Chemisch-physikalisches 3-gang-menu

Präsentation zum Thema: "Chemisch-physikalisches 3-gang-menu"—  Präsentation transkript:

1 Chemisch-physikalisches 3-gang-menu
Teil I

2 Themen Teil I Physik (Bio-)chemische Strukturen
Lautstärke bei Knäckers Emulsionen und Ouzo Bubbles und 3D-Strukturen Kartoffeln und 3D-Strukturen Kartoffeln und enzymatische Bräunung Tomaten und Isoprenoide Zwiebeln und enzymatische Schwefelsäuresynthese Auberginen und enzymatische Bräunung Fleisch und Myoglobinstuktur Bechamel und nicht-Newtonsche Flüssigkeit Bechamel und Protein-Denaturierung Bechamel und Polymerisation Retsina und Isoprenoide Eis und Kältemischungen Kaffe und Lyophilisierung Metaxa und Destillation (Ethanolsynthese) Teil I Physik (Bio-)chemische Strukturen Enzymatische Reaktionen Teil II

3 Einkaufen Einkaufstüten packen: Wohin mit den Tomaten,
Eiern und Yoghurtbechern?

4 „Massenerhaltung“ bei Tomaten

5 Warum essen wir? Unterhaltung Social Event Ernährung Vorspeise Dessert
Hauptgang Social Event Ernährung

6 Die Vorspeise als Sinneserlebnis
"Aktivität" bezeichnet das Erlebnis beim Zubeissen, also Lautstärke und Dynamik. "Animation" meint den Wohlfühlfaktor beim Beissen, Kauen, Weiteressen. "Ältere Menschen können hochwertige Gebäcke eher noch mit Sahne und Butter, guten Zutaten und harmonischen Klangbildern in Verbindung bringen. Junge Menschen hingegen haben eher knackige Chips oder Bonbons im Hintergrund als Basis ihrer Präferenz.« Steffen Weise, Produktentwickler Bahlsen-Gruppe, Hannover

7 Die Vorspeise als Sinneserlebnis
Beschreiben Sie die "Aktivität" und die "Animation" der folgenden vier Produkte: Käsesticks Crisprolls Graneo Multigrain Snaks Paprika Chips

8 Sound-Appeal (Versuch einer Quantifizierung)

9 Andere Sounds beim Essen

10 Andere Sounds beim Essen
Man kann das Geschmacksempfinden allerdings auch mit einfachen Mitteln steigern: durch längeres Kauen und intensives Bewegen im Mund lösen sich mehr Duftmoleküle, so dass zusätzliche Riechreize entstehen. Und so erhalten selbst Schlürfen und Schmatzen, zwei kulturell bei uns verpönte, aber z.B. in China völlig übliche Essensgewohnheiten, durchaus ihre gustatorische Rechtfertigung: Beides intensiviert durch erhöhten Luftaustausch im Nase-Rachenraum deutlich die Geschmackswahrnehmung. (Quelle:  Matthias Claus,

11 «Kaviar»

12 Alginat Braunalgen Bildquelle: Wikpedia

13 Alginat (Aufbau) Alginat D-Glucose -D-Mannopyranose D-Mannose
L-Gulose -L-Gulopyranose 1 4 Alginat Mannuronsäure Guluronsäure

14 Salze der Alginate (E400 bis E405)
1 4 Na+ GG-, GM- und GM-Blöcke möglich Zick-Zack-Struktur vor allem bei den GG-Blöcken Unteres Bild:

15 Salze der Alginate (E400 bis E405)
Natriumalginat Calciumalginat mehr Ca2+ Ca2+ Eierschachtelmodell Achtung: saure Lebensmittel können die Vernetzung verhindern! Tipp: Säureregulator (Trinatriumcitrat) verwenden. Bilder: Maturaarbeit Angela Pridal 2012

