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Im Häuschen mit fünf Stübchen, da wohnen braune Bübchen; je Tür noch Tor, gehen ein noch aus – wer sie besucht, verzehrt ihr Haus. Vom Baum zum Apfel. Experimentalvortrag OC Marietta Fischer WS 2006 / 07. Gliederung. Einleitung Baum Holz Lignin Cellulose Apfel Inhaltsstoffe

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Presentation Transcript
slide1
Im Häuschen mit fünf Stübchen,

da wohnen braune Bübchen;

je Tür noch Tor,

gehen ein noch aus –

wer sie besucht,

verzehrt ihr Haus.

vom baum zum apfel

VomBaumzumApfel

Experimentalvortrag OC

Marietta Fischer

WS 2006 / 07

gliederung
Gliederung
  • Einleitung
  • Baum
    • Holz
    • Lignin
    • Cellulose
  • Apfel
    • Inhaltsstoffe
  • Schulrelevanz
entdeckung

1. Einleitung

Entdeckung
  • Zeitangabe unbekannt
  • Ursprung: Zentral- u. Westasien
    • „Holzäpfel“ und „Wildäpfel“

(malus sylvestris)

  • vor 5.000 Jahren brachten Syrer Äpfel nach Ägypten
  • Verbreitung: weltweit Kultursorten

(malus domestica)

  • zur Zeit Deutschland: ca. 50 Zuchtsorten
symbolik

1. Einleitung

Symbolik
  • Mystische, literarische, historisch-symbolische Bedeutung
  • Liebe und Schönheit
    • christlich: Sinnbild der Sünde
  • Glück und Macht
    • Reichsapfel der dt. Kaiser
  • Baum der Erkenntnis
    • biblische Überlieferung
  • Fruchtbarkeitssymbol bei Hochzeitsbräuchen
    • germanischen Völkern
verbreitung

1. Einleitung

Verbreitung
  • Weltweite Verbreitung
  • Fast jeder Standort, dank Veredelung
  • Pro Jahr ca. 120 000 t durch

2.000 spezialisierte Betriebe

  • Mehrere 100 Sorten
  • Sortenwahl nach:
    • Klimaansprüche, Lage, Boden, …

Artenvielfalt

lagerung

1. Einleitung

Lagerung
  • Besonders lange Lagerfähigkeit (CA-Lager)
    • Lagerluft, Temperatur und Luftfeuchtigkeit
  • Senkung O2 – Gehalt, Erhöhung CO2 – Gehalt
    • Verlangsamt Atmung, reduziert Stoffwechsel
  • Ethylen Ausscheidung
    • Keine Lagerung mit anderem Obst
    • Beschleunigt deren Reifungsprozess
  • Folienbeutel mit Löchern an dunklen Orten
    • Verringert Ethylen Ausschüttung
der baum

2.0 Baum

Der Baum
  • Vieljährige Holzgewächse
  • Spitze gefördert
  • Verzweigung unterbleibt meist im ersten Jahr
  • Stammentstehung
  • Spätere Verzweigung der Seitenäste
  • Bildung einer Krone
  • Anpassungsfähig
  • Liebt sonnige Standorte
  • Bevorzugt nährstoffreiche Böden
organische materie insgesamt

2.1 Holz

Organische Materie insgesamt

Holz:

Baustoff

Werkstoff

Rohstoff

Energieträger

entwicklung und funktion

2.1 Holz

Entwicklung und Funktion
  • Wurzel – Sprossachse – Blatt
  • Sekundäres Dickenwachstum: Kambium
  • Holz: Gefäße, Tracheiden, Holzfasern, Holzparenchym und Holzstrahlparenchym
  • Bast: Siebzellen, Siebröhren, Geleitzellen, Bastparenchym, Baststrahlparenchym, Bastfasern (sklerenchymatisch)

Holz

Kambium

Bast

nach innen

nach außen

slide12

2.1 Holz

Rinde

Kambium

Holzgewebe

    • Xylem, Stütz- u. Transportfunktion
  • Kernholz
    • Harze, Gerbstoffe, keine Wasserleitung
  • Splintholz
    • Stütz-, Wasserleitungsfunktion

Bastgewebe

    • Phloem, Transport von Nährstoffen,

praktisch kein Lignin

Bast

Splint

Kernholz

demo 1

2.1 Holz

Demo 1

Trockene Destillation

von Holz

holzzusammensetzung

2.1 Holz

Holzzusammensetzung

Hauptprodukte der Verkohlung:

