Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Experimentalvortrag OC Alginate und Carrageenane AndreaOst Andrea Ost.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Experimentalvortrag OC Alginate und Carrageenane AndreaOst Andrea Ost."—  Präsentation transkript:

1 Experimentalvortrag OC Alginate und Carrageenane AndreaOst Andrea Ost

2 2 Gliederung 1.Algen – eine kleine Einführung 2.Alginat –Gewinnung –Aufbau –Eigenschaften –Anwendung 3.Carrageenan 4.Schulrelevanz

3 3 1. Algen – eine kleine Einführung Algen Definition: ein- bis vielzellige, im Wasser lebende, eukaryontische, pflanzenartige Lebewesen mit etwa Arten => unglaubliche Vielfalt! Einzeller Mehrzeller Kieselalge Schraubenalge

4 4 1. Algen – eine kleine Einführung Algen Vielzeller – ähnlicher Aufbau wie Landpflanzen (Wurzel, Spross, Blätter) älteste Pflanzen unseres Planeten betreiben Photosynthese –enorm wichtige Sauerstoffproduzenten! Verwendung: Nahrungsmittel und industriell „Wichtigster Rohstoff der Zukunft“ Riesentang

5 5 1. Algen – eine kleine Einführung Demo 1 Haptischer Vergleich

6 6 1. Algen – eine kleine Einführung Beobachtungen Landpflanze:- feste, starre Struktur - bricht bei Krafteinwirkung Alge:- flexible Struktur - sehr biegsam - glibberig, schleimig => Was verursacht diesen Unterschied?

7 7 2. Alginat Festigkeit der Landpflanzen Gerüstsubstanz: Cellulose-Moleküle => Ausbildung von Wasserstoff-Brückenbindungen

8 8 2. Alginat Zusammenlagerung zu Strängen durch H-Brücken

9 9 2. Alginat Flexibilität der Braunalgen Zellwände bestehen auch aus Cellulose Aber: Einbettung in Alginate (gelöst oder in Gelform) Was sind Alginate? Kurzdefinition:„Alginate sind Polysaccharid-Derivate, die als Strukturkomponenten in den Zellwänden von Braunalgen vorkommen.“

10 10 2. Alginat - Gewinnung Gewinnung Ernte der Braunalgen Behandlung mit verd. HCl (aq) Behandlung mit verd. Na 2 CO 3 – Lsg Ausfällen mit konz. CaCl 2 – Lsg Waschen mit verd. ethanol. HCl (aq) Fester Rückstand: Alginsäure In Lösung: Natriumalginat Fester Rückstand: Calciumalginat Fester Rückstand: Wasserhaltige Alginsäure

11 11 Aufbau Bausteine der Alginate: Verknüpfung: β-1,4- bzw. α-1,4-glycosidisch Monosaccharideinheiten pro Makromolekül: Gegenionen: Alkali- und Erdalkalimetallkationen 2. Alginat - Aufbau β-D-Mannuronat α-L-Guluronat

12 12 Was sind Uronate? Uronate sind Salze der Uronsäuren Uronsäuren entstehen aus Oxidation der endständigen CH 2 OH-Gruppe von Aldosen (min. 4 C-Atome) 2. Alginat - Aufbau D-MannoseD-MannuronsäureD-Mannuronat

13 13 Struktur der Polysaccharidmoleküle 1,4 verknüpftes β-D-Mannuronat (MM-Block) 1,4 verknüpftes α-L-Guluronat (GG-Block) 2. Alginat - Aufbau

14 14 Polysaccharidmoleküle Alternierende Sequenzen (MG- und GM-Blöcke) 2. Alginat - Aufbau

15 15 Eigenschaften Stabilisieren Emulsionen und Suspensionen Bilden Gele Physiologisch unbedenklich => als Lebensmittelzusatzstoffe zugelassen E400 Alginsäure E403 Ammoniumalginat E401 NatriumalginatE404 Calciumalginat E402 Kaliumalginat E405 Propylenglykolalginat 2. Alginat - Eigenschaften

16 16 Versuch 1 Salatsoße 2. Alginat - Eigenschaften

17 17 Salatsoße Emulsion (Öl in Wasser) Suspension (Kräuter in Öl und Wasser) 2. Alginat - Eigenschaften Kräuter Öl Wasser Entmischen Wasser Öl Kräuter

18 18 Stablisierende Wirkung des Alginats 1.Alginat erhöht Viskosität der wässrigen Phase => Kinetischer Effekt 2.Bildung von elektrisch geladenen Filmen an den Berührungsflächen Alginat: kein typisches grenzflächenaktives Molekül Polare Carboxylat-Gruppen Nicht völlig unpolarer Rest Trotzdem: Ausrichtung kommt zustande => Dispergierte Tropfen/Teilchen stoßen sich ab 2. Alginat - Eigenschaften

