5.6 Milchzucker. Aufgabe. Wie kann Milchzucker gewonnen werden? Naturwissenschaften - Chemie - Lebensmittelchemie - 5 Kohlenhydrate (P )

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1 Naturwissenschaften - Chemie - Lebensmittelchemie - 5 Kohlenhydrate (P78700) 5.6 Milchzucker Experiment von: Anouch Gedruckt: :04:46 intertess (Version 3.2 B24, Export 2000) Aufgabe Aufgabe Wie kann Milchzucker gewonnen werden? Weise Milchzucker in Trinkmilch nach. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen. - -

2 Zusätzliche Informationen Milchzucker ist aus der Werbung als Verdauungsregulator bekannt. Babynahrung enthält Milchzucker. Inhalte und Lernziele Milch enthält Lactose (Milchzucker), die nach Eiweißfällung aus dem Filtrat gewonnen werden kann. Lactose ist ein Disaccharid aus Glucose und Galaktose. Milchzucker kann in alkalischer Lösung mit Ammoniak als rote Färbung nachgewiesen werden. Milchzucker wird der Babynahrung zugesetzt. Methodische Anmerkungen Die einzelnen Schritte der Käseherstellung sollten im Unterrichtsgespräch, und, wenn möglich, durch einen Besuch einer Molkerei bzw. Käserei vertieft werden. Zur Beantwortung der Frage 2 müssen Grundkenntnisse der Reaktion mit Fehlingscher Lösung vorhanden sein. Grundlagen und Hinweise Durch Säurerung oder Fermentation von Milch flockt Casein aus. Hieraus werden Quark und Käse hergestellt. Die in der Molke gelösten Molkenproteine können durch Erhitzen ausgefällt werden. Das daraus erhaltene Filtrat enthält hauptsächlich Milchzucker. Milch enthält als Hauptkohlenhydrat Lactose (4-7 %). In geringen Mengen findet man noch Glucose, Aminozucker und Oligosaccharide. Industriell wird Milchzucker aus Molkenkonzentraten gewonnen. Milchzucker wird hauptsächlich zur Herstellung von Säuglingsnahrung, Süßwaren und als Tablettengrundstoff verwendet. Hinweise zur Vertiefung Rolle des Milchzuckers bei der Herstellung von Babynahrung Herstellung von Käse im Schülerversuch und Aufarbeitung der Molke mit Nachweis von Milchzucker Hinweise zu Aufbau und Durchführung Vorbereitung - 2 -

3 Es sollte möglichst Frischmilch und keine H-Milch für den Versuch verwendet werden, da das hocherhitze Eiweiß der H-Milch schlechter gerinnt. Anmerkung zu den Schülerversuchen Falls eine Heizplatte zur Verfügung steht, sollte diese für den Versuch verwendet werden, denn das Erwärmen und Einengen muss vorsichtig erfolgen, da die Lösung leicht überkochen oder spritzen kann. H- und P-Sätze Ammoniaklösung H34: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H335: Kann die Atemwege reizen. H400: Sehr giftig für Wasserorganismen. P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P30+P330+P33:BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen. P304+P340: BEI EINATMEN: An die frische Luft bringen und in einer Position ruhigstellen, die das Atmen erleichtert. P305+P35+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. P309+P30: BEI Exposition oder Unwohlsein: Sofort GIFTINFORMATIONS-ZENTRUM oder Arzt anrufen. Essigsäure: - 3 -

4 H226: Flüssigkeit und Dampf entzündbar. H34: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P30+P330+P33: BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen. P307+P30: BEI Exposition: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen. P305+P35+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. Natriumhydroxid H34: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H290: Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P30+P330+P33:BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen. P309+P30: BEI Exposition oder Unwohlsein: Sofort GIFTINFORMATIONS-ZENTRUM oder Arzt anrufen. P305+P35+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. Gefahren Ammoniaklösung reizt Atmungsorgane, Augen und Haut. Essigsäure und Natriumhydroxidlösung wirken ätzend. Kontakt der Flüssigkeiten mit der Haut vermeiden. Schutzhandschuhe und Schutzbrille tragen. Entsorgung Die Lösungen können nach Verdünnen mit Wasser in den Abfluss gegeben werden

