Ernährung

1. Ernährung Kohlenhydrate – Stärke und Zucker Sabine Brandstätter, Iris Wagner Experimente im Biologieunterricht 06.05.2004

2. Kohlenhydrate • Zu den Kohlenhydraten gehören Zucker, Stärke und Zellulose • Sie bestehen aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff • Man unterscheidet Monosaccharide (Glukose, Fructose, Galaktose), Oligosaccharide (Laktose, Maltose, Saccharose) und Polysaccharide (Speicherform von Zucker im Organismus) • 50 % - 60 % des Energiebedarfs sollen durch Kohlenhydrate gedeckt werden. • Glykämischer Index: Gibt die Blutzucker steigernde Wirkung bestimmter kohlenhydrathaltiger Lebensmittel in Zahlen an. Bezugswert ist die Glukose (GI = 100). Die Zusammensetzung der einzelnen Kohlenhydrate spielt dabei eine wichtige Rolle.

3. Nachweis von Stärke • Materialien: • Uhrglasschalen • Spatel • Stärke • Lugolsche Lösung

4. Nachweis von Stärke • Durchführung • Man gibt eine Spatelspitze Stärke auf die Uhrglasschale und beträufelt sie mit einigen Tropfen Lugolscher Lösung • Oder: Man gibt drei Spatelspitzen Stärke in ein Reagenzglas und löst sie in destilliertem Wasser. Anschließend gibt man einige Tropfen Lugolscher Lösung zu.

5. Nachweis von Stärke • Ergebnis: • Es ist eine deutliche Blaufärbung zu erkennen • Erklärung: • Die Lugolsche Lösung wird auch als Iod-Kaliumiodid-Lösung bezeichnet. Der Verfärbung wird von Iod5- Ionen in Amylosekanälen verursacht. Amylose hat im Gegensatz zu Amylopektin eine helixförmige Konfiguration und Iod-Ionen lagern sich im Inneren der Helix an.

6. Nachweis von Stärke in verschiedenen Lebensmittel • Material • Uhrglasschalen oder Reagenzgläser • Spatel • Verschiedene Lebensmittel • Lugolsche Lösung • Eventuell Bunsenbrenner

7. Nachweis von Stärke in verschiedenen Lebensmittel • Durchführung • Eine kleine Menge der Lebensmittel wird auf eine Uhrglasschale gelegt und mit einigen Tropfen Lugolscher Lösung versetzt. • Oder: Lebensmittel werden zerkleinert. Eine geringe Menge davon wird in ein Reagenzglas gefüllt und mit destilliertem Wasser versetzt. Anschließend gibt man einige Tropfen Lugolscher Lösung zu. (Tipp: bei manchen Lebensmitteln ist das Ergebnis deutlicher, wenn die Lebensmittel im Wasser erst einmal erhitzt werden)

8. Nachweis von Stärke in verschiedenen Lebensmittel • Ergebnis • Ist in dem untersuchten Lebensmittel Stärke vorhanden, so ist eine deutliche Blaufärbung der Probe zu erkennen • Anmerkungen • Wird mit dem Bunsenbrenner gearbeitet, um die Probe zu erhitzen, so müssen die Schüler/innen mit den Sicherheitsvorkehrungen vertraut gemacht werden. • Lugolsche Lösung sollte nicht auf die Kleidung oder auf andere Gegenstände gebracht werden, weil die Flecken schwer zu entfernen sind.

9. Nachweis von reduzierenden Zuckern • Materialien: • 1 Becherglas • Mindestens 5 Reagenzgläser • Spatel • Fehlingsche Lösung I • Fehlingsche Lösung II • Glucose • Lactose • Fructose • Saccharose • Bunsenbrenner

10. Nachweis von reduzierenden Zuckern • Durchführung: • Fehlingsche Lösung I und II werden zu gleichen Teilen in das Becherglas gefüllt, anschließend wird ein Reagenzglas zu einem Viertel mit dieser Mischung gefüllt. • In die anderen Reagenzgläser gibt man je eine Spatelspitze von einer Sorte Zucker und füllt das Reagenzglas mit destilliertem Wasser auf, bis es zu einem Viertel voll ist. Dann verschließt man das Reagenzglas mit dem Daumen und schwenkt solange, bis der Zucker vollständig gelöst ist.

11. Nachweis von reduzierenden Zuckern • Das Gemisch der Fehlingschen Lösungen und die Zucker-Wasser Lösung werden über den Bunsenbrenner erhitzt. (Schutzbrille nicht vergessen, Öffnung des Gefäßes niemandem zuwenden, Probe leicht schütteln und immer nur kurz ins Feuer halten) • Anschließend werden die erhitzten Lösungen vorsichtig zusammengegossen • Dieser Vorgang wir mit allen Zuckersorten durchgeführt

12. Nachweis von reduzierenden Zuckern • Ergebnis • Bei Traubenzucker, Fruchtzucker und Milchzucker entsteht ein bräunlicher Niederschlag, bei Rohrzucker ist das nicht der Fall. • Erklärung • Alle Zucker mit einer Carbonylgruppe wirken reduzierend. Rohrzucker besitzt keine solche Gruppierung. Bringt man Kupfersulfat (Fehling I) mit Natronlauge (Fehling II) zusammen, fällt Kupfer-II-hydroxid aus. Bei Anwesenheit von Seignettsalz (Fehling II) bildet sich eine dunkelblaue, lösliche Komplexverbindung. Durch reduzierende Zucker wird diese Komplexverbindung zu Kupfer-I-Oxid reduziert

13. Nachweis von reduzierenden Zuckern in verschiedenen Lebensmitteln • Materialien • Siehe vorher aber anstatt der Zucker verwendet man verschiedene Lebensmittel • Durchführung • Wie zuvor, nur werden statt Zucker zerkleinerte Lebensmittel verwendet

14. Nachweis von reduzierenden Zuckern in verschiedenen Lebensmitteln • Ergebnis: • Je nach Gehalt des betreffenden Lebensmittels an reduzierten Zuckern entsteht ein mehr oder weniger starker rostroter Niederschlag von Kupfer-I-oxid

15. Lehrplanbezug • Das Thema Ernährung kann man in den verschiedensten Klassen unterbringen: • 1. Klasse: Mensch und Gesundheit • 4. Klasse: Mensch und Gesundheit • 5. Klasse: Stoffwechsel • WPG

16. Vorschlag für den Unterricht • Klasse: 5 • Thema: Stoffwechsel • Anzahl der Schüler: ca. 20 • Benötigte Einheiten: 2 Doppeleinheiten • Anschließende Themen: Verdauung und Verstoffwechselung der Nahrung (auch mit Versuchen möglich) • Unterrichtsziele: • Schreiben eines naturwissenschaftlichen Protokolls • Vertrautmachen mit Versuchsutensilien und Reagenzien • Sicheres Arbeiten im Labor • Durchführung biologischer Versuche am Beispiel Stärke- und Zuckernachweis • Kenntnisse über Ernährung

17. Vorschlag für den Unterricht • Wissensinput: Wie schreibe ich ein naturwissenschaftliches Protokoll (für alle) • Wissensinput: Welche Regeln gibt es für das Arbeiten im Labor (für alle) • Einteilung in 4 Gruppen, zu je fünf Leuten • 2 Gruppen beschäftigen sich in der 1. Doppeleinheit mit Stärke, 2 mit Zucker • In der nächsten Doppeleinheit wird getauscht • Im Plenum wird die Rolle von Kohlehydraten und Zucker in der Ernährung diskutiert und in Form einer kurzen Zusammenfassung ins Heft übertragen