Chemisch-physikalisches 3-gang-menu Teil I

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

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

„Massenerhaltung“ bei Tomaten

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

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

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

Sound-Appeal (Versuch einer Quantifizierung)

Andere Sounds beim Essen

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, http://www.das-klassische-china.de/Tee/Sammlung-chinesischer-Yixing-Kannen/geschmack.htm)

«Kaviar»

Alginat Braunalgen Bildquelle: Wikpedia

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

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: http://www.lsbu.ac.uk/water/hyalg.html

Salze der Alginate (E400 bis E405) Natriumalginat Calciumalginat mehr Ca2+ Ca2+ Eierschachtelmodell Achtung: saure Lebensmittel können die Vernetzung verhindern! Tipp: Säureregulator (Trinatriumcitrat) verwenden. Bilder: http://www.intechopen.com/books/advancing-desalination/advanced-membrane-material-from-marine-biological-polymer-and-sensitive-molecular-size-recognition-f http://www.rsc.org/learn-chemistry/resources/chemistry-in-your-cupboard/gaviscon/4 Maturaarbeit Angela Pridal 2012

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?

Einteilung der Terpene

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

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?

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.  http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umat/kochen_molekular/molekulare_gastronomie.htm Mättu: http://netapotheke.ch/DERMAPLAST-ALGINAT-Blutstillende-Watte-Glas-2-g Ein Glas Retsina oder lieber einen Ouzo?

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?

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

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

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

Vergleich Pflanze – Tier 1,2-Benzochinon Polyphenol Phenol Phenoloxidase o-Diphenol Melanin Dopachrom Dopachinon Tyrosin Dopa Tyrosinase http://www.tightrope.it/nicolaus/pathological.htm

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

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

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

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

Pektine http://www.voneinanderlernen.uni-kiel.de/typo3/index.php?id=63 http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/d26/26b.htm Thomas Vilgis: Das Molekül-Menü ISBN: 978-3-7776-2108-1

Zwiebel: Isoalliin + + Propanal H2SO4 H2S + Pyruvat + Ammoniak Temperatur Alliinase http://de.wikipedia.org/wiki/Isoalliin

Chemisch-physikalisches 3-gang-menu Teil II

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

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

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

Vergleich Pflanze – Tier 1,2-Benzochinon Polyphenol Phenol Phenoloxidase o-Diphenol Melanin Dopachrom Dopachinon Tyrosin Dopa Tyrosinase http://www.tightrope.it/nicolaus/pathological.htm

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

Myoglobin verliert O2 Hämoglobin: Struktur und 3D-Darstellung Quelle: Thomas Vilgis: Das Molekül-Menü ISBN: 978-3-7776-2108-1

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 http://www.voneinanderlernen.uni-kiel.de/typo3/index.php?id=63 http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/d26/26b.htm Quelle: http://www.seilnacht.com/nano/nano_ela.html

Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten http://www.voneinanderlernen.uni-kiel.de/typo3/index.php?id=63 http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/d26/26b.htm

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

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.

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

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. 1950 war Schluss damit, weil man Kunststoffe einfacher und billiger aus Erdöl herstellte. http://www.materialarchiv.ch/detail/14#/detail/14/kasein-formaldehyd- http://sphx.col.ynu.edu.cn/myfoodweb4/foodchemistry/david.html

Galalith (Milchstein) http://www.materialarchiv.ch/detail/14#/detail/14/kasein-formaldehyd- http://sphx.col.ynu.edu.cn/myfoodweb4/foodchemistry/david.html

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

Vergleich Tier – Pflanze β-Carotin http://de.wikipedia.org/wiki/Terpene DB einfügen

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

Frappé

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 http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2012/SM/C2SM00034B#!divAbstract http://www.slf.ch/ueber/organisation/schnee_permafrost/projekte/nestle/index_DE

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. http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2012/SM/C2SM00034B#!divAbstract http://www.slf.ch/ueber/organisation/schnee_permafrost/projekte/nestle/index_DE

Gefrierpunkt-erniedrigung Lösungen mit folgenden NaCl-Konzentrationen herstellen: 0 % 5 % 10 % 15 % 20 % Je 20 mL in einen Würfelbehälter geben In den Gefrierschrank (T = -15.5 °C) Regelmässig Temperatur messen Zeit (min) Temperatur (°C) Zeit (min)

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

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! http://www.chemie-im-alltag.de/articles/0135/index.html http://www.spiegel.de/panorama/justiz/0,1518,766116,00.html http://www.stern.de/panorama/vergiftung-von-luebecker-schuelern-in-der-tuerkei-gericht-schickt-alkohol-panscher-fuer-60-jahre-in-haft-1750192.html Ethanol / Methanol