: Die Bildung eines blauvioletten Farbstoffes weist auf ein Protein hin.

Reaktionsmechanismus:

R

0

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H N-C.-c 2.

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7

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Labfällung Nachdem ich zuerst die Säurefällung demonstriert habe, möchte ich nun die Labfällung etwas näher erklären. Hierbei wird der Milch das Enzym Lab zugesetzt. Dieses wird im Magen junger Widerkäuer gebildet und kann aus diesen extrahiert werden. Der Chemismus, der der Labgerinnung zugrunde liegt, ist heute recht gut bekannt:

Pyg ••••. Phe-Met .•••. Va I

--)

P vg •..•. Phe

+

l"let. •••• Val

Das Labenzym greift ausschließlich das"A':"-Casein an. Gespalten wird die Peptidbindung zwischen den AS 105 (Phenylalanin) und 106 (l'1ethion in) • Dadurch entstehen zwei unterschiedliche Bruchstücke: Ein Glycomakropeptid, welches wasserlöslich und kohlenhydrathaltig ist, und das Paracasein, das ebenfalls Caempfindlich ist. Durch die Spaltung verliert das ~-Casein seine Schutzwirkung und es kommt zum Ausfallen der gesamten Fraktion. Die Labgerinnung ist jedoch stark abhängig von der CalciumIonenkonzentration. was ich in meinem nächsten Versuch zeigen möchte: Versuch 4:

Geräte

Calcium- Abhängigkeit der Labgerinnung

: Magnetrührer, Wasserbad, 2 Demonstrationsreagenzgläser,

Chemikalien: Lab- Ferment, Rohmilch, Ammoniumoxalatlsg. Durchführung: l"lan gibt in

beide Reagenzgläser etwa 4lZlmi Rohmilch. Einem fügt man zusätzlich 3ml der gesättigten Ammoniumoxalatlsg. hinzu. Beide Reagenzgläser werden nun mit Lab versetzt und einige Minuten im Wasserbad bei etwa 3lZl -4lZloC gehalten.

Auswertung

: Nach einigen Minuten ist in Reagenzglas 1 Casein ausgefallen, da durch Zugabe von Lab das ;e -Casein seine Sc hu tzwi rkung ver loren hat. Im zweiten Reagenzglas bleibt die Labfällung aus, da das zur Fällung notwendige Ca~· durch Zugabe von Oxalat aus der Lösug entfernt wurde.

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Oie Molkeproteine

Das Filtrat der Säure- und Labgerinnung ist die Molke. Sie enthält als Hauptbestandteil Wasser~ fast den gesamten Milchzucker~ sowie Mineralstoffe~ Vitamine und Enzyme. Außerdem enthält sie~ die nach der Caseingerinnung noch verbleibenden Proteine. Die Molkeproteine bestehen aus 6 verschiedenen Komponenten: -

ß-Lactoglobulin (56%) (21%) Immunglobuline (14%)

~-Lactalbumin

- Proteose-Pepton (2%) (7%) - Serumalbumine - IVl inorproteine (eJ-1%)

Charakteristisch für diese Stoffe ist, daß sie durch Wärme denaturiert werden. Ursache hierfür ist ihr hoher Gehalt an den AS Cystein und Cystin. Durch Wärmeeinwirkung werden die Disulfidbrücken des Cystins gespalten und die Stru ktur des Pro teins bricht zusammen.

In me inem nächsten Versuch möchte ich nun durch die BiurettProbe die Proteine in der Molke nachweisen:

Versuch 5:

Biurett- Probe als Nachweis für Molkeeiweiß

Demonstrat ionsreagensglas~

Tropfpipette,

Geräte

:

Chemika1:ien

: rto Lk e ,

Durch~ührung

: Etwa 10ml Molke werden mit 6ml NaOH versetzt und anschließend tropft CUS04 hinzu.

