Wozu werden Emulgatoren bei der Herstellung von Lebensmitteln verwendet?

Transkript

1 Naturwissenschaften - Chemie - Lebensmittelchemie - 8 Zusatzstoffe (P788700) 8.6 Emulgatoren Experiment von: Anouch Gedruckt: :8:54 intertess (Version 3.2 B24, Export 2000) Aufgabe Aufgabe Wozu werden Emulgatoren bei der Herstellung von Lebensmitteln verwendet? Prüfe die emulgierende Wirkung verschiedener Substanzen. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen. - -

2 Zusätzliche Informationen Die Begriffe emulgieren und Emulgator kennen die Schüler schon seit Beginn des Chemieunterrichts. Die Milch ist eine typische Vertreterin für diese Gemischkategorie. Margarine ist eine Emulsion aus Pflanzenfett und Wasser. Aus dieser Tatsache ergibt sich die Fragestellung, mit welchen Zusatzstoffendiese sehr stabile Emulsionen entstehen. Inhalte und Lernziele Lebensmitteln werden Substanzen mit emulgierender Wirkung zugesetz, um aus zwei nicht mischbaren flüssigen Phasen wie Wasser und Öl eine stabile Emulsion herzustellen. Emulgatoren wie Lecithin und Proteine werden u.a. zur Herstellung von Margarine, Mayonaise und Speiseeis verwendet. Methodische Anmerkungen Die Verwendung von Emulgatoren und Stabilisatoren bei der Herstellung von Lebensmitteln muss im Zutatenverzeichnis von Lebensmitteln in Fertigpackungen angegeben werden. So können die Schüler auf verschiedenen Lebensmittelverpackungen feststellen, welche Stoffe diesen Lebensmitteln zugesetzt wurden. In dem Versuch "Margarineherstellung" ist die Verwendung eines Emulgators bei der Herstellung eines Lebensmittels beschrieben. Grundlagen und Hinweise Disperse Systeme bestehen aus einer äußeren Phase und einer inneren Phase. Bei der Herstellung von Mayonaise und Speiseeis wird Öl (innere Phase) in Wasser (äußere Phase) dispergiert, und es entsteht eine Öl-in-Wasser-Emulsion. Bei der Herstellung von Margarine wird dagegen Wasser (innere Phase) in Öl (äußere Phase) dispergiert und es entsteht eine Wasser-in-Öl-Emulsion. Die Wirkung von Emulgatoren beruht auf ihrem besonderen Molekülaufbau. Sie bestehen aus einem fettliebenden (lipophilen, hydrophoben) Teil, der in der Fettphase gut löslich ist und einem wasserliebenden (polaren, hydrophilen, lipophoben) Teil. In nicht mischbaren Systemem benetzen Emulgatoren die Grenzflächen zwischen den Phasen und erleichtern so eine Feinverteilung der einen in der anderen Phase. Zur Stabilisierung von Suspensionen und Emulsionen werden häufig zusätzlich Dickungsmittel wie Johannisbrotkernmehl (E 40), Carragen(E 407), Alginate (E ), Methylcellulose (E 46) und Pektin (E 440a) bei der Hersellung von Lebensmitteln zugesetzt

3 Hinweise zur Vertiefung Viele Kosmetika und Hautpflegemittel sind Emulsionen. Auch Körperlotion und Sonnenschutzcreme sind Emulsionen. In Hobbyläden gibt es die Substanzen und Anleitungen zu deren Herstellung. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Vorbereitung Der Versuch kann auch ohne Zusatz von Sudan-III durchgeführt werden, die Bildung der Emulsionen ist dann aber weniger anschaulich. Anmerkung zu den Schülerversuchen Als Emulgatoren bzw. Dispergiermittel können für den Versuch noch andere natürlich vorkommende Substanzen wie Lecithin und Natriumcholat (gallensaures Salz), synthetisch hergestellte Fettsäureglyceride wie Mono- und Diglyceride oder tensidhaltige Lösungen wie flüssiges Spül- und Waschmittel verwendet werden. Mono- bzw. Diglyceride können durch Umesterung von Olivenöl mit Glycerin selbst hergestellt werden. H- und P-Sätze Ethanol: H225:Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar. P20: Von Hitze/Funken/offener Flamme/heißen Oberflächen fernhalten. Nicht rauchen. Sudan III: - 3 -

4 H35: Verursacht Hautreizungen. H39: Verursacht schwere Augenreizung. H335: Kann die Atemwege reizen. H34: Kann vermutlich genetische Defekte verursachen P26: Einatmen vermeiden. P302+P352: Bei Kontakt mit der Haut: Mit viel Wasser und Seife waschen. P305+P35+P338: Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. P405: Unter Verschluss aufbewahren. Gefahren Sudan-III-Lösung enthält Ethanol. Ethanol ist leicht enzündlich. Alle offenen Flammen löschen! Nach dem Abfüllen Flasche verschließen und entfernen! Entsorgung Die Lösungen können in den Abfluss gegeben werden

5 Material Material Material aus "TESS advanced Chemie Set Lebensmittelchemie, FCH" (Bestellnr ) Position Material Reagenzglasgestell, 2 Bohrungen, d = 22 mm, Holz Bestellnr Menge 2 Reagenzglas, d = 8 mm, l = 80 mm, Laborglas, 00 Stück (4) 3 Reagenzglasbürste, d = 20 mm, l = 270 mm Gummistopfen 7/22, ohne Bohrung Pipette mit Gummikappe Löffelspatel, Stahl, l = 50 mm Laborschreiber, wasserfest Schutzbrille, farblose Scheiben Chemikalien, Zusätzliches Material Position Material Wasser, destilliert, 5 l Bestellnr Menge Sudan-III-Lösung, alkohol., 250 ml Ei Speiseöl (Sonnenblumenöl, Olivenöl,...) Trinkmilch Waschpulver - 5 -

6 Für das Experiment benötigte Materialien - 6 -

7 Aufbau Aufbau Gefahren Sudan-III-Lösung enthält Ethanol. Ethanol ist leicht enzündlich. Alle offenen Flammen löschen! Nach dem Abfüllen Flasche verschließen und entfernen! Nummeriere vier Reagenzgläser von bis 4 und stelle sie nebeneinander in den Reagenzglasständer (Abb. ). Abb

8 Durchführung Durchführung Ablauf Pipettiere in die vier Reagenzgläser je 0 Tropfen Speiseöl. Gib zu dem Öl in jedes Reagenzglas vier Tropfen Sudan-III-Lösung und bis zu einer Füllhöhe von 3 cm destilliertes Wasser (Abb. 2). Abb. 2 In die Reagenzgläser 2 bis 4 gib zusätzlich die folgenden Substanzen: Reagenzglas Substanz Milch Eidotter Waschpulver Menge Füllhöhe von 3 cm Füllhöhe von 3 cm Spatelspitze Verschließe die vier Reagenzgläser (Abb. 3) nacheinander mit einem Stopfen und schüttel sie kräftig. Stelle die Reagenzgläser dann einige Minuten in den Reagenzglasständer. Prüfe wieviele Phasen sich in den einzelnen Reagenzgläsern gebildet haben. Abb

9 Entsorgung Die Lösungen können in den Abfluss gegeben werden

10 Ergebnisse Ergebnisse Notiere deine Beobachtungen und fülle Tabelle aus. Tabelle Reagenzglas Substanz Wasser Milch Eidotter Waschpulver Anzahl der Phasen nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn Siehe Tabelle

11 Reagenzglas Substanz Wasser Milch Eidotter Waschpulver Anzahl der Phasen 2 Das Speiseöl ist nach Zugabe von Sudan-III-Lösung rot gefärbt. Nach Schütteln sind alle Mischungen rot gefärbt und haben ein milchig trübes Aussehen. In Reagenzglas trennt sich die wässrige Phase schnell von der leichteren Ölphase. In Reagenzgläsern 2 bis 4 ist keine bzw. eine geringe Entmischung zu beobachten. - -

12 Auswertung Auswertung Frage Ziehe Schlussfolgerungen aus deinen Beobachtungen. Wasser und Öl sind zwei Flüssigkeiten, die nicht ineinander löslich sind (Reagenzglas ). Durch Zusatz von emulgierenden Substanzen wie Proteinen in Milch oder Lecithin im Eidotter entstehen milchig trübe relativ stabile Mischungen, sogenannte Emulsionen (Reagenzgläser 2 und 3). Tenside verbessern die Löslichkeit von Fetten in Wasser durch Herabsetzung der Grenzflächenspannung (Reagenzglas 4). Frage 2 Nenne Lebensmittel, die unter Zusatz von Emulgatoren hergestellt werden

13 Zur Herstellung von Margarine, Mayonaise, Speiseeis, feinen Backwaren, Soßen, Suppen, Cremespeisen,, Aromen, Gewürzextrakten werden häufig Emulgatoren verwendet. Frage 3 Was ist der Unterschied zwischen einer Dispersion und einer Emulsion? - 3 -

14 Eine Disperion ist eine möglichst feine Verteilung eines Stoffes in einem anderen. Beide Stoffe können keine echte Lösung bilden. Man unterscheidet folgende disperse Systeme: System äußere Phase (Dispersionsmittel) innere Phase (Dispersum) Beispiel Emulsion flüssig flüssig Miclh, Mayonaise, Margarine Schaum flüssig gasförmig Schäume aus Eiklar oder Schlagsahne Aerosol gasförmig flüssig oder fest Rauch, Nebel Suspension flüssig fest Kakaogetränk Emulsionen sind also disperse Systeme von zwei nicht ineinander löslichen Flüssigkeiten. Frage 4 Vervollständige die folgenden Aussagen.. Emulgatoren sind nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn, die aus zwei nicht mischbaren Stoffen eine nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn Emulsion herstellen. 2. Die gebräuchlichsten Emulgatoren sind nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn und nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn. 3. Milch enthält emulgierende nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn und Eidotter emulgierendes nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn.. Emulgatoren sind Lebensmittelzusatzstoffe, die aus zwei nicht mischbaren Stoffen eine stabile Emulsion herstellen. 2. Die gebräuchlichsten Emulgatoren sind Lecithin und Proteine

15 3. Milch enthält emulgierende Proteine und Eidotter emulgierendes Lecithin