Gesund essen lernen Von Versuchen, Kindern gesunde Ernährung beizubringen

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1 Gesund essen lernen Von Versuchen, Kindern gesunde Ernährung beizubringen Ö1 / Dimensionen Die Welt der Wissenschaft / Gestaltung: Sonja Bettel Sendedatum: 23. Dezember 2010 / Länge: 23:48 Aktivitäten Lt. einer Studie der OECD verstärkt sich der Trend zu ungesunder Ernährung während der Pubertät. Mit den folgenden Aktivitäten soll einerseits dieser Trend überprüft und bewusst gemacht, andererseits naturwissenschaftlicher Unterricht praxisnah gestaltet werden. 1. Dokumentation jährige Jugendliche dokumentieren während eines typischen Schulalltages von 8-17 Uhr die Nahrungsmittel, die von ihnen gerne gegessen werden. Folgende Lebensmittel gelten als häufige und beliebte Zwischenmahlzeiten und sind auf ihren Kaloriengehalt - bezogen auf 100g - zu überprüfen. Rumkugeln (1955kJ/467kcal) Pommes Frites (1465kJ/350kcal) Erdnüsse in Milchschokolade (2160,8kJ/516kcal) Würstel (921kJ/220kcal) Fruchtgummi (1436kJ/343kcal) Reiswaffel (1589kJ/375kcal) Milchschokolade (2219kJ/530kcal) Chips (2220kJ/530,1kcal) Müsliriegel (1836kJ/440kcal) Coca Cola 100 ml (176kJ/42kcal) 1

2 2. Chemische Untersuchung von Naschereien a) Stärkenachweis mit Lugol`schen Lösung (Quelle: Agnes-Pockels-Labor, TU Braunschweig) Geräte: Petrischale, Küchenmesser, Reagenzgläser, Reagenzglasständer Materialien: Ketchup, Weißbrot, Käse, Frankfurter Würstel, Chips, Reiswaffel, Salz, Kristallzucker, Marillenmarmelade, Fruchtgummi, Zitronenwaffeln. Reagenzien: Iodlösung in Tropffläschchen (I 2. KI-Lösung in Wasser) a) Vergleichsprobe: Nachweis von Stärke Kartoffelstärke und etwas Wasser in ein Reagenzglas geben und Stärke aufschütteln. Iodlösung zutropfen Blaufärbung. b) Nachweis von Stärke in verschiedenen Lebensmitteln: Iodlösung zu den vorhandenen Lebensmitteln bzw. dem Kochwasser zutropfen und beobachten was geschieht! Versuchsergebnis: Folgende Lebensmittel enthalten Stärke: Ketchup, Weißbrot, Chips, Reiswaffel, Zitronenwaffel. Erläuterung: Stärke ist ein Riesenmolekül und aus Traubenzuckereinheiten (=Glucoseeinheiten) aufgebaut. Die Glucosemoleküle sind zu 25 Prozent zu Amylopektin verknüpft, welches nur in heißem Wasser quellbar ist, zu 75 Prozent jedoch zu wasserlöslicher Amylose. Während Amylopektin ein verzweigtes Molekül ist, ist das Amylosemolekül schraubenartig gewunden und enthält einen Hohlraum. In diesen Hohlraum kann Iod eingelagert werden und einen blauen Komplex bilden. Der blaue Iod - Stärke Komplex zerfällt jedoch bei Erwärmung die Lösung wird farblos - wird aber nach Abkühlung der Lösung wieder gebildet die Temperaturänderung ermöglicht eine Steuerung der Reaktion! Energiegehalt von 100g Stärke ca.: 1484kJ (355kcal) 2