Auswertung

: Das Auftreten eines violetten Farbtons weist auf ein Protein hin. Es bildet sich ein Cu(II)- Chelatkomplex mit folgender Struktur:

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l%ige CuS04-Lsg., 1eJ%ige NaOH

111. DIE

K 0 H L E N H Y D RAT E

DER MILCH

Lactose ist das charakteristische Kohlenhvdrat der Milch. Es handelt sich dabei um ein Disaccharid. das aus einem Molekül ß-Galactose und einem J"lolekul cl- oder ß-Glucose besteht. Diese sind ß-1.4 glycosidisch miteinander verknüpft. Je nach Stellung der OH-Gruppe am CL-Atom der Glucose unterscheidet man zwei isomere Formen der Lactose: Die aL -Lac tose und die ß-Lac tose. Diese können sich in wässriger Lösung über die Aldehydform wechselseitig ineinander umwandeln. O\pl\-

V---';tt\

cl\z.oH

~O",\/O/)~~\~O\~ lo\~/rt tot

~

\

0\\

011

So..'~e

Lactose ist optisch aktiv~ der spezifische Drehwinkel der liegt bei +89~5° und der~ der ß-Lactose bei +35°. In wässriger Lösung besteht ein temperaturabhängiges Gleichgewicht zwischen beiden Formen. Beim Auflösen der ein oder anderen Form in Wasser beobachtet man Mutarotation der optischen Drehung, bis sich unabhängig vom Auagangsprodukt ein Endwert von +55° eingestellt hat. Das entspricht bei 20°C einem Verhältnis ~:ß- Lactose von 37:63%.

~-Lactose

Bei schnellem Trocknem solcher Lösungen erhält man amorphe Lactose. Sie führt aufgrund ihres hykroskopischen Verhalten im Milchpulver zu Klumpenbildung und schlechter Löslichkeit.

Da Lactose eine freie Aldehydgruppe bilden kann~ hat sie reduzierende Wirkung, was ich zum Nachweis auf Lactose in der Milch ausnutzen möchte:

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Nachweis von Lactose mit Fehlingscher-Lsg.

Versuch 6:

Geräte

:

Demonstrationsreagenzglas~

Chemikalien

:

Molke~

Bunsenbrenner

Fehlingsche-Lsg. [Gemisch aus Fehling I (wässrige CuS04-Lsg.) und Fehling 11 (alkalische K- Na- Tartratlsg.)]

Durchführung: Zu etwa 10ml l'1olke gibt man einige ml Fehligsche-Lsg. und erhitzt das ganze über dem Bunsenbrenner. Auswertung

: Nach Zugabe von Fehlingscher-Lsg. bildet sich ein tiefblauer Cu- Komplex. Beim Erwärmen wird die Lactose zu Lactobionsäure oxidiert. Cu·+ wird reduziert. Es bildet sich zunächst gelbes Cu=O (aq.), welches bei weiterem Erhitzen als rotes Cu=O ausfällt.

Reaktionsmechanismus (allgemein): Oxidation:

H-C=O

-->

HO-C=O

L.-.c

2e-

+

tOb.1.0M_~I"",-_

Reduktion: 2Cu=+(komplexiert) + 20H- + 2e-

-->

Cu=O(aq.)~ +

CU"20

gelb

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(aq.)

A " - -.'

CU"20

rot

t

H=O

IV. DIE

M I N E R ALS T 0 F FEDER MILCH

Der Wert der Milch beruht vor allem auf dem hohen Gehalt an Mineralstoffen. Aus folgender Tabelle kann man den Gehalt an Mineral- und Spurenelementen entnehmen, die in der Milch vorkommen:

Mineralstoffe

Spurenelemente

moll r>

Kalium Calcium Natrium ('-Iagnes i um

15lZHZI 121ZIlZl 5lZllZl 12rzJ

Phosphat Chlorid Sulfat

3000 lrzJ00 10fZl

yg/l

Zink Aluminium Eisen Kupfer ('-lang an Nickel

400lZl 5lZllZl 4rzJ0 120 30 25

Brom Jod

1500 60

Die Mineralstoffe erf~llen beim Aufbau des Organismus und bei Stoffwechsel vielseitige Funktionen. Am deutlichsten kommt dies beim Aufbau der Knochen des Skelettsystems und der Zähne zum Ausdruck. Auch beeinflussen dei Mineralstoffe die Beschaffenheit der MIlch: Ca 2 + , P 0 4 3

