Konservierung von Lebensmitteln

1. Konse rvieru ng von l ebensmitteln1 von 28Konservierung von LebensmittelnDr. Lutz Stäudel, Kassel und Prof. Dr. H. Wöhrmann, KasselN iveau: Sek. 11Dauer: 6 UnterrichtsstundenD er Beitrag enthält Materialien für:V Offene UnterrichtsformenV Fachübergreifenden UnterrichtV VertretungsstundenV SchülerversucheV LehrerversucheHintergrundinformationDie Konservierung von Lebensmitteln und anderen Gegenständen - Körpern, Häutenund Fellen wie auch Gebrauchsgegenständen - begleitet die Menschheit seit Anbeginn.Konservieren kann verstanden werden als eine spezifische menschlicheVerhaltensweise,dem Verfall von Stoffen und Strukturen bewusst und praktisch die Kenntnis von der Haltbarmachungentgegenzusetzen. Schon in der Urzeit schufen sich die Menschen mit einfache n Techniken (Trocknen, Räuch ern, Beizen, Gerben) Nahrungsvorräte und Kleidung,die eine Bes iedlung unwirtlicher Zonen überhaupt erst ermöglichten.Heute stellen die Konservierungstechniken, alte wie neue, einen unverzichtbaren Faktorder Wirtschaft dar: Die örtliche Trennung von Produktion und Konsum, die Entwicklungvon Ballungszentren mit umfassenden, differenzierten Bedürfnissen (der Ernährung),der internationaleWarenaustausch usw. machen die Ko nservierung bei der Mehrzahl derProdukte zu einem notwendigen Verarbeitungsschritt.Dazu ist nicht immer ein chemisches Verfahren - im engeren Sinn - notwendig, wie amBeispiel schnell deutlich wird: Nudeln etwa werden durch einfachesTrocknen haltbar undmarktfähig gemacht. Umgekehrt lässt sich zeigen, dass Konservieren stets etwas mitChem ie - im w eiteren Sinn - zu tun hat. Ob bei der Marmeladeherstellung durch hoheZuckerkonzentration das Wachst um von Mikroben verhindert wird oder beim Salzendu rch Wasserentzug, in jedem Fall findet eine chemische Veränderung der betreffendenStoffe statt m it dem Ziel, Verderb durch Ausbreitung von Bakterien oder Pilzen zu verhindern.Di e modern en chemischen Konservierungsverfahren stellen unter diesem Blickwinkeleine m ehr oder weniger gezielte Ergänzung der klassischen Methoden dar, wenn sichauch gezeigt hat, dass die Behandlung von Lebensmitteln mit Chemikalien zuKonservierungszwecke n nicht immer unproblematisch ist. Lange benutzte Substanzenwie Propionsäure mussten wegen objektiver Gesundheitsgefahren verboten werden,und die meisten der w ährend der letzte n 100 Jahre vorgeschlagenen chemischen Konservierungshilfsmittel gelangten aus dem gleichen Grund nie zur breiten Anwendung.Aber nicht nur historisch ist das Thema Konservierung von Lebensmitteln interessant: ImZuge der Öffnung des EG-Binnenmarktes und der Vereinheitlichung bestehender Vorschriftenfindet seit En de der SOer Jahre eine heftige Auseinandersetzung um die jüngsteKonservierungsmethode statt, die Behandlung mit Gammastrahlung aus radioaktivenPräpa raten. Und auch Stoffe wie Parabene oder Benzoate gerieten jüngst wieder untergesundheitlichen Gesichtspunkten ins Blickfeld der Öffentlichkeit.11tHHinweise zur D idaktik und MethodikDer Einstieg in die komplexe Problematik der Lebensmittelkonservierung kann mithilfeeines Brainstormings erfolgen. Die Ergebnisse können mithilfe einer Mindmap festgehalten werden (M 1). An hand der Experimente erfahren die Schülerinnen und Sch ülerGrundsätzliches überVerderb und Konservierung. Sie lernen dabei, dass die beinahe allgegenwärtigenBakterien und Schimmelpilze die schlimmsten Feinde unserer Nahrungsmittelsind, da sie oft schon nach w enigen Tagen Gärung, Schimmel, Fäulnis und Verwesunghervorru fe n.RAAbits Chemie

•2 von 28 1. Konservierung von LebensmittelnDas Trock n en wird als eine der ersten Konservierungsmethoden der Menschheitsgeschichtean praktischen Beispielen vorgestellt. Seine Wirksamkeit beruht darauf,dass Bakterien zu etwa 85 % aus Wasser bestehen und nur gelöste Nahrung aufnehmenkönnen. Da sie in trockener Umgebung nicht gedeihen können, wird der Verderb durchdie Austrocknung der Nahrungsmittel verhindert. Hierbei genügt es, den Wassergehaltdes Lebensmittels auf 4 % zu senken.Salzen . Pökel n und Zu ckern: Diese Methoden, das erfahren die Schülerinnen undSchüler auch in einem Modellversuch, wirken auf osmotischem Wege auf Bakterien austrocknend.Salzen und Pökeln werden vor allem bei Fleisch und Fischen an gewendet,während durch Zuckern insbesondere Marmeladen, Gelees und Kondensmilch haltbargemacht werden.Säuern und Schwefeln: Diese Anwendung von Chemikalien zum Abtöten vonBakterien wird zunächst am Beispiel von Ameisensäure und Milchsäure aufgezeigt. HistorischeExperimente belegen, dass bereits bei Griechen und Römern Essig sowie Ameisensäure- als Bestandteil des Honigs - zur Konservierung eingesetzt wurde. Ameisensäurewird im Lehrerversuch in Honig nachgewiesen.Die Bedeutung der Milchsäure können die Schülerinnen und Schüler bei der Untersuchungvon Kefir erforschen. Außerdem können sie analytisch die Rückstände vonSchwefel im Trockenobst nachweisen.Die modernen Konservierungsst offe und Antioxidantien: Benzoesäure wirkt durchVerhinderung der alkoholischen Gärung konservierend; sie wird in Erfrischu ngsgetränkennachgewiesen. Schließlich wird als natürliches Antioxidationsmittel Vitamin Ebehandelt. Hier können die Schülerinnen und Schüler Speiseöl untersuchen.11tHHinweise für fachübergreifendes ArbeitenVom Th ema Konservierung ausgehend können Verbindungen zu einer ganzen Re ihe vonFächern bzw. Fachgebieten geknüpft werden:Die Era rbeitung der geschichtlichen Entwicklung fördert das Verständnis für dengeg enwärtigen Alltag mit seinen Problemen und Möglichkeiten und setzt ihn inBeziehung bzw. Kontrast zu den Bedingungen des Lebens und Wirtschaftens frühererZeiten. Inhaltliche Stich punkte: Bedeutung des Pökelns für Salzhandel; Konserven ermöglichtenlange Wanderungen (z.B. Völkerwanderung, Kreuzzüge, Kriege); Entstehungneuer Berufe; Wissenschaftsentwicklung.- Für ein Verständnis der Konservierung sind u.a. biologische und medizinischeFragen relevant, z.B.: Was sind Mikroorganismen?Wie ist eine Zelle aufgebaut? Und:Was bedeutet Cancerogenität?- Politik:Wirtschaftliche Bedeutung der Konservierung, Handel, Handelswege, Märkte;Rechtsvorschriften sowie deren Kon trolle; welche Kontrollinstanzen sieht der Gesetzgebervor?- Religion, Kunst: Rituelle Bed eutung von bestimmten Nahrungsmittel-Behan dlungstechniken;zeitgenössische Darstellungen und ihre Aussage.- Geografie: Regionale Abhängigkeit bestimmter Konservierungsmethoden.- Sp rachlicher Bereich:Textanalyse; Übersetzung fremdsprachiger Rezepte usw.Int ernetwww.zusatzstoffe-online.deAuf diese r Seite hat die Verbraucher-Initiative die Lebensmittelzusatzstoffe zusam mengestellt. Man hat verschiedene Suchmöglichkeiten: entweder über die Stoffklasse, die E­Nummer oder eine Vo lltextsuche. Als Suchergebnis erhält man eine detaillierte Beschreibung des Zusatzstoffes mit Angaben zu Eigenschaften, Herstellung, Zulassung,Verwendung, Sicherheit sowie Querverweisen zu verwandten Substanzen.RAAbits Chemie

1. Konservierung von Lebensmitteln 3 von 28MaterialübersichtM 1AbDie Konservierung von lebensmitteln im ÜberblickM2SV:'"l V: 5min1) 0: 20 minWie kann die Bräunung beim Apfel verhindert werden?o 1 Apfel 0 1 Messero Essig 0 S Uhrgläser oder Petrischaleno Vitamin-C-Lösung 0 Reagenzgläsero Natriumsulfit-lösung 0 1 Becherglaso , ArmbanduhrM 3SV, T l(') V:5 min.~) 0: 20 min+' WocheWartezeitDie Kartoffelchips der Inkaso Kartoffeln(eine mittelgroße Kartoffelergibt etwa 7 g Chips)o 1 Messero 1 Gefrierdoseo Trockenschranko Gefrierschranko Alufolieo Papierhaush altstücherM4svQ) V: 10 mint:; 0: 20 min+' WocheWartezeitWie schnell verderben lebensmittel?Kartoffeln 0o Kartoffelchips {ggf. aus M 3) 0o Apfel 0o getrocknete Apfelringe 0trockenes Brot 0o dest. Wasser, MesserSchneidebren6 Petrisch alenwasserfester StiftParafilm (oderTesafilm)M 5M 6AbSVDer Mann im SalzWieso werden lebensmittel gesalzen?, V: 5 min1 0: 90 min+ 1-2TageWartezeitM7 SV!' V: 5 min~ D: 20 min+ 2 WochenWartezeit0 3 Eier o 6 Bechergläser (600 ml)0 600 ml Salzsäure (c "" 3 molfl) o 1 Löffel0 300 ml konzentrierte o Sch utzbrilleKochsalz-Lösung0 300 ml physiologischeKochsalz·Lösung (0,9 %)0 300 ml des!. WasserDas Pökeln von Fleisch0 Pökelsalz: NaCI mit OA % NaN0 2 o 3 Bechergläser (1000 ml)0 Wasser o Frisch ha ltefolie0 2 Fleischstücke ä 200 g o WaageII/HM 8M 9SV, Tx(!) V: 5 m inQ) D: 2 hAbRömische Brombeeren - konservieren mit Zuckero 1 I rote rTra ubensaft 0 Haushaltsfolieo 500 g frische Brombeeren 0 Herd mit mehreren Kochstellen oder(ersatzweise gefrorene Beeren) Dreifüße m it Keram ikplattenund Bunsenbrennerno KochtopfSiebo Schüsselo Holzlöffelo 2 Bechergläser (SOO ml)o 1 Becherglas {l000 ml)Konservieren mit HonigRAA bits Chemie

