Protokoll : Ascorbinsäurenachweis ( Biologische Schulversuche) PDF

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Protokoll Biologische Schulversuche, Praktikum, Nährstoffnachweise/ Verdauung...

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Biologische Schulversuche SoSe 20 – 03.06.2020 Funke, Tatjana Protokoll: Vitamin-C Nachweis 1. Einführung Ascorbinsäure ist ein essenzielles, wasserlösliches Vitamin. Wie auch viele andere wasserlösliche Vitamine dient dieses dem Körper hauptsächlich als Cofaktor bei

verschiedenen

chemischen

Reaktionen,

in

diesem

Fall

bei

wichtigen

Redoxprozessen. Ebenso begünstigt es die Eisenaufnahme im Darm und fungiert als hydrophiles Antioxidans. Im Gegensatz zu vielen Tieren ist unser Organismus nicht in der Lage Ascorbinsäure eigenständig zu synthetisieren, weshalb es dem Körper mit der Nahrung zugeführt werden muss. Ascorbinsäure ist in vielen Nahrungsmitteln enthalten, weshalb ein Mangel im menschlichen Organismus selten auftritt. Natürliche Quellen sind vor allem Obst und Gemüse.1 Um

den

SchülerInnen

ein

Verständnis

für

die

unterschiedlichen

Ascorbinsäurekonzentrationen in verschiedenen Lebensmitteln zu vermitteln, wird im folgenden Experiment verschiedene Obst- und Gemüseproben (Apfel, Paprika, Kartoffel, Banane) mit Kaliumpermanganat-Lösung auf ihren Vitamin C - Gehalt getestet. Vor der Durchführung des Experiments stellen die SchülerInnen folgende Hypothese über die Ascorbinsäurekonzentration aufgelistet vom höchsten zum niedrigsten auf: Ascorbinsäurepulver > Apfel > Paprika > Banane > Kartoffel > Salz. 2. Material und Methoden 2.1 Materialien 2 Holzspatel, 1 Plastikpipette, 6 Holzstäbchen, Tüpfelpalette, Papiertuch, Kaliumpermanganat-Lösung

(0,05mol/L),

Ascorbinsäurepulver,

Kochsalz,

verschiedene Lebensmittelproben (Apfel, Paprika, Banane, Kartoffel) 2.2 Methoden 1.

Gebe

jeweils

drei

Tropfen

Kaliumpermanganat-Lösung

in

sechs

Vertiefungen der Tüpfelplatte. 2. Gebe in die erste Vertiefung [1] eine Spatelspitze Ascorbinsäurepulver zur positiven Kontrolle und rühre mit einem Holzstäbchen um. Beobachte.

3. Gebe in die zweite Vertiefung [2] eine Spatelspitze Kochsalz zur negativen Kontrolle und rühre mit einem Holzstäbchen um. Beobachte. 4. Untersuche nun die Lebensmittel (Banane, Kartoffel, Apfel, Paprika) auf ihren Ascorbinsäuregehalt, indem jeweils eine kleine Menge der Proben in eine Vertiefung der Tüpfelpalette [3-6] mit Kaliumpermanganat gegeben wird.

Kaliumpermanganat wird in die Wassergefährdungsklasse 3 eingestuftZusätzlich hat es einen stark oxidierenden Charakter, welcher auf lebendem Gewebe Reizungen verursachen kann. Aus diesem

Grund sollte bei unverdünnter

Verwendung eine fachgerechte Entsorgung beachtet werden. Im Fall des vorliegenden Experiments wird schon eine stark verdünnte KaliumpermanganatLösung verwendet, weshalb das tragen von Handschuhen ausreichenden Schutz bietet und eine Entsorgung über den Hausmüll ausreichend ist.2

3. Ergebnisse 1: Ascorbinsäurepulver (positive Kontrolle) 2: Salz (negative Kontrolle) 3: Banane 4: Kartoffel 5: Apfel 6: Paprika

Abbildung 1

Die Abbildung zeigt die Beobachtungen des Experiments fünf Minuten nachdem die Lebensmittelproben zu der Kaliumpermanganat-Lösung hinzugefügt wurden. Die positive Kontrolle [1], bei welcher die dunkelviolette Kaliumpermanganat-Lösung mit dem weißen, feinen Ascorbinsäurepulver gemischt wurde, wies eine eindeutige farbliche Veränderung auf, indem es zu einer farblosen Lösung reagierte. Im Gegensatz dazu zeigte die negative Kontrolle [2] mit Salz keine farblichen Veränderungen auf und behielt den ursprünglichen dunkelvioletten Farbton der Kaliumpermanganat-Lösung. In der dritten Vertiefung der Tüpfelpalette [3] entstand nach Mischung der Banane mit der Kaliumpermanganat-Lösung eine gelb-braune Lösung. Einen etwas dunkleren Farbton nahmen die Lösungen der Tüpfelpalette mit Apfel [5] und Paprika [6] an. Die Mischung der Kaliumpermanganat-Lösung mit Kartoffel [4] reagierte zu einem dunklen Rotton.

4. Diskussion Nahrungsmittel

Durchschnittlicher Vitamin-

1: Ascorbinsäurepulver

C-Gehalt pro 100g

Farbveränderung

100.000 mg

Farblos

0 mg

Dunkelviolett

3: Banane

11 mg

Gelb-braun

4: Kartoffel

28 mg

Dunkelrot

5: roter Apfel

11 mg

Dunkelgelb-braun

140 mg

Dunkelgelb-braun

(positive Kontrolle) 2: Salz (negative Kontrolle)

6: rote Paprika

Tabelle 1

Die Farbveränderung beim Mischen der Kaliumpermanganat-Lösung mit den verschiedenen

Lebensmittelproben

verweist

auf

die Ascorbinsäurekonzentration.

Ascorbinsäure ist ein starkes Reduktionsmittel, dass heißt schwache Oxidationsmittel wie in diesem Fall Kaliumpermanganat-Lösung führen eine reversible Reaktion durch, wobei Dehydroascorbinsäure entsteht. Kaliumpermanganat wird dabei selbst reduziert. Bei einer vollständigen Reduktion, wie es bei der positiven Kontrolle der Fall war, entsteht eine farblose Lösung [1]. Beim Fehlen des Reduktionsmittels Ascorbinsäure bleibt Kaliumpermanganat in seiner ursprünglichen Form bestehen und liegt weiterhin als dunkelviolette Lösung vor. Dies konnte bei der negativen Kontrolle mit Salz [2] beobachtet werden.3 In der vierten Tüpfelpalette wurde zu der Kaliumpermanganat-Lösung Kartoffel [4] hinzugefügt. Dabei traten nur leichte Farbveränderungen auf, welches ein Indiz dafür ist, dass es nur zu einer leichten Reduktion von Kaliumpermanganat kam und somit nur wenig Ascorbinsäure vorhanden war. In der Vertiefung der fünften und sechsten Tüpfelpalette wurden die Reaktionen mit Apfel [5] und Paprika [6] beobachtet. Dabei veränderten beide Lösungen ihren Farbton zu einer dunkelgelben-bräunlichen Lösung. Die hellere Farbveränderungen deuteten auf eine stärkere Reduktion als bei der Kartoffel hin und damit einem höheren Vitamin-CGehalt. Die stärkste Farbveränderung trat bei der Reaktion mit Banane [3] auf. Diese zeigte nach der Mischung mit Kaliumpermanganat einen gelb-braunen Farbton auf, welches

nach der positiven Kontrolle auf die stärkste Reaktion und somit auf den höchsten Vitamin-C-Gehalt deutete. Vergleicht

man

die

durchschnittlichen

Ascorbinsäurekonzentrationen

der

Nahrungsmittel (siehe Tabelle 1) erscheint die Farbänderung vorerst widersprüchlich, denn danach hätte folgende Abstufung im Vitamin-C-Gehalt deutlich werden müssen: Ascorbinsäurepulver > Paprika > Kartoffel > Banane = Apfel > Salz. Jedoch darf bei der Auswertung der vorliegenden Ergebnisse nicht vergessen werden, dass es sich bei den Angaben um Durchschnittswerte handelt. Desweiteren ist Vitamin C sehr licht-, wärmeund sauerstoffempfindlich. Um den Vitaminverlust von Obst und Gemüse zu minimieren sollte es kühl und dunkel gelagert und die Lagerungszeiten kurz gehalten werden. Kartoffeln können beim