-

---)

stabilisieren den kolloidalen Zustand

---) beeinflußt die Caseinmicellengröße

Da ich das Vorkommen von Ca 2+ in der Milch schon bei der Labfällung verdeutlicht habe, möchte ich nun P0 4 3 - , und elin der Milch nachweisen.

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Nachweis von Phophat

Versuch 7:

Geräte

:

Demonstrationsreagenzglas~

Bunsenbrenner,

Pipette

Chemikalien

: Molke l HN0 3(konz.) lAmmoniummolybdatlsg. (gesättigt)

Durchführung: 10ml Molke werden mit HN0 3 angesäuert, mit Ammoniummolybdatlsg. versetzt und erwärmt. Auswertung

: Ammoniummolybdat reagiert in salpetersaurer Lösung mit dem vorhandenen Phosphat zum Ammoniummolybdatophosphat l das als zitronengelber Niederschlag ausfällt.

Reaktiansmechanismus: 7(NH4)3[P(Mo12040)]{ Q",lb

In 1 Liter Milch befinden sich etwa 98mg Chlorid. In Milch aus stark sekretionsgestörten Eutern ist der Gehalt stark erhöht. Deshalb nutzt man die Chloridbestimmung zum Erkennen von Sekretionsstörungen. Als nächstes möchte ich also eine solche Chloridbestimmung durchführen: Versuch 8:

Quantitative Chlorid- Bestimmung in Milch

Geräte

: Burette (10ml) mit 0 l 0 2 m l Teilung l Meßzylinder, (10mi), Vollpipetten (10ml, 5ml), Meßpipette (5ml), Erlenmeyerkolben (100ml) Magnetruhrer l Rührfisch

Chemikalien

: Silbernitratlsg. l c(AgN0 3 ) = 0 11 mol/l Ammoniumthiocyanatlsg., c(NH 4SCN) = 0,1 mol/l Salpetersäure z.A .• 25%ig, Eisen(III)-ammoniumsulfatlsg., kalt gesättigt

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,. L.

Durchführung: Man pipettier-t 10ml (vlilch in ein l12JlZlml Er-lenmeyer-kolben und fugt unter Schütteln tr-opfenweise die Salpeter-säur-e sowie lml Eisen(III)-ammoniumsulfatlsg. hinzu. Dann gibt man genau 5ml der AgN0 3 - Lösung mit der- Vollpipette in den Erlenmeyer-kolben, mischt dur-ch und titriert sofor-t mit der- Ammoniumthiocyanatlsg. unter- ständigem Ruhren, bis ein r-oter- Far-bton bestehen bleibt.

Erklärung

: Salpeter-säur-e fällt das Eiweiß aus und ver-hinder-t die Bildung von Nieder-schlägen. Das ausgefallene Silber-chlor-id ist lichtempfindlich und färbt sich gr-au. Deshalb muß schnell titr-ier-t wer-den, man kann das Silber-chlorid auch vor-her- abfiltr-ier-en, um den Far-bumschlag besser- zu erkennen.

ReaktiDnsmechanismus und Prinzip: Fällunqsr-eaktion: Ag+ + CIAg+ + SCN-

Rücktitr-ation

~.\

AgCI

~

AgSCN

Endpunkt

Die Chloridionen dur-ch Zusatz von Der- über-schuß an unter- Ver-wendung zur-ücktitr-ier-t.