•4 von 281. Konservierung von LebensmittelnM 10 LV(!) V:15min(!) D: 90 minIst Honig sauer oder süß?o 50 9 Honigo desto Wassero 2 gWeinsäureo Siedesalzo Eiso ammoniaka lische Sil bernitratlösungo 2 gewinkelte Glasrohreo Gummischlaucho Siedesteineo Plastikschüsselo Reagenzglaso Reagenzglasständero Tropfpipette mit HütchenWasserdampfdest illat ionsapparatur:o 3 Stativeo 3 Doppelmuffeno 3 Stativklemmeno 2 Bunsenbrennero 2 Dreifüße m it Keram ikpl atteo Laborständer(j 2 Standrundkolben (500 ml)D Erlenmeyerkolben (100 ml)mit SchliffD LiebigkühlerD 2 WasserschläucheD doppelt durchbohrter GummistopfenD QuickfithülseD GlasstopfenD 3 FedernM 11 SV(!) V: 5 min(!) D: 15 minWelche Säure enthält Kefir?D konz . lod-Kaliumiodidlösung(20 9 KI, 10 9 12,80 ml H20)D 10%ige NaOHDeinige EL KefirD 1 Erlenmeyerkolben (50 ml)D 1 Glastrichter[I 1 großes Reagenzglas[I Pipette mit HütchenD 1 VollpipeneD 1 PeleusballD VerbandsmullD SchutzbrilleII/HM 12 SV(!) V: 5 minC9 D: 10 minM 13 SV(!) V: 10 min(!) D: 30 minWas machtTrockenfrüchte haltbar?o lod-Stärke-Papie rD Bun senbrenn er(ev. selbst hergestellt)D Dreifuß mit Kera mikplan eD Trockenfrü chteD Erlenmeyerkolben (250 ml)D destilliertes Wassermit passendem Gu m mistopfenWarum hat Benzoesäure eine konservierende Wirkung ?D 15 g TraubenzuckerD 2 Erlenmeyerkolben 100 mlD 20 9 HefeD 2 Erlenmeyerkol ben 50 mlD Calciumhydroxid (CalOH)) D 1 ErlenmeyerkOl ben 200 m)D 0,1-0,2 gBenzoesäureD 2 durchbohrte GummistopfenD dest. WasserD Tropfpi pene mit HütchenD GlastrichterD Fi lterpapierD GlasstabD SpatelD WaageD GärröhrchenM 14 SV(!) V: 5 m in(!) D:15 m inWas hält S pe iseöl frisch?o Speiseöl (z.B. Distelölmit 5 % Weizenkeimöl)D 1-2 ml Ethanol (getrocknet überMolekularsieb oder CaO)D 2 ml ko nzentrierte SalpetersäureD EisD Reagenzg lasD AeagenzglasständerD Reagenzglasklammero 2 Bechergläser (250 ml, hohe Form)D M agnetrührer(j Messzylinder (10 m l)D 2Tropfpipetten mit Hü tchenD SiedesteinchenD SchutzbrilleDie Erläuterungen und Lösunge n zu d en einzelnen Materialien finden S ie ab Seite 19.RAAbits Chem ie

1. Konservierung von Lebensmitteln 5 von 28M1Die Konservierung von Lebensmittelnim Ü berblick_________ Küh lenIKälte~ i'"'Gefrierenthermisch

6 von 28 1. Konservierung von LebensmittelnM2Wie k ann die Bräu nung bei mApfel verhindert werden?Versuch Q) Vorbereitung: 5 m in (!) Durchführung: 20 minChemikalieno 1 Apfelo Essigo Vita m in-C-Lösungo Natriumsulfit-LösungGeräteo 1 Messero 5 Uhrgläser oder Pet rischaleno Reagenzgläsero 1 Becherglaso 1 ArmbanduhrG ef ahrenhinweis:Entsorgu ng:Nat riumsulfit-Lösung I&I x ; reizend B 1Versuchsd urchführungSchneiden Sie den Apfel in Sch eiben. Legen Sie anschließend jeweils eine Scheibe aufein Uhrglas und behandeln Si e sie folgendermaßen:1. die Apfelscheibe bl eibt unbehandelt2. Apfelscheibe mit Essig bestreichen11tH3. Apfelscheibe mit Vitamin-C-Lösung bestreichen4. Apfelscheibe mit Natriumsulfit-Lösung bestreichen5. die Apfelscheibe w ird gekochtAufgaben1. Welche Veränderungen können Sie beobachten? Wie schnell treten die Veränderungenauf? Nehmen Sie eine Armbanduhr zu Hilfe.2. Erstellen Sie ein Versuchsprotokoll, bei dem folgende Punkte wichtig sind:... Eigene Versuchsbeobachtung... Eigene Versuchserklärung... Versuchserklärung der GruppeRAA bits Chemie