Lagern pro Monat bis 15% ihres ursprünglichen 4

Ascorbinsäuregehalts verlieren. Auch Äpfel verlieren nach einem halben Jahr die Hälfte ihres Vitamin-C-Gehalts. Zudem muss man beim Ascorbinsäuregehalt zwischen roten und grünen Äpfeln differenzieren.5 Beide verwendeten Proben wiesen schon längere und auch keine dunklen Lagerungsbedingungen auf. Paprika gehört zu einen der ascorbinsäurereichsten Nahrungsmittel. Im Experiment konnte allerdings anhand der farblichen Veränderung nur ein geringer Vitamin-C-Gehalt nachgewiesen werden. Ein Grund dafür könnte eine lange Lagerungszeit sein, welche jedoch nicht eindeutig nachvollzogen werden kann. Desweiteren hat Paprika im Vergleich zu den anderen Nahrungsmitteln einen hohen Anteil eines natürlich vorkommenden, fettlöslichen Farbstoffs Carotinoid, welcher für eine orangene bis rote Farbe verantwortlich ist. Bei der Reaktion von Paprika mit Kaliumpermanganat bleiben die Carotinoide erhalten und verfälschen somit auch das farbliche Endergebnis. Eventuell wäre bei einer vorherigen Extraktion der Carotinoide ein helleres, farbloses Ergebnis entstanden. Vergleichsweise konnte diese Interpretation bei der Banane beobachtet werden. Zwar weisen Bananen einen durchschnittlich geringeren Gehalt von Vitamin-C auf, jedoch liegt auch ein deutlich geringerer Carotinoidgehalt vor, weshalb der vorliegende Vitamin-C-Gehalt trotzdem eindeutiger nachgewiesen werden konnte. In Bezug auf die zuvor aufgestellte Hypothese war es überraschend, dass Äpfel als allgemein bekannte Vitamin-C-Lieferanten eine verhältnismäßig sehr geringe Vitamin-CKonzentration aufweisen. Grundsätzlich liegt bei SchülerInnen eine stärkere Assoziation von Obst mit Vitamin C vor als mit Gemüse. Jedoch weisen viele Gemüsesorten wie zum Beispiel Brokkoli und Rosenkohl, aber auch Kräuter wie Petersilie einen sehr hohen Vitamin-C-Anteil auf. 6 Besonders in Bezug auf eine gesunde Ernährung ist es von hoher Relevanz

den

SchülerInnen

über

Vitaminkonzentrationen

in

verschiedenen

Nahrungsmitteln zu informieren und auch wie diese schonend zubereitet werden können,

um möglichst viele für den Körper wichtige Nährstoffe bei der Nahrungszufuhr zu erhalten.

5. Quellen / Literatur 1

Ambiss

(2020).

Vitamine.

Abgerufen

am

03.06.2020,

von

https://www.amboss.com/de/wissen/Vitamine#xid=z60rnS&anker=Z1f2b7d076337a08 6cf8032ec94b59056 2

Lumitos AG. (1997-2020). Kaliumpermanganat. Abgerufen am 03.06.2020, von https://www.chemie.de/lexikon/Kaliumpermanganat.html

3

A. Schnuk (30.01.2004). Experiment des Monats Februar 2004 Ascorbinsäure. Abgerufen am 03.06.2020, von www.axel-schunk.de/experiment/edm0402.html

4

T.

Seilnacht.

Vitamin

C.

Abgerufen

am

03.06.2020,

von

https://www.seilnacht.com/Chemie/ch_ascor.html 5

G+J Medium GmbH, Geo.de. Rote oder grüne Äpfel – was ist eigentlich gesünder?. Abgerufen am 03.06.2020, von https://www.geo.de/natur/19669-rtkl-apfel-ratgeberrote-oder-gruene-aepfel-was-ist-eigentlich-gesuender

6

T.

Seilnacht.

Vitamin

C.

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https://www.seilnacht.com/Chemie/ch_ascor.html

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