Auswertung :

der- Milch wer-den in salpetersaurer- Lösung Silber-nitr-at als Silberchlor-id ausgefällt. Silber-nitr-at wir-d mit Ammoniumthiocyanat von Eisen(III)-ammoniumsulfat als Indikator-

lml

=> V~ V~

AgN0 3 ( 0 , l m o l l l )

entspr-icht 3,54mg Chlorid

mg CI- je 100ml Milch

= zugesetzte ml

=

ver-brauchte ml

=

(V 1

-

V~)

* 35,5

AgN0 3 NH4SCN

l:

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VI: DIE

V I T AMI N E

DER MILCH

Das Spektrum der in der Milch vorkommenden Vitamine ist zwar vollständig, aber in der quantitativen Zusammensetzung nicht optimal für den Menschen. In ser folgenden Tabelle wird der Vitamingehalt der Milch dem Tagesbedarf eines Menschen gegenübergestellt:

Vitamin

r>

A D E B~

B:;: B1.:;: C

Gehalt pro Liter

-

1Zl,5 mg 0,4 )Jg 1 ,0 mg 0,3 0,5 mg 2,0 mg 1,0 1Zl,5 .,ug 0~2 21Zl~0 mg 0~1

0~2

Tagesbedarf 1,01Zl 5,01Zl 1Zl,1Zl1 1Zl,1Zl2 11Zl,1Zl1Zl 31Zl,1Zl1Zl 0,81Zl 2,1Zl1Zl 1Zl,91Zl 3,1Zl1Zl 2,01Zl 10, IZlIZl 51Zl,01Zl 11Zl1Zl,1Zl1Zl

mg mg mg mg mg pg mg

Wie die Tabelle zeigt ist der Tagesbedarf an Vitaminen für den Menschen nicht voll gedeckt. Neben ihrer ernährungsphysiologischen Bedeutung haben Vitamine auch Einfluß auf die Beschaffenheit der Milch- und 1"1 i I c hprodu k te: Vitamin C und E wirken als Antioxidantien Vitamin A und Provitamin A verleien der Butter ihre gelbe Farbe Vitamin 8:;: ist eine intensiv färbende Verbindung und verursacht die gelbgrüne Farbe der Molke Da ich in meinem nächsten Versuch das Vitamin 8~ nachweisen möchte, will ich es zunächst etwas näher beschreiben: Bei dem Vitamin 8 2 , welches auch als Riboflavin oder Lactoflavin bezeichnet wird~ handelt es sich um das 7,8-Dimethyl-llZl-Ribitylflavin, welches folgende Struktur besitzt:

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m

Das C 1 - A t o m des Zuckeral kohols Ribit ist direkt mit dem N-Atom in Stellung 10 des Flavinringes ve rbunden. Das Riboflavin ist ein in der Natur weitverbreiteter gelber Farbstoff. der sich in Wasser löst und dessen Lösungen eine stark gelbgrune Fluores zenz zeigen. Dies möchte ich als Nachwei s des Vitamin B ~ i n der Milch nutzen:

Vitamin 8 2

Versuch 9:

Nachweis

Geräte

: 2 Demontstrationsreagenzgläser, UV-Lampe, Pipette, O~-Bombe, Sicherheitswaschflasche, Stativma terial. P VC-Schlauch

Chem.ikal.ien

: O2

•

Rohmilch,

10%ige Natriumd ithionitlsg.

Durchführung: Man bestrahlt ein Reagenzglas, welches mit etwa 40ml Rohmilch gefullt ist, mit UV-Licht bei 366nm. Es ist eine gelbgrune Fluoreszens zu beobachten. Nach Zu g a be von einigen Tropfen Natriumdithionitlsg. verschwindet die Fluoreszenz und tritt nac h Einleiten von Sauerstoff wieder auf. l:Ju5wertung

:

Das fluoreszierende Lactoflavin wird durch geeignete Reduktionsmittel, hier Natriumdithlonit, zum Leukoflavin redu ziert, welches k e l ne F l u o r e s z e n z zeigt. Dies ist ein reversibler Vorgang. durch Einleiten von S a u e r s t o f f liegt wieder die fluoreszierende Form vor.

Reakt~Dn5mechanismU5:

Oxidation

-:D-'\( ,h\ { \ 'reS-\ Reduktion

-:'i

~2c -

~ 2- H ':{

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VII. DIE

[\Iur in

get~ ingen

E N Z Y MEDER MILCH

l"lengen kommen die En z yme i n der- Jvli 1 c h vor.

Die wichtigsten Enzyme der Milch gehören zu den OxydoReduktasen und zu den Hydrolasen.

Oxydo- Reduktasen: -bewirken Redoxvorgänge~ zu ihnen gehören alle Elektronen- und H- übertragenden Enzyme Hydrolasen

-rufen eine hydrolytische Spaltung hervor

Die in der Milch vorkommenden Enzyme können sowohl orginärer als aue h mi k r 0 b i eIl er [\1 a tu r sei n • Originäre Enzyme:

-werden im Organismus der Kuh gebildet, und sind somit natürliche Bestandteile der lVIiich

Mikrobielle Enzyme: -gelangen nach dem Melken in die Milch, durch die Tätigkeit von fVlikroorganismen

Enzymreaktionen kbnnen wertvolle Hinweise auf die Beschaffenhei t der (vIi Ich ge ben, wenn ein ei nw an d frei er Na c hwei s der Enzyme oder ihrer Wirkung gegeben ist.

-) Ein erhöhter Gehalt an nicht originären Enzvmen weist auf einen vermehrten Bakte~ienqehalt hin~ was eine schlechte Kühlung als Ursache haben kann. -) Ein erhöhter Gehalt an originären Enzymen kann zum Erkennen von Sekretionsstbrungen dienen.

In meinem letzten Versuch möchte ich nun das Enzym Peroxidase nachweisen. Peroxidase ist ein hitzeempfindliches Enzym welches zu den originären Oxydo- Reduktasen gehört. Die eigentliche Peroxidase- Aktivität besteht in der übertragung von Wasserstoff auf einen Donor:

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Versuch 10:

Nacl,weis eies

EJl~Y~~

Peroxidase

Geräte

: 2 Demonstrationsreaqenzglaser~ Glasstab

Chemikalien

:

F~ohfT,.ilch

..

H- Jvlilch,

H20~

..

Pipette,

or-tho-Phenyldiamin

(2%ig) jeweils 100ml Rohmilch und ~-I- l'1ilch werden lml Wasserstoffperoxid gegeben. Anschließend wird Phenyldiamin zugetropft.

Durchführung: Zu

Auswertung

: Die Rohmilch verfärbt sich blaugrau, H- {vI i 1 eh nie h t .

die

r>

Reak t iorusmec nan i ssmuss:

c:.-'Ph_ny 1 d

:1. •. m.i.r....

o-C:h.i..r-tond::J.. .:i:.m::J..n

0- Phenyldiamin wird unter Einwirkung von Peroxidase zum 0 - Chinondiimin dehydt~ogeniert. Dies verursacht die graublaue Farbe. Das Ausbleiben der Färbung bei der r~- fvtilch zeigt, daß das Enzym durch die Erhitzung zerstdrt wurde.

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~iteraturverze1chn1S

Töpel

Chemie der rt i Lc h , Fachbuchverlag GmbH, Leipzig 1991

Belitz- Grosch

Lehrbuch der Verlag 1984

Frevtag/Glaum

Grundzüge der Chemie, Diesterweg Verlag 1989

Kalioke

Die Milch, Westermanns Pädagogische Beiträge 4. 1970

Lebensmittelchemie~

Soringer-

Praxis der Naturwissenschaften Biologie: 18/15 1969, Ruppolt: Pflanzliche oder tierische fVlilch

I\laturwissenschaften im Unterricht Biologie: 1983/5~ 1975/9 Schornmuller Li

PS!t

IVI a

rr

Lehrbuch der Lebensmittelchemie Wegweiser durch das Lebensmittelrecht~ Eeck- Rechtsberater im DTV 1990

Waldemar Ternes: Naturwissenschaftliche Grundlaqe der Lebensmittelzubereitung, Behr's Verlag 1990

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