3 b) Glucosenachweis mit Fehling Probe (Quelle: Agnes-Pockels-Labor, TU Braunschweig) Geräte : Heizplatte, Bechergläser, Reagenzgläser, Reagenzglasständer, Spatel, Reagenzglasstopfen Materialien: Honig, Süßstoff, Konfitüre, Kekse, Waffel, Bonbon, Ketchup. Reagenzien: Fehling-Lösung A: Kupfersulfatlösung Fehling-Lösung B: alkalische Kalium-Natriumtartratlösung Sicherheits- und Entsorgungshinweise: Kupfersulfatlösung: umweltgefährlich (N), R-Sätze: 52/53, S-Sätze: 61 alkalische Kalium-Natriumtartratlösung: ätzend (C) R-Sätze: 35, S-Sätze: 2636/37/39-45 Die Lösungen mit Kupfersulfat werden nicht in den Ausguss geschüttet, sondern in einer Abfallflasche gesammelt. Unbedingt mit Schutzbrille arbeiten (Spritzgefahr!). Erläuterung: Eine spezielle Gruppe im Glucosemolekül die so genannte Aldehydgruppe - reduziert die Cu 2+ Ionen des Kupfersulfates (Fehling A) zu Cu + Ionen, welche einen ziegelroten Niederschlag von Cu 2 O bilden. Die Nachweisreaktion ist positiv, obwohl die offenkettige Aldehydform nur in sehr geringer Konzentration vorliegt. 3

4 a) Vergleichsprobe: Nachweis von Traubenzucker (Glucose) Fülle eine Spatelspitze Glucose in ein Reagenzglas und gib 1-2cm Wasser dazu. Schüttele das Reagenzglas, damit sich die Glucose im Wasser löst. Nun gib einen kräftigen Spritzer von Lösung A und B dazu und stelle das Reagenzglas vorsichtig in ein mit Wasser gefülltes Becherglas, das auf einer Heizplatte bis kurz vor dem Sieden erhitzt wird. b) Analyse der oben angeführten Lebensmittel: Führe den Versuch wie im Falle der Vergleichsprobe mit den vorhandenen Lebensmitteln durch. Es ist in jedem Fall eine wässrige Lösung herzustellen. Beobachtung: Die zunächst blaugrüne Lösung verfärbt sich bei Vorhandensein von Glucose im orangerot. Wasserbad Versuchsergebnis: Mit Ausnahme von Süßstoff kann in allen Nahrungsmitteln Glucose nachgewiesen werden 4

5 c) Glucosenachweis mit Silberspiegelprobe Geräte : Wasserbad, Reagenzglas, Reagenzglasständer, Tropfpipette Materialien: Aufgelöstes Kaubonbon, Kartoffel Chips - Kochwasser Reagenzien: 5ml Silbernitratlösung (1 prozentig), verdünnte Natronlauge, verdünnte Ammoniaklösung (20 prozentig) In einem RG werden zu 5ml Silbernitratlösung tropfenweise verdünnte NaOH zugegeben, bis sich ein schwarzbrauner Niederschlag bildet. Anschließend tropft man so viel verdünnte Ammoniaklösung hinzu, bis sich der Niederschlag wieder auflöst. Nun fügt man wenige ml Probelösung (aufgelöstes Kaubonbon, Chips - Kochwasser) hinzu und erwärmt im Wasserbad. Versuchsergebnis: An der Wand des RG scheidet sich in beiden Fällen ein Silberspiegel ab! Demnach ist sowohl in den untersuchten Kaubonbons wie in Kartoffel - Chips Glucose vorhanden. Erläuterung: Die Aldehydgruppe der Glucose reduziert das einwertige Silber - Ion im Silbernitrat zu elementarem Silber, das sich auf der Reagenzglaswand niederschlägt. Energiegehalt von 100g Glucose: 1764kJ (422kcal) 5