5 Material Material Material aus "TESS advanced Chemie Set Lebensmittelchemie, FCH" (Bestellnr ) Position Material Stativfuß, variabel Bestellnr Menge 2 Stativstange Edelstahl 8/8, l = 370 mm, d = 0 mm Doppelmuffe Universalklemme, Stellschraube an beweglicher Seite Ring mit Muffe, verzinkt, Innendurchmesser 00 mm Drahtnetz mit Keramik, 60 x 60 mm Becherglas DURAN, niedrige Form, 250 ml Becherglas DURAN, niedrige Form, 400 ml Laborbecher, niedrige Form, 250 ml, PP, stapelbar Messzylinder 00 ml, PP transparent Reagenzglasgestell, 2 Bohrungen, d = 22 mm, Holz Reagenzglas, d = 8 mm, l = 80 mm, Laborglas, 00 Stück () 3 Reagenzglasbürste, d = 20 mm, l = 270 mm Trichter, Oben-d = 75 mm, PP Schülerthermometer, C, l = 80 mm Pipette mit Gummikappe Glasrührstab, Boro 3.3, l = 200 mm, d = 6 mm Schutzbrille, farblose Scheiben Gummihandschuhe, Größe S (7)

6 Chemikalien, Zusätzliches Material Position Material Bunsenbrenner mit Hahn, für Erdgas, DIN-Ausführung Bestellnr Menge Sicherheits-Gasschlau, DVGW, lfd. Meter Natriumhydroxidlsg., ca. 32%, 000 ml Ammoniak-Lösung, 25%, 000 ml Wasser, destilliert, 5 l Essigsäure, 99-00%ig, 000 ml Siedesteinchen, 200 g Indikatorpapier, ph...4, Rolle Faltenfilter, qualitativ, 50 mm, 00 Stück Trinkmilch Für das Experiment benötigte Materialien - 6 -

7 Aufbau Aufbau Gefahren Ammoniaklösung reizt Atmungsorgane, Augen und Haut. Essigsäure und Natriumhydroxidlösung wirken ätzend. Kontakt der Flüssigkeiten mit der Haut vermeiden. Schutzhandschuhe und Schutzbrille tragen. Aufbau Baue das Stativ mit Brenner entsprechend der Abbildungen -4 auf. Abb. Abb. 2 Abb. 3 Abb. 4 Befestige den Trichter so, dass er senkrecht über dem 250 ml Becherglas hängt (Abb. 5)

8 - 8 - Abb. 5

9 Durchführung Durchführung Ablauf Fülle 00 ml Milch in ein 250 ml Laborbecher. Füge tropfenweise Essigsäure unter Rühren hinzu bis die Milch einen ph-wert zwischen 4,5 und 5,0 hat (Abb. 6). Prüfe den ph-wert mit Universalindikatorpapier. Abb. 6 Filtriere die Lösung durch einen Faltenfilter in einen 250 ml Becherglas, wie in Abbildung 7 zu sehen. Abb. 7 Gib einige Siedesteine zum Filtrat in das Becherglas. Erwärme die Lösung vorsichtig zum Sieden (Abb. 8). Lass die Lösung im Becherglas erkalten. Filtriere anschließend die Mischung durch einen Faltenfilter in den sauber gespülten 250 ml Laborbecher

10 Abb. 8 Gib das Filtrat in das sauber gespülte 250 ml Becherglas und füge Siedesteine hinzu. Enge das leicht trübe Filtrat in Becherglas 3 vorsichtig auf ca. 20 ml ein und lass das Konzentrat anschließend abkühlen. Gib bis zu einer Höhe von 2 cm von dem eingeengten Filtrat in ein Reagenzglas. Füge 4 Tropfen Natronlauge dazu. Pipettiere bis zu einer Füllhöhe von 4 cm Ammoniaklösung in das Reagenzglas (Abb. 9). Abb. 9 Fülle ein 400 ml Becherglas bis zur Hälfte mit Wasser. Gib einige Siedesteine dazu und erhitze es bis zum Sieden. Lösche die Bunsenbrennerflamme aus. Stelle das Reagenzglas in das vorbereitete heiße Wasserbad bis eine Reaktion eintritt. Entsorgung Die Lösungen können nach Verdünnen mit Wasser in den Abfluss gegeben werden

11 Ergebnisse Ergebnisse Notiere deine Beobachtungen in folgender Reihenfolge: Zugabe von Essigsäure zu der Milch Erhitzen Einengen des Filtrats Reaktion des alkalischen Filtrats mit Ammoniaklösung - -

12 Zugabe von Essigsäure zu der Milch Nach Zugabe von Essigsäure fällt eine weiße, flockige Masse aus. Erhitzen Bein Erwärmen des Filtrats fällt ein weißer Niederschlag aus. Einengen des Filtrats Während des Einengens des Filtrats setzen sich am Rand weitere weiße Flocken ab. Reaktion des alkalischen Filtrats mit Ammoniaklösung Das eingeengte Filtrat reagiert mit Natronlauge/Ammoniaklösung unter Bildung einer intensiven roten Färbung

13 Auswertung Auswertung Frage Ziehe Schlussfolgerungen aus deinen Beobachtungen. Durch Säuerung und Erhitzen der Milch werden Milcheiweiße und Fett abgeschieden. Der Niederschlag beim Ansäuern besteht hauptsächlich aus Casein. Beim Erhitzen des Filtrats fällt Molkeneiweiß aus. Im Filtrat ist Milchzucker (Lactose). Lactose ist ein Disaacharid aus den Bausteinen Glucose (Abb. 0) und Galaktose (Abb., links). Abb. 0 Abb

14 Im Alkalischen oxidiert Galaktose zu Schleimsäure (Galaktarsäure, Abb., rechts), die mit Ammoniaklösung eine Rotfärbung bildet. Frage 2 Milchzucker ist ein Disaccharid aus Galaktose und Glucose. Wie wird Milchzucker mit Fehlingscher Lösung reagieren? Lactose (Abb. 2) ist im Gegensatz zu Saccharose (,2-glycosidisch),4-glycosidisch verknüpft, so dass eine freie reaktionsfähige Aldehydgruppe am Glucosemolekül vorliegt. Abb

15 So zeigt Milchzucker mit Fehlingscher Lösung in alkalischem Medium eine positive Reaktion. Frage 3 Vervollständige die folgenden Aussagen.. nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn man erhitze Milch an, dann scheiden sich nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn (vorwiegend Casein) und nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn ab. 2. Aus dem Filtrat oder Molke fällt in der Hitze nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn aus. 3. Das Filtrat enthält nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn oder nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn, die aus den Bausteinen nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn und Glucose aufgebaut ist. 4. Mit Natronlauge/Ammoniaklösung bildet Galaktose eine nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn.. Säuert man erhitze Milch an, dann scheiden sich Milcheiweiß (vorwiegend Casein) und Fett ab. 2. Aus dem Filtrat oder Molke fällt in der Hitze Mokeneiweiß aus. 3. Das Filtrat enthält Milchzucker oder Lactose, die aus den Bausteinen Galaktose und Glucose aufgebaut ist. 4. Mit Natronlauge/Ammoniaklösung bildet Galaktose eine Rotfärbung. Frage 4 Warum wird Milchzucker als Nebenprodukt bei der Herstellung von Käse gewonnen? - 5 -

16 Bei der Herstellung von Käse fällt Molke an, aus welcher Milchzucker gewonnen werden kann