1. Konservierung von Lebensmittel n 7 von 28M3Die Kartoffelchips der InkasVersuch Q) Vorbereitung: 5 min G Durchführung: 20 min + 1 Woche WartezeitChemikalieno Kartoffeln(eine mittelgroße Kartoffelergibt etwa 7 9 Chips)Geräteo 1 Messero 1 Gefrierdoseo Trockenschranko Gefrierschranko Alufolieo PapierhaushaltstücherVersuchsdurchführungSchneiden Sie die zUVOr geschälten Ka rtoffeln in sehr dünne Scheiben und frieren Siesie in ei ner unverschlossenen Gefrierdose über Nacht ein. Lassen Sie die Kartoffelscheibenam nächsten Tag antauen.Pressen Sie die Kartoffelscheiben so lange zwischen Papiertüchern, bis ke ine Flüssi g­keit mehr abgegeben wird. Legen Sie die Scheiben anschließend au f einer Aluminiumfolieaus und trocknen Sie sie imTrockenschrank etwa eine Woche bei 40°C.AufgabeÜberlegen Sie, weshalb man die Kartoffelscheiben zunächstoffen einfriert, bevor man sie trocknet!schon gewusst?Dieses Konservierungsverfahren war bereitsbei den Inkas in Südamer ika verbreitet:Mc Neish und Kollegen liefern weiteres·B~Iegm aterial, das aufzeigt , welc.hen ~ährwert sie(d ie Trockenkartoffeln) schon fur fruhere Be- .wohner PeruS etwa um 3800 v. ehr . mit Sicherheitbesessen haben. Die archäologischen Feld ­forschungen hoben auch prähistorische Vorratslagervon chuno (chunos - dehydrierte ~rocken ­kartoffeln, eine Art 'Kartoffel konserve also) aufgedeckt. ... Mon set zt die Kartoffeln über Nachtstrengem Frost auS, dann stampft man sie mit d.enFüßen ein, um die Flüssigkeit auszupressen, schließlichwerden sie den ganzen Tag über der Sonne undden trocknenden Winden preisgegeben. DieserTrocknungsprozess dauert 4,5 Tage:A . PD R Brolhwell: Manna und Hirse: eine Kulturg~:cl,;c~·lede~ Elnäh.ung. von Zabef(\. M~inz 1984. s. 15311tHRAAbits Chemie

•8 von 28 1. Konservierung von LebensmittelnM4Wie schnell verderben Lebensmittel? . ~0';' ,Versuch Ql Vorbereitu ng: 10 min ~ j,Q) Durchführung: 20 min + 1 Woche f.lBeobachtu ngs ~MlartezeitChemikalienGeräteD KartoffelnD MesserD Kartoffelchip5 (ggf. aus M 3)D SchneidebrettD ApfelD 6 PetrischalenD getrocknete ApfelringeD wasserfester Stift0 trockenes Brot 0 Parafilm (oderTesafilm)0 dest. WasserSicherheitshinweis: Die Petrischalen dürfen nach Einsetzen von Schimmelbildungnicht mehr geöffnet werden. Für d ie Entsorgung gelten die Vorschriften fürmikrobiologische Versuche, d.h. Autoklavierung ist erforderlich !Versuchsdurchführung• Beschriften Sie zunächst die Petrischalen mit einem wasserfesten Stift mit: Kartoffel,Kartoffelchips, Apfel, getrockneter Apfel, trockenes Brot. feuchtes Brot. Bei der Beschriftungkönnen Sie natürlich auch Abkürzungen verwenden.• Legen Sie anschließend die versch iedenen Lebensmittel in die dafür vorgeseheneSchale. In die Schale "feuchtes Brot" legen Sie ein Stück getrocknetes Brot, welchesSie mit destilliertem Wasser anfeuchten.II/H• Lassen Sie die Proben zunächst ein bis zwei Stunden offen stehen. Setzen Sie anschließendjeweils einen Deckel auf. Verschließen Sie die Petrischalen mit einemStück Parafilm (oder Tesafilm).Aufgaben1. Beobachten Sie über einige Tage hinweg die Veränderungen der Lebensmittel.Achten Sie darauf, dass die Petrischalen beim Anschauen nicht geöffnet werden!2. Erstelfen Sie ein Versuchsprotokoff, bei dem folgende Punkte wichtig sind:~ Eigene Versuchs beobachtung~ Eigene Versuchserklärung~ Versuchserklärung der GruppeRAAbirs Ch em ie

1. Konservierung von Lebensmitteln 9 von 28M 5Der Mann im SalzEs war im Jahre 1573. in einem Wintermonat. Ein Kometstern zeichnete ei ne feu rige Bahn inden nachtschwarzen HimmeL und die Menschen im Salzburgischen wagten kaum daran zudenken. was nun mit ihnen geschehen sollte. Was hatte dieses unheimlic he Omen zubedeuten?Im Salzberg Dürrnberg gi ng man seiner Arbeit nach wie bisher. Das Salz musste zutage ge~förden werden; man konnte keine Rücksicht auf die abergläubischen alten Frauen nehmen.die die Bergleutc vor einem Ung lück zu warnen versuchten.Ocr Himmel hatte zwar mit den fleißigcn Männern ein Einsehen und verschonte sie, aber eskam zu einer unheimlichen Begebenheit: Ein Bergmann fand, 630 Schuh tief im Gestein.einen Menschen. völlig unversehrt. Der Mann war unverwest, er trug Kleid ung, lind BrutsowieHaarfarbe waren noch zu erkennen. Aber sein Fleisch war gelb und hart , wie geselcht.Damit alle Anwohner den erstaunlichen Toten besehen konnte n, wurde er bei der Ki rche desOrtes aufgebahrt. Bisher vom Salz konserviert, begann die Leiche aber nach einigen Tagenzu verfa llen und zu verfau len. so dass der Tote schließlich zu Grabe getragen werden musste.Aus: S. Falckenberg: Salz ist Leben. Ersch ienen bei Ariston im Heinrich Hugendubel Verlag KreuzlingenlMünchen.Aufgaben1. Welches Konservierungsprinzip war beim "Mann im Salz" wirksam? Wefche alltäglichenAnwendungen dieses Prinzips kennen Sie?2. Warum trat nach Entdeckung der Leiche bald die Verwesung ein?II/HRAAbits Chemie

1. Konservieru ng von LebensmittelnM 6Wieso werden Lebensmittel gesalzenVersuchC!) Vorbereitung: 5 minQ) Durchführung: 90 min + 1-2Tage WartezeitChemikalienGeräteo 3 Eier0 6 Bechergläser (600 ml)o 600 ml Salzsäure (c = 3 mol/I)0 1 Löffelo 300 mJ konzentrierte Kochsalz-Lösung 0 Schutzbrilleo 300 ml physiologische Kochsa lz-Lösung (0,9 %)o 300 ml dest. WasserGefahrenhinweis: Entsorgung :Salzsäure 8 ,Vorsicht! Schutzbrille t ragen!VersuchsdurchführungFüllen Sie drei GOD-mi-Bechergläser mit je 200 ml3-molarer Salzsäure und legen Sie injedes ei n Ei hinei n. Die Eier müssen ständig mit einem Löffel mit der Salzsä ure benetztund gleichzeitig der entstandene Schaum abgeschöpft werden.Füllen Sie in die anderen drei Bechergläser indessen11tH1. 300 ml destilliertes Wasser2. 300 m l ko nze ntriert e Kochsalzlösung3. 300 ml physiologische (0,9 %ige) KochsalzlösungSpülen Sie die Eier mit Wasser ab, soba ld sie mit Salzsäure entschalt worden sind.Legen Sie jeweils ein Ei in die vorbereiteten Lösungen der Bechergläser (1 .- 3. ).Aufgaben1. Beobachten Sie die Veränderungen während der nächsten Stunden und Tage.2. Erstelfen Sie ein Versuchsprotokoff, bei dem folgende Punkte wichtig sind