6 3. Chemische Untersuchung von Coca Cola (Quelle: a) Herstellung von Zuckerkulör Zuckerkulör ist verantwortlich für die dunkelbraune Färbung von Coca Cola. Geräte: Eprouvette + Halter, Brenner, Drahtnetz, Dreifuß Materialien: Glucose, verdünnte Natronlauge, verdünnte Salzsäure In einem Reagenzglas wird eine Lösung einer Spatelspitze Traubenzucker in Wasser mit verdünnter Natronlauge gekocht. Es entsteht eine gelbe und schließlich dunkelbraun gefärbte Flüssigkeit. Dieses Polymerisat von Glucose liefert nach dem Neutralisieren mit HCl und dem Eindampfen der Lösung Zuckerkulör eine braune, zähe Masse, die zum Färben von Lebensmitteln (Coca Cola, Rum, Bier) verwendet wird! b) Unterscheidung von Cola und Cola light nach Entfärbung Geräte: BG 50 ml, Löffel, Trichter, Filterpapier Materialien: Cola, Cola light, Aktivkohle (Farbkohle), Glucose - Teststreifen Entfärbung von Coca Cola: 6

7 Cola bzw. Cola light werden mit Aktivkohle gemischt, bis dicke schwarze Lösungen entstehen. Je nach Adsorptionskraft der Aktivkohle wartet man 10 bis 20 min und rührt gelegentlich um. Anschließend werden die an Rohöl erinnernden Suspensionen über Filterpapiere filtriert und die farblosen Filtrate in zwei Gläsern aufgefangen. (Würde man jetzt kosten, würde nur noch ein fahler Zuckergeschmack wahrgenommen werden). Im Filtrat von Cola kann jetzt mit dem Glucose Teststreifen Glucose nachgewiesen werden, in Cola light nicht. Erläuterung : Haushaltszucker (Saccharose) wird im sauren Milieu des Coca Cola (ph Wert < 3) in Glucose und Fructose gespalten, sodass Glucose nachgewiesen werden kann. Coca Cola light enthält nur energiefreie Süßstoffe wie Aspartam und Acesulfam K. Diese Süßstoffe sind um ein Vielfaches süßer als Zucker und werden daher nur in kleinsten Mengen benötigt. Der Glucosenachweis ist daher negativ. Im Coca Cola Zero finden sich die Süßstoffe Cyclamat, Acesulfam K und Aspartam. Cyclamat ist lt. AK NÖ in den USA verboten und kann im Tierversuch die Fruchtbarkeit vermindern. Acesulfam gilt als unbedenklich, Aspartam ist unverträglich für Patienten mit Phenylketonurie. Energiegehalt von 100ml Cola: 176kJ/42kcal Energiegehalt von 100ml Cola light: 1kJ/0,2kcal (200ml entsprechen einem Glas) 7

8 4. Herstellung von Naschereien a) Herstellung von Schokolade (Quelle: Alltagschemie im Unterricht, Reiss) Geräte: Rührschüssel, Rührgerät, Heizgerät, Alufolie, Becherglas Materialien: 1 EL Kakao, 75g Staubzucker, 1 EL Kokosfett, eventuell Nüsse, Rosinen, Sahne Ein EL Kakao und 75g Staubzucker werden in einer Rührschüssel mit einem elektrischen oder mechanischen Rührgerät gemischt und mit 1-2El Wasser angerührt. Ein EL Kokosfett wird vorsichtig geschmolzen und in die Kakao Zucker -Masse eingerührt. Die Masse wird schließlich auf einem Stück Alufolie ausgestrichen. Beobachtung: Die Masse erstarrt zu einer schmackhaften Schokolade. Zur Geschmacksverfeinerung kann man der Masse vor dem Erstarren Rosinen, Nüsse oder Sahne zugeben. Energiegehalt von100g Milchschokolade: 2219kJ/530kcal) 8