16 Apéro Im alten Griechenland wurde Wein in Schläuchen aus Ziegenfell oder in Amphoren aufbewahrt, die mit nicht polymerisierende Harzen (resins) und elastisch viskosen Flüssigkeiten (pitches) abgedichtet waren. Das beeinflusste nicht nur das Aroma des Weins, sondern machte ihn auch haltbarer. Heute wird dem Retsina während der Gärung Harz in kleinen Stückchen zugegeben, um ein vergleichbares geschmackliches Ergebnis zu erzielen. Während früher ein Harzanteil um die 5% (bis zu 7,5%) üblich war, ist seit den 60er Jahren des 20. Jahrhunderts Retsina mit einem geringeren Harzgehalt von 1 bis 2% zunehmend anzutreffen. Das Harz wird erst beim ersten Abstich entnommen. Zur Retsinaherstellung wird das Harz der einheimischen Baumarten Kalabrische Kiefer (Pinus brutia) oder Aleppo-Kiefer (Pinus halepensis) verwendet. Ein Glas Retsina oder lieber einen Ouzo?

17 Einteilung der Terpene

18 Biosynthese von Terpenen*
Steroidhormone, Cholesterin… Thujon Sesquiterpenlactone (Absinthin) IPP Acetyl-CoA DMAPP IPP Mevalonatweg * Lynen/Bloch, Nobelpreis 1964

19 Apéro Pythagoras, bekannt als großer Mathematiker, beschrieb den Anis als Kraut gegen Blähungen und zur Anregung des Appetits. Anethole, Hauptinhaltsstoffe von Anis und Fenchelöl Gruppe der Phenylpropanoide, welche neben Terpenen den die Hauptbestandteile ätherischer Öle sind. Die Biosynthese verläuft analog derjenigen von phe (Shikimisäure-Biosynthese) Ein Glas Retsina oder lieber einen Ouzo?

20 Apéro Thujon ist ein Bestandteil des ätherischen Öls des Wermuts, das für die Absinthherstellung verwendet wird. Die schädlichen Auswirkungen, die während des Höhepunkts der Absinth-Popularität im 19. Jahrhundert in Frankreich zu beobachten waren und zu denen unter anderem Schwindel, Halluzinationen, Wahnvorstellungen, Depressionen, Krämpfe, Blindheit sowie geistiger und körperlicher Verfall gehörten, wurden auf diese Substanz zurückgeführt. Thujon ist ein Nervengift, das in höherer Dosierung Verwirrtheit und epileptische Krämpfe (Konvulsionen) hervorrufen kann.  Mättu: Ein Glas Retsina oder lieber einen Ouzo?

21 Louché-Effekt Öle, die bei Anisschnäpsen viel Anethol enthalten, lösen sich in Alkohol, aber nicht oder kaum in Wasser, vielmehr entsteht mit den hydrophoben ätherischen Öle eine Öl-in-Wasser-Emulsion, in der hydrophobe Ölteilchen von Wasser umgeben sind. An den Grenzflächen zwischen Wasser und Öltröpfchen wird das Licht gestreut (Tyndall-Effekt), was die milchig-weiße Trübung hervorruft. Ein Glas Retsina oder lieber einen Ouzo?

22 Kartoffeln werden braun
Kartoffeln raffeln Überschichten mit CaCl2 • 6 H2O NaCl Wasser Wasser immer wieder abdekantieren 75 Minuten bei RT Foto Wasser CaCl2 • 6 H2O NaCl

23 Kartoffeln werden braun
Kartoffeln raffeln Überschichten mit 2 M Essigsäure Eisessig Wasser Lösungen nach 5 Minuten abdekantieren 180 Minuten bei RT Regelmässig rühren Foto Kontrolle Wasser 2 M Essigsäure Eisessig

24 Kartoffelsaft wir wieder gelb
+ - Filtrat Kartoffeln raffeln Wenig Wasser dazu 80 Minuten bei RT Regelmässig rühren Filtrieren Lösungen auf 2 Bechergläser aufteilen Zu einer Lösung wenig Ascorbinsäure (Vitamin C) geben

25 Vergleich Pflanze – Tier
1,2-Benzochinon Polyphenol Phenol Phenoloxidase o-Diphenol Melanin Dopachrom Dopachinon Tyrosin Dopa Tyrosinase

26 Polyphenol wird aufgebrochen
Bräunung rückgängig Ascorbinsäure Dehydroascorbinsäure Oxidation 2 H• Polyphenol wird aufgebrochen

27 Pektine Wasser NaCl CaCl2 Essig Kartoffeln rüsten
Gleich grosse Stücke schneiden 20 min Kochen in: Dest. Wasser 1 M NaCl 1 M CaCl2 2 M Essigsäure Wasser abschütten Aufschneiden Variante: Kartoffeln vorher über Nacht in der Lösung baden Wasser NaCl CaCl2 Essig

28 Pektine Kartoffeln rüsten Gleich grosse Stücke schneiden
20 min Kochen in: Dest. Wasser 1 M NaCl 1 M CaCl2 2 M Essigsäure Wasser abschütten Aufschneiden Variante: Kartoffeln vorher über Nacht in der Lösung baden Druck messen

29 Pektine Federwaage (N) Grundrezept Variante H2O 1.4 1.6 NaCl 2.4 CaCl2
Kartoffeln rüsten Gleich grosse Stücke schneiden 20 min Kochen in: Dest. Wasser 1 M NaCl 1 M CaCl2 2 M Essigsäure Wasser abschütten Aufschneiden Variante: Kartoffeln vorher über Nacht in der Lösung baden Druck messen Federwaage (N) Grundrezept Variante H2O 1.4 1.6 NaCl 2.4 CaCl2 7.0 9.1 Essigsäure

30 Pektine http://www.voneinanderlernen.uni-kiel.de/typo3/index.php?id=63
Thomas Vilgis: Das Molekül-Menü ISBN:

31 Zwiebel: Isoalliin + + Propanal H2SO4 H2S + Pyruvat + Ammoniak
Temperatur Alliinase

32 Chemisch-physikalisches 3-gang-menu
Teil II

33 Themen Teil I Physik (Bio-)chemische Strukturen
Lautstärke bei Knäckers Emulsionen und Ouzo Bubbles und 3D-Strukturen Kartoffeln und 3D-Strukturen Kartoffeln und enzymatische Bräunung Tomaten und Isoprenoide Zwiebeln und enzymatische Schwefelsäuresynthese Auberginen und enzymatische Bräunung Fleisch und Myoglobinstuktur Bechamel und nicht-Newtonsche Flüssigkeit Bechamel und Protein-Denaturierung Bechamel und Polymerisation Retsina und Isoprenoide Eis und Kältemischungen Kaffe und Lyophilisierung Metaxa und Destillation (Ethanolsynthese) Teil I Physik (Bio-)chemische Strukturen Enzymatische Reaktionen Teil II

34 Auberginen werden braun
Auberginen schneiden Überschichten mit: 1 M Essigsäure 1 M NaCl CaCl2 • 6 H2O 15 min bis 3 h stehen lassen Essigsäure NaCl CaCl2 Kontrolle

35 Auberginen werden braun
Auberginen schneiden Schale abschneiden Überschichten mit: Eisessig Kontrolle 15 min Kontrolle Eisessig

36 Vergleich Pflanze – Tier
1,2-Benzochinon Polyphenol Phenol Phenoloxidase o-Diphenol Melanin Dopachrom Dopachinon Tyrosin Dopa Tyrosinase

37 Farbe von Fleisch Kontrolle 0.5 % H2O2 5 % H2O2
Trutenfleisch in Stücke schneiden 15 min in folgende Lösungen legen: 154 mM NaCl H2O2 (0.5 %) H2O2 (5 %) Waschen Weisses Hühnerfleisch: keine Bewegung

38 Myoglobin verliert O2 Hämoglobin: Struktur und 3D-Darstellung Quelle:
Thomas Vilgis: Das Molekül-Menü ISBN:

39 Saucen – flüssig oder fest?
Newton’sche Flüssigkeit: lineares, unelastisches Fliessverhalten Charakteristik: Viskosität Beschreibung: Gleichung von Navier-Stockes Nicht-Newton’sche Flüssigkeit: verändern ihr Fliessverhalten (Viskosität) durch Kräfte von aussen Quelle:

40 Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten

41 Denaturierung und Renaturierung
Ein Teil Eiklar mit ca. 4 Teilen Leitungswasser verdünnen und mit Glasstab umrühren Lösung durch eine dünne Schicht Watte filtrieren Lösung im Becherglas unter umrühren erhitzen, bis sie trübe wird VORSICHT: nicht so lange erhitzen, bis die Eiproteine ausflocken

42 Denaturierung und Renaturierung
Reagenzglas 1: vorsichtig einige Sekunden über kleiner Flamme erhitzen. Reagenzglas 2: Zugeben von 1 Pipette 20%ige Salzsäure. Reagenzglas 3: Zugeben von 1 Pipette konz. Ammoniumsulfatlösung (100 g und 200 mL Wasser). Reagenzglas 4: Als Kontrolle zum Vergleich unverändert belassen. Reagenzgläser 2 und 3: Nach ca. 2 Minuten mit der doppelten Menge dest. Wasser verdünnen. Reaktion protokollieren.

43 Optimale Bedingungen Proteine behalten ihre 3-dimensionale Struktur nur unter physiologischen Bedingungen Änderungen (pH, Temperatur, Salzkonzentration) denaturieren das Protein Gewisse Änderungen können rückgängig gemacht werden

44 Galalith (Milchstein)
Herstellung über Polykondensation aus dem Milchkasein und Formaldehyd. Aus 100 l Magermilch lassen sich bis zu 2.9 kg Kunststoff herstellen. αS1 (daneben: αS2, β, κ) / phe-tyr-pro-glu-leu-phe By the way… Das ist nicht nur ein lustiges Experiment, sondern hatte früher einen ganz praktischen Nutzen: Einer der ersten Kunststoffe wurde aus Milcheiweiß gemacht. Man nannte das "Kunsthorn" oder "Milchstein" («Galalith») und fertigte daraus zum Beispiel Knöpfe, Kämme und Isoliermaterialien für elektrische Leitungen – so wurde tatsächlich Plastik aus Milch gemacht! Aber ab ca war Schluss damit, weil man Kunststoffe einfacher und billiger aus Erdöl herstellte.

45 Galalith (Milchstein)

46 Carotinoide Peperoni rot Peperoni grün Peperoni gelb Mais Spinat Tomate Karotte β-Carotin Extraktion der Blattfarbstoffe mit Aceton, Ethanol oder Pentan Filtrieren DC auf Kieselgel; Laufmittel: Petrolbenzin (40 – 60 °C) : 2-Propanol = 9 : 1

47 Vergleich Tier – Pflanze
β-Carotin DB einfügen

48 Vergleich Tier – Pflanze
Steroide Squalen Isopren Squalen Kautschuk Carotinoide Campher Citronellol Geraniol

49 Frappé

50 Eis und Eis Glace Schnee
Schicht: 2.4 x 2.4 x 0.18 mm Schicht: 2.4 x 2.4 x 0.18 mm

51 Eis und Eis Glace Schnee
Kristallwachstum wird am stärksten durch die Amplitude des Temperaturzyklusbeeinflusst , wobei die Vergröberung der Luftbläschen von der Dauer des Warmzyklus abhängt.

52 Gefrierpunkt-erniedrigung
Lösungen mit folgenden NaCl-Konzentrationen herstellen: 0 % 5 % 10 % 15 % 20 % Je 20 mL in einen Würfelbehälter geben In den Gefrierschrank (T = °C) Regelmässig Temperatur messen Zeit (min) Temperatur (°C) Zeit (min)

53 Metaxa destillieren Lactat (2 mal 3 C) Cori-Zyklus Glycerinaldehyd-
3-phospaht (2 mal 3 C) Acetyl-CoA + CO2 (2 mal 2 C und 2 mal 1 C) Glucose (6 C) Pyruvat (2 mal 3 C) Acetaldehyd Ethanol + CO2 (2 mal 2 C und 2 mal 1 C) Destillat anzünden. Idee: da steckt noch viel Energie drin! Ethanol

54 Acetaldehyd / Formaldehyd
Metaxa destillieren Lactat (2 mal 3 C) Cori-Zyklus Glycerinaldehyd- 3-phospaht (2 mal 3 C) Acetyl-CoA + CO2 (2 mal 2 C und 2 mal 1 C) Glucose (6 C) Pyruvat (2 mal 3 C) Acetaldehyd / Formaldehyd Ethanol + CO2 (2 mal 2 C und 2 mal 1 C) Destillat anzünden. Idee: da steckt noch viel Energie drin! Ethanol / Methanol