19 19 2. Alginat - Eigenschaften Öl-Tröpfchen/ Feststoff-Partikel Alginat-Molekül mit Polyanionencharakter

20 20 Molekulare Küche Bedient sich des Alginats und seiner Eigenschaften Ferran Adrià Spanischer Koch Eigenes Restaurant „El Bulli“ „Die magischen Gerichte sind jene, die die einen ekelhaft finden und die anderen fantastisch.“ (F. Adrià) „Ferran Adrià gilt als der innovativste, der kreativste, der verrückteste Koch auf Erden.“ (Die ZEIT) 2. Alginat - Eigenschaften

21 21 Versuch 2 Herstellung von Melonenkaviar 2. Alginat - Eigenschaften

22 22 2. Alginat - Eigenschaften Herstellung von Kaviar Gelbildung beginnt sofort beim Eintauchen der Natriumalginat-Tropfen in die CaCl 2 – Lösung Kurze Aushärtungszeit: nicht durchhärten lassen! CaCl 2 – Lösung Natrium- alginat Natriumalginat - Lösung Calciumalginat - Gel

23 23 2. Alginat - Eigenschaften Gelbildung Verantwortlich sind Polyguluronat-Sequenzen Durch Chelatisierung von Ca 2+ -Ionen Zusammenlagerung der GG-Blöcke zweier Moleküle Ca 2+ -Ionen in entstandenen Hohlräumen von 10 Sauerstoffatomen koordinativ gebunden

24 24 2. Alginat - Eigenschaften Gelbildung Schematisch Natriumalginat - SolCalciumalginat - Gel Ca 2+ - Ionen inkohärentkohärent

25 25 2. Alginat - Anwendungsgebiete Alginate Lebensmittel - industrie PapierindustrieTextilindustrie Biotechnologie Medizin PharmazieKosmetik Wasser - aufbereitung

26 26 Demo 2 Restrukturierte Paprika 2. Anwendungsgebiete

27 27 Anwendungsgebiet Pharmazie Alginat zur Herstellung eines Medikaments gegen Sodbrennen Sodbrennen Rückfluss von Magensaft in die Speiseröhre durch Fehlfunktion des Schließmuskels Magensaft: pH 0,9 bis 1,5 –Greift Schleimhaut an –Brennende Schmerzen in der Speiseröhre –Entzündungen, Geschwüre, Blutungen –Vorstufe von Krebs durch Schleimhautveränderung 2. Alginat - Anwendungsgebiete

28 28 Versuch 3 Alginatmedikament gegen Sodbrennen 2. Anwendungsgebiete

29 29 Reaktionsgleichung (exemplarisch für MM-Blöcke) 2. Alginat - Anwendungsgebiete Poly-β-D-Mannuronat Poly-β-D-Mannuronsäure

30 30 Reaktionsgleichung Entstandenes CO 2 wird im Gel mit eingeschlossen und verschafft Auftrieb! 2. Alginat - Anwendungsgebiete ↑ ↑

31 31 2. Alginat - Anwendungsgebiete VorteileNachteile Wirksamer Schutz vor Reflux (mech. Barriere) Kein optimaler Schutz in der Nacht Keine Nebenwirkungen Einnahme nach dem Essen Schnelle Wirkung Langanhaltender Schutz Alginatmedikament „verschließt“ Mageneingang

32 32 Anwendungsgebiet Medizin Zahnmedizin nutzt Alginat für Zahnabdrücke Dentalabdruckmasse auf Alginat- Basis seit 1942 auf dem Markt Einfache Handhabung (Anrühren mit Wasser) Kurze Wartezeit durch schnelle Gelbildung Gesundheitlich unbedenklich Keine Schleimhautreizung Kostengünstig Inhaltsstoffe: Alginat, CaSO 4. H 2 O, Na 4 P 2 O 7, ZnO, Kieselgur 2. Alginat

33 33 Versuch 4 Dentalabdruck 2. Anwendungsgebiete

34 34 Reaktionsgleichungen Verzögerung der Ca 2+ – Freisetzung durch den Retarder Kontrollierte Bildung des Calciumalginat – Gels pH- Modifikator ZnO 2. Alginat - Anwendungsgebiete ↓

35 35 Anwendungsgebiet Medizin Wundauflagen aus Calciumalginat - Fasern Herstellung: Einbringen von Na-Alginat durch feine Düsen in ein CaCl 2 -Bad, Verweben der Fasern Zur Behandlung von nässenden/blutenden Wunden Fasern nehmen Wundflüssigkeit auf und quellen Austausch der Calcium- durch Natrium-Ionen Durch Gemisch von Alginat-Sol und -Gel ideales Milieu für Heilung Kein Verkleben mit der Wunde Leichtes Entfernen 2. Alginat - Anwendungsgebiete

36 36 Wundauflagen aus Calciumalginat - Fasern 2. Alginat - Anwendungsgebiete Gelbildung Hydrophile Ca- Alginat-Fasern Quellvorgang

37 37 Demo 3 Alginat – Wundauflage 2. Anwendungsgebiete

38 38 Nachweis des Alginats in der Wundauflage 1. Schritt 2. Alginat - Anwendungsgebiete Alginsäure - Gel Calciumalginat - Gel

39 39 Nachweis des Alginats in der Wundauflage 2. Schritt 2. Alginat - Anwendungsgebiete Alginsäure - Gel Alginat - Lösung ↑

40 40 Nachweis des Alginats in der Wundauflage 3. Schritt 2. Alginat - Anwendungsgebiete Alginat - Lösung Calciumalginat - Gel

41 41 Anwendungsgebiet Biotechnologie Immobilisierung von Biokatalysatoren –Biokatalysatoren werden „[...] unter Erhalt ihrer Aktivität [...] mit chemischen und/oder physikalischen Methoden [...] in einem definierten Raumbereich so festgehalten [...], daß Mehrfachverwendung bzw. Dauereinsatz möglich wird [...]“ (Gomoll/Berger 1994, S. 449). Matrixeinschluss in Calciumalginat – Gel Engmaschig genug, um Auswaschung zu verhindern Diffusion von Substrat und Reaktionsprodukt nahezu unbehindert 2. Alginat - Anwendungsgebiete

42 42 Anwendungsgebiet Biotechnologie Immobilisierung von Hefe-Zellen 2. Alginat - Anwendungsgebiete Alginat - LösungCalciumalginat - Gel

43 43 Versuch 5 Schaumweinherstellung 2. Anwendungsgebiete

44 44 2. Alginat - Anwendungsgebiete Saccharose β-D-Glucopyranose (32%) β-D-Fructofuranose (16%)β-D-Fructopyranose (34%) α-D-Glucopyranose (18%) [Invertase]

45 45 2. Alginat - Anwendungsgebiete α-D-Glucose Glykolyse Pyruvat Pyruvat- Decarboxy- lase Alkohol- Dehydrogenase

46 46 2. Alginat - Anwendungsgebiete Hefe, 37°C Gesamtgleichung: ↑ Nachweis von Kohlendioxid: ↓

47 47 2. Alginat - Anwendungsgebiete Anwendungsbeispiele Flaschengärung –Abtrennung der Hefe nach Gärung aufwendig –Alginatperlen leicht abtrennbar, keine Trübung Behandlung von Diabetes –Insulinproduzierende Inselzellen in Mikrokapseln –Immobilisation bietet Schutz vor Angriff durch körpereigene Immunzellen –Ende der täglichen Insulin-Injektionen (?)

48 48 Carrageenan Polysaccharid – Derivat Gewinnung aus Rotalgen Eigenschaften: –Stabilisator –Gelbildner Einsatzbereiche: –Lebensmittelindustrie (E 407) –Kosmetikindustrie –Pharmaindustrie 3. Carrageenan Chondrus crispus Irish Moss

49 49 Aufbau Alternierende Copolymere vom Typ (AB) n Viele Carrageenan-Typen (hauptsächlich ι, κ, λ) 3. Carrageenan Baustein A Baustein B β-D- Galactose- Sulfat α-D- Galactose- Derivat

50 50 Versuch 6 Nachweis von Carrageenan in Lebensmitteln 3. Carrageenan

51 51 3. Carrageenan türkisblauviolett

52 52 Hessischer Lehrplan G8 10 G Alkanole – alkoholische Gärung GK 11.2 Kohlenstoffchemie II (Polysaccharide) Korrelation Struktur und Eigenschaft LK 11.2 Kohlenstoffchemie II (Gerüststoffe, nachwachsende Rohstoffe) LK 12.1 Katalysatoren/ Enzymkinetik GK/LK 12.2 Grenzflächenaktive Stoffe, Nahrungsmittel, Umweltchemie 4. Schulrelevanz


Herunterladen ppt "Experimentalvortrag OC Alginate und Carrageenane AndreaOst Andrea Ost."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen