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Jugend forscht <strong>2005</strong> Woher kommt das Vitamin C im Sauerkraut? Mit abnehmendem pH-Wert, hervorgerufen durch die parallel stattfindende Milchsäuregärung, werden Nitrit-Ionen protolysiert. NO2 + H3O H2O + HNO2 Schema 2: Bildung von Salpetriger Säure aus Nitrit. Die Salpetrige Säure ist nicht beständig, sie zerfällt zu Stickstoffmonoxid NO, Salpetersäure HNO3 und Wasser: 3HNO 2 HNO 3 + 2NO + H 2O Schema 3: Zerfall von Salpetriger Säure zu Salpetersäure, NO und Wasser. Die entstehende Salpetersäure dissoziiert zu einem Proton und Nitrat, letzteres wird wieder zu Nitrit reduziert (Schema 1). Das Stickstoffmonoxid (NO) wird im Kohlendioxidstrom der Milchsäuregärung aus dem Gärtopf in die mit Wasser gefüllte Rille ausgetrieben. Dort lässt sich ein Gemisch aus Salpetriger Säure und Salpetersäure nachweisen (Schema 4). H2O + NO 2NO2 + 2NO H2O + + + NO2 O2 ½O2 Schema 4: Reaktionen der Stickoxide mit Wasser. 2HNO 2 2NO 2 2HNO 3 Aus diesem Grund muss die Rille öfter (einmal wöchentlich) geleert und mit sauberem Wasser gefüllt werden. Nach etwa sechs Wochen Gärdauer lässt sich kein Nitrit mehr in der Lake nachweisen. 2. Bildung von Milchsäure aus Glucose Die Bildung von Milchsäure lässt sich durch die Beobachtung des pH-Werts der Lake gut verfolgen. Mit mehrtägiger Verzögerung setzt dann auch die Freisetzung von Kohlendioxid ein, was man am „Blubbern“ in der Wasserrinne gut hören kann. Die zeitliche Verzögerung bei der Freisetzung von Kohlenstoffdioxid erklärt sich vermutlich aus der Löslichkeit von 5
Jugend forscht <strong>2005</strong> Woher kommt das Vitamin C im Sauerkraut? Kohlenstoffdioxid in der Lake. CO2 tritt erst aus, wenn die Sättigung erreicht ist. Dies dauert je nach Temperatur zwei bis drei Tage. Der pH-Wert ist in dieser Zeit von 6,41 auf 5,12 gefallen (vgl. Abb. 2). Die Bildung der Milchsäure lässt sich summarisch wie folgt darstellen (Schema 5): CH2OH H H OH O H H CH3C(OH)HCOOH OH OH H OH L-Milchsäure α-D-Glucose Schema 5: Verstoffwechselung von Glucose durch Milchsäurbakterien. + CO 2 + CH3CH2OH Ethanol Sie wird von Milchsäurebakterien durchgeführt, die die Energiedifferenz zwischen dem Edukt Glucose und den Produkten Milchsäure und Kohlenstoffdioxid nutzen. Die Glucosekonzentration lässt sich mit Hilfe von Teststreifen (Bayer) ermitteln. Nach 3 Wochen wurde ein Wert von mindestens 2000 mg/l (Maximalwert der Teststreifen) gemessen, und nach weiteren 4 Wochen ist die Konzentration auf 0 mg/l gefallen. Nach zweistündigem Kochen ist jedoch wieder sehr viel Glucose vorhanden. Dies erklärt sich durch die Spaltung der beim Einmachvorgang zugefügten Saccharose (Haushaltszucker) in Glucose und Fructose. 3. Verbleib des Vitamin C in der Lake Nach dem Einstampfen lässt sich mit Hilfe von Teststäbchen (Merck) der Vitamin C-Gehalt halbquantitativ schnell bestimmen. Die Farbe eines Teststreifens verändert sich bei Anwesenheit von Vitamin C und der Farbton kann dann nach 10 Sekunden mit einer Farbskala verglichen werden auf der die Vitamin C-Konzentration abgelesen werden kann. Die Abstufung geht dabei von 0 mg/l bis maximal 2000 mg/l. Es zeigte sich im untersuchten Fall, dass in der Urlake direkt nach dem Einstampfen des Weißkohls der Vitamin C-Gehalt < 50 mg/l lag. HO H OH O O H HO OH L-Ascorbinsäure HO H OH O H O O O L-Dehydroascorbinsäure Schema 6: Bildung und Reaktionen von Dehydroascorbinsäure. 5) + 2e - + 2H 6
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