9 5. Wurstanalysen am Beispiel von Frankfurter Würsteln Allgemeine Information zu Wurstbestandteilen Die Wurstmasse besteht aus einem Gemisch von Fett, Wasser, Salzen und Gewürzen. Mit einfachen Trennverfahren lassen sich die einzelnen Inhaltsstoffe abtrennen und bestimmen: (Quelle: Unterricht Chemie, Lebensmittel Nährstoffe, Heinz Schmidkunz, Karin Schlagheck) Dazu kann zuerst durch Erwärmen in einem Trockenschrank (24h bei 70 bis 80 ) das Wasser austreiben. Dann wird das Fett mittels Benzin aus der trockenen Wurst herausgelöst. Durch Abdestillieren des Lösungsmittels erhält man den Fettanteil der Wurst. Der Rückstand, der jetzt noch Proteine und Salze enthält, wird mit Wasser behandelt, sodass sich alle wasserlöslichen Salze darin lösen. Nach dem Abdampfen des Wassers bleiben die Salze zurück. Der trockene Rest der Wurst entspricht dem Gehalt an Proteinen. Ergebnis: Wasser: 54-59% Fett: 26-27% Salz: 2,4-2,8% Proteine:13% Zum Einfüllen der Wurstmasse wird ein Saitling = Schafdarm verwendet, weil dieser besonders fein ist und beim Frankfurter Würstel ja mitgegessen wird. Zur Vorbereitung muss der Darm gereinigt, von der Muskelschicht und der Schleimhaut befreit werden und gebrüht. Gleichbleibende Materialien (für alle folgenden Versuche): Wurststückchen, Würstelkochwasser a) Stärkenachweis mit Lugol`schen Lösung: Material: I 2. KI-Lösung Der Stärkenachweis wird mit Wurstkochwasser und mit Wurststückchen direkt durchgeführt. (Vergleiche entsprechende Versuchsbeschreibung des Stärkenachweises). Ergebnis: Keinerlei Blaufärbung tritt auf, d.h. keine Stärke bzw. kein Mehl ist in der Wurst enthalten. Möchte jemand besonders billig Wurst produzieren erhöht er den Wasseranteil. 9

10 b) Proteinnachweis über Biuretreaktion Material: 5 prozentige NaOH, 10 prozentige CuSO 4 Lösung Versetzt man 5ml Würstelkochwasser mit 5ml verdünnter NaOH und anschließend mit einigen Tropfen Kupfersulfatlösung, entsteht beim Vorhandensein von Proteinen ein rot- bis blauvioletter Kupfer(II)Komplex. c) Nachweis von Glucose Material: Glukoseteststreifen (Apotheke: Diabur-Test 5000) Fehling I und Fehling II Glukosenachweis über Glukoseteststreifen: Sowohl im Kochwasser als auch auf dem Wurststückchen lässt sich Glukose nachweisen. Glukosenachweis im Kochwasser mit Fehlingprobe: Vergleiche entsprechende allgemeine Versuchsbeschreibung. Anmerkung: Zur geschmacklichen Abrundung wird der Wurst neben Glucose auch Saccharose und Milchzucker zugesetzt. d) Nachweis von Pökelsalz Pökelsalz ist ein Gemisch von NaCl, NaNO 3, NaNO 2 und KNO 3 Material: Nitrat-Teststreifen Nitritnachweis über Nitritreagenz 1 und 2 aus dem Merck Wasseranalysekoffer (=Sulfanilsäure und Naphtyl-ethylendiamin - dihydrochlorid) Nitratnachweis über Nitrat -Teststreifen: Anmerkung: Die durchschnittliche Nitrataufnahme beträgt 130mg/Tag. (GW der WHO: 220mg/Tag) Davon werden 70% über Gemüse aufgenommen, 20% über Trinkwasser und 10% über gepökeltes Fleisch bzw. Wurst. 10

11 Nitritnachweis über Nitritreagenz 1 und 2: Der Nitritnachweis erfolgt im Würstelkochwasser nach Anweisung des Nitritnachweises im Wasseranalysekoffer von Merck. Der entstehende rotviolette Azofarbstoff wird kolorimetrisch über die entsprechende Farbkarte bestimmt. Erläuterung: Pökelsalz wird der Wurst zur chemischen Konservierung zugesetzt. Diese erfolgt vor allem durch die Wasser entziehende Wirkung von Kochsalz und soll vor dem Befall des Bakteriums Clostridium botolinum (das Gift Botolinum Toxin führt zum Ersticken) schützen. Außerdem bewirken Nitrate und Nitrite, dass die Würstel auch beim Kochen ihre rote Farbe nicht verlieren (Nitrit reagiert mit dem Muskelfarbstoff Myoglobin zu rotem Nitrosomyoglobin). Gesundheitsgefahren: Nitrite führen zu Bildung von Methämoglobin, welches im Gegensatz zum Hämoglobin für den Sauerstofftransport ungeeignet ist. (Blausucht!) Nitrite führen aber auch zur Bildung von krebserregenden Nitrosaminen. Wird Gepökeltes erhitzt, potenziert sich der Nitrosamingehalt. Anmerkung: Ascorbinsäure (E300) oder das Natriumsalz (E301) werden vielen Lebensmitteln als Antioxidationsmittel zugesetzt. In Wurst hat die Ascorbinsäure die besondere Aufgabe die Bildung von krebserregenden Nitrosaminen die aufgrund der Verwendung von Pökelsalz entstehen können zu verhindern bzw. einzudämmen. e) Nachweis von Stabilisatoren Die als Stabilisatoren verwendeten Diphosphate können durch die vorhandenen PO 3-4 nachgewiesen werden. - Ionen Material: Tüpfelplatte, 10 prozentige Salpetersäure, gesättigte Ammoniummolybdatlösung Wenige Tropfen Würstelkochwasser sowie ein Wurststückchen auf die Tüpfelplatte aufbringen jeweils 3 Tropfen 10 prozentige HNO 3 zutropfen Zum Schluss werden noch 3 Tropfen ges. Ammoniummolybdatlösung zugetropft 11

12 Ergebnis: Das Auftreten eines gelben Niederschlages von Ammonium-molybdo-phosphat weist auf das Vorhandensein von Phosphat-Ionen hin. Erläuterung: Diphosphate (Stabilisator Phosphat E 450) dienen in der Wurst als Stabilisatoren. Wie alle Stabilisatoren verhindert Phosphat das unerwünschte Absetzen (Entmischen) von Stoffen. In der Wurst verhindert es den Fett und Geleeabsatz. Dazu ersetzt das Phosphat den Energieträger ATP, welcher im lebenden Tier vorkommt, aber nach dem Schlachten durch fleischeigene Enzyme zügig abgebaut wird. Demnach erzeugt Phosphat eine Eigenschaft des Fleisches wieder, nämlich das Wasserbindevermögen, welche ursprünglich vorhanden war, jedoch nach dem Schlachten verloren gegangen ist. Durch das Wiederherstellen des Wasserbindevermögens wird eine saftigere Wurst ermöglicht. Der Energiegehalt von 100g Würstel (ca. ein Paar): 921kJ (220kcal). 6. Lehrausgang in ein fast food Restaurant Im Anschluss an Internetrecherchen betreffend fast food Restaurants können folgende gängige Meinungen vor Ort thematisiert werden: Fast food Restaurants verkaufen ungesundes Essen, bieten schlecht bezahlte Arbeitsplätze und produzieren große Mengen Verpackungsmüll. Im Selbsttest kann man im Anschluss an die Führung eine kleine Jause im Restaurant einnehmen und die verzehrte Kalorienmenge anhand der aufgelegten Tablettauflagen aus Papier auf denen der Kaloriengehalt des gesamten Sortiments zu finden ist - berechnen. Ein Vergleich zum Tagesbedarf ist anzustellen. 7. Film: SUPER SIZE ME (USA, 2004, Regie: Morgan Spurlock) Unterrichtsmaterialien zum Film gibt es bei 'Kino macht Schule' als Gratis-Download: Super Size Me ist ein Dokumentarfilm des US-Regisseurs Morgan Spurlock, der McDonald s und andere Fast-Food-Ketten kritisiert und deren Produkte als wichtige Ursache für das in den USA weit verbreitete starke Übergewicht darstellt. (Quelle: wikipedia) 12