Vortrag von Dr. Uwe Hilgers auf dem Bildungskongress in Dortmund am Dr. Uwe Hilgers. Optimierung. Quantitative.

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1 Die alkoholische Gärung Vortrag von Dr. Uwe Hilgers auf dem Bildungskongress in Dortmund am Dr. Uwe Hilgers Überblick Optimierung der der Gärung Einordnung in in eine eine Unterrichtsreihreihe Qualitative Alkoholbestimmung Quantitative Alkoholbestimmung Immobilisierung der der Hefe Hefe

2 Versuchsaufbau Aktivität der Gärungsenzyme

3 Substratabhängigkeit Glucose Fructose Massendifferenz in g/ansatz Mannose Galactose Lobry de Bruyn Alberda van Eckenstein Umlagerung CH 2 O D-Galactose CH 2 O D-Glucose CH 2 O D-Mannose H HO H H C C C H C C CH 2 H 2 C O HO HO CH 2 D-Fructose

4 Einfluss der Substratkonzentration Massendifferenz in g/ansatz w(glucose) in % Temperaturabhängigkeit der Gärung Massendifferenz in g/ansatz Temperatur in O C

5 ph-abhängigkeit der Gärung Massendifferenz in g/ansatz 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 2,5 4,5 6,5 8,5 ph Hemmung der Gärung durch Schwermetallionen Massendifferenz in g/ansatz ,5 1 1,5 2 2,5 3 c(cu 2+ ) in mmol L -1

6 Nachweis des Alkohols im Steinhäger mit Cerammoniumnitrat Ä 4 g Cer(IV)-ammoniumnitrat werden in 10 ml Salpetersäure (c(hno 3 ) = 2 mol L -1 ) gelöst. Ä Die Lösung wird mit 50 ml Wasser verdünnt. Ä 2 ml Cerammoniumnitrat-Reagenz werden zu einem Steinhäger gegeben. Beobachtung: Das gelbe Gemisch färbt sich langsam orangerot. Gefahrstoffhinweise für Cer(IV)-ammoniumnitrat Hazard Statement(s) H272: Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel. H302: Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H318: Verursacht schwere Augenschäden. Precautionary Statement(s) P210: Vor Hitze schützen. P305 + P351 + P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. Signal Word Gefahr Hazard Pictogram(s) Lagerklasse WGK 5.1 B entzündend wirkende Stoffe WGK 1 schwach wassergefährdend

7 E(500 nm) 0.30 Eichgerade zur fotometrische Alkoholbestimmung Ä(Ethanol) in % E (500 nm ) 0.5 Zeitlicher Verlauf des Farbstoffzerfalls Z eit in m in

8 Immobilisierung der Hefe mit Alginat Spritze mit Alginat-Lösung und Hefe- Suspension Calciumchlorid- Lösung ph = 4,5 Keine Trübung dank Alginat Alginatperle Hefe CO 2 C 6 H 12 O 6 C 6 H 12 O 6 CO 2 + C 2 H 5 C 2 H 5.

9 Vom Traubensaft zum Alkohol Zucker: ein wesentlicher Bestandteil des Traubensaftes für die alkoholische Gärung Alkoholische Gärung mittels Hefe Grundlagen der Enzymatik: Reihenversuche zur Optimierung der Ethanolproduktion Produktanalyse: Gaschromatographie Immobilisierung der Hefe mit Alginat Fotometrische Konzentrations- Bestimmung des Alkohols Reaktionen des Alkohols im Körper: Stoffwechsel des Alkohols Weitere Alkohole: Nomenklatur Physikalische Eigenschaften der Alkohole Chemische Reaktionen der Alkohole Stoffwechselphysiologie Die Glycolyse: Von der Glucose zur Brenztraubensäure Alkoholische Gärung mittels Hefe - Nachweis des Stoffwechselwegs Grundlagen der Enzymatik: Reihenversuche zur Optimierung der Ethanolproduktion Fotometrische Konzentrations- Bestimmung des Alkohols Das Zentrum des Stoffwechsels: Der Zitronensäurezyclus Immobilisierung der Hefe mit Alginat Reaktionen des Alkohols im Körper: Stoffwechsel des Alkohols Die Mitrochondrien: Der Ort der Atmungskette Ablauf der Atmungskette in den Mitochondrien

10 Literatur Ä A. Fischedick (Hrsg.): Selbstverständlich Chemie, Ausgabe NRW, Duden Verlag, in Vorbereitung (erscheint im Frühjahr 2011). Ä H. Wambach, U. Hilgers (Hrsg.): Materialienhandbuch Kursunterricht Chemie, Band 5: Makromoleküle Biochemie, Aulis Verlag, Köln Ä H. Wambach, U. Hilgers (Hrsg.): Materialienhandbuch Kursunterricht Chemie, Band 8: Chemisch-technische Synthesen und Umweltschutz, Aulis Verlag, Köln Ä H. Wambach, U. Hilgers (Hrsg.): Materialienhandbuch Kursunterricht Chemie, Band 10/I: Lernen im Kontext I, Aulis Verlag, Köln Ä U. Hilgers: Die fotometrische Bestimmung von Alkohol, PdN-CiS 52 (2003) H. 6, S Ä H. Sommerfeld, U. Hilgers: Enzymatik in Schülerübungen Reihenversuche Optimierung der Ethanolproduktion, PdN (Biologie) 43 (1994) H. 5, S