  • Holzkohle: ca. 80% Kohlenstoff
  • Rohholzessig: Essigsäure, Holzgeist, Wasser
  • Holzgeist: Methanol, Aceton, Methylaceton
  • Holzteer: aromatische Verbindungen (Phenole, Phenolether)
  • Holzgas: 52% CO2, 34% CO, 10% CH4,

2% C2H4 und H2

verlauf der verkohlung

2.1 Holz

Verlauf der Verkohlung
  • 100-150 °C Beginn der Zersetzung:

Abspaltung von H2O und Zersetzung der Hemicellulosen

CO2, CO, CH3COOH

  • 150-275 °C Gewichtverminderung
  • 275-350 °C Hauptmenge der Zersetzungsprodukte

CH3COOH, CH3OH, Holzteer, H2, C2H4, CH4

versuch 1

2.1 Holz

Versuch 1

Phenol-Nachweis

slide17

2.1 Holz

ortho-Produkt

para-Produkt

slide20

2.1 Holz

ziegelrot

lignin

2.2 Lignin

Lignin
  • lignum(lat.) = Holz
  • Einlagerung in interfibrilläre Räume der Zellwand Verholzung
  • Mischpolymere aus Phenylpropanen
  • Mit polymeren Kohlehydraten der Zellwand kovalent gebunden
versuch 2

2.2 Lignin

Versuch 2

Nachweis von Lignin

in der natur durch dehydrierung und polymerisation aus folgenden monomeren ausgangsstoffen

2.2 Lignin

In der Natur durch Dehydrierung und Polymerisation aus folgenden monomeren Ausgangsstoffen:

Cumarylalkohol

Coniferylalkohol

Coniferylaldehyd

ligninvernetzung
Ligninvernetzung

R = Rest

Aldehyd-Gruppe

slide28

2.3 Cellulose

Cellulose

cellulose

2.3 Cellulose

Cellulose
  • Makromolekül
  • β – 14 Glucan
  • Grundbaustein:

Disaccharid Cellobiose

  • Mehrere tausend Moleküle
  • Moleküllänge: ca. 7,5 μm

Faser

Makrofibrille

Mikrofibrille

Cellulosemoleküle

s urekatalysierter hydrolytischer abbau der cellulose

2.3 Cellulose

Säurekatalysierter hydrolytischer Abbau der Cellulose

-H2O

mikrokristalline

Cellulose

native Cellulose

-H2O

kurzkettige

Cellulose

-H2O

-H2O

-H2O

Glucose

Cellobiose

Cellodextrine

versuch 3

2.3 Cellulose

Versuch 3

Verzuckerung von Cellulose

aus dem baum da geht ein apfel hervor

3.0 Apfel

Aus dem Baum da geht ein Apfel hervor…
  • Mehrere 100 Sorten
  • ca. 50 Kalorien
  • Wassergehalt: 85%
  • Traubenzucker (Energie)
  • >20 Mineralstoffe u. Spurenelemente
  • Viele Ballaststoffe (2,3 g Pektin)
biologische entstehung

3.0 Apfel

Biologische Entstehung
  • Griffel mit Narbe
  • Staubbeutel
  • Staubfaden
  • Blütenblatt
  • Kelchblatt
  • zahlreiche apocarpe Fruchtknoten
  • Blütenbecher
  • Blütenboden
  • Stängel
  • Kelch
  • Fruchtblätter
  • Samen
  • Fruchtfleisch
  • Blütenstiel
aus biologischer sicht

3.0 Apfel

Aus biologischer Sicht

Ordnung: Rosales

Familie: Rosaceae (Rosengewächse)

Unterfamilie: Maloideae (Apfelartige)

Gattung: Malus (Apfelbaum)

  • Fünf Fruchtblätter  daraus Kerngehäuse
    • Daher fünf „Kernhäuschen“
  • Apocarpe Fruchtknoten
    • Zwei Kerne pro „Kernhäuschen“
  • Fruchtfleisch aus verdickter Blütenachse
    • „Scheinfrucht“

Fruchtfleisch / Scheinfrucht

Fruchtblatt / Gehäuse

Kern / Samen

slide38

3.0 Apfel

One apple a day keeps the doctor away.

  • (englisches Sprichwort)
jeden tag einen apfel der gesundheit zu liebe

3.0 Apfel

Jeden Tag einen Apfel – der Gesundheit zu liebe
  • Fangen freie Sauerstoffradikale im Stoffwechsel
  • Schutz vor Kreislauferkrankungen, Stärkung des Immunsystems
  • Entzündungshemmend, blutdruck- und cholesterinspiegelsenkend, antibakteriell
  • Effektive Vorbeugung für Krankheiten und Alltagsbeschwerden
jeder apfel enth lt

3.0 Apfel

Jeder Apfel enthält:
  • Nährstoffe und Vitamine(A,B,C,E)direkt unter Schale
  • Leicht verdauliche Kohlenhydrate(Sorbit)
  • Mineralstoffe & Spurenelemente

(K, P, Mg, Cu, Ca)

  • Rohfasergehalt(Cellulose, Pektine)
  • Fruchtsäuren(Apfelsäure, Zitronensäure)
  • Fruchtzucker(Fructose)
sek pflanzeninhaltsstoffe

3.1 Inhaltsstoffe

sek. Pflanzeninhaltsstoffe
  • ≠primäre Stoffe
    • energieliefernde Nährstoffe:

Fett, Kohlenhydrate, Eiweiße

  • Farb- und Duftstoffe
    • 40 verschiedene, 15 eindeutig identifiziert
  • Schutz vor Mikroorganismen, Insektenfraß, Umweltstress
    • Starke UV-Strahlung, Ozon
  • Gesundheitsfördernd
farbstoffe und duftstoffe

3.1 Inhaltsstoffe

Farbstoffe und Duftstoffe
  • Im Schalenbereich
  • Beeinflussen den Kunden beim Kauf
  • Pigmentgruppen:
    • Chlorophylle (grün)
    • Carotinoide (gelb / rot)
    • Anthocyane (rot / blau)
anthocyane

3.1 Inhaltsstoffe

Anthocyane
  • anthos(gr.) = Blüte
  • kyanos(gr.) = blau
  • Meist im Zellsaft gelöst; hydrophil
    • ( ≠ Chlorophylle, Carotinoide)
  • Chromophore Gruppen
    • unterschiedl. Struktur unterschiedl. Färbung
  • pH Abhängigkeit

pH 1,5

pH 2

pH 7

pH 9

pH 11,5

pH 13

slide45

3.1 Inhaltsstoffe

Cyanidin

ungeladen in

neutraler Lösung

Flavylium Kation

(rot)

pH 2

Anhydrobase

(violett)

pH 7

slide46

3.1 Inhaltsstoffe

Anion

blau

pH 9

Chalkon

(gelb)

pH 13

Pseudobase

(farblos)

farben sind ein l cheln der natur

„ Farben sind ein Lächeln der Natur “

William Holman Hunt

(1827 – 1910)

englischer Maler

polyphenolen
Polyphenolen
  • Vorkommen ca. 0,1 - 1 %
  • Dihydroxiphenylalanin (Dopa)

Quercetin

  • Enzyme: Phenoloxidasen

 enzymatische Bräunung

  • Vorläufer verschiedener Stoffe
demo 2

3.1 Inhaltsstoffe

Demo 2

Enzymatische Bräunung

beteiligte verbindungen

3.1 Inhaltsstoffe

beteiligte Verbindungen

L-Ascocorbinsäure

(E 360)

Vitamin C

Quercetin

Dopa

slide51

3.1 Inhaltsstoffe

Phenolhydroxylase

monophenolische

Verbindung

farblos

farblos

+Ascorbinsäure

o-phenolische

Verbindung

Dehydraascorbinsäure

o-chinoide

Verbindungen

Phenoloxidase

gefärbt

slide52

3.1 Inhaltsstoffe

gefärbt

farblos

zucker

3.1 Inhaltsstoffe

Zucker
  • Fructose
  • Konzentrationsfördernd
  • Sorgt für ausgewogenen Blutzuckerspiegel
slide56

+1

+2

+2

blau

+3

+1

rostrot

demo 3

3.1 Inhaltsstoffe

Demo 3

Auch Äpfel atmen

slide58

3.1 Inhaltsstoffe

  • Energiegewinnung durch chemische Reaktion

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O +Energie

Traubenzucker und O2 aus Umgebung

CaOH2(aq) + CO2(g) CaCO3 (s) + H2O

(weiß)

schulrelevanz

4. Schulrelevanz

Schulrelevanz
  • 10.4 Brennstoffe: Erdöl und Erdgas(Std.: 12)
  • 11.2 Einführung in die Kohlenstoffchemie (Std.: 26)
  • GK 12.1 Kohlenstoffchemie I: Kohlenstoffverbindungen und funktionelle Gruppen(Std.: 36)
    • 3. Carbonylverbindungen
    • 5. Aromatische Kohlenwasserstoffe
    • Fakultativ:Farbstoffe
biologie
Biologie
  • 5.4 Der Lebenszyklus einer Blütenpflanze
  • 7.2 Fotosynthese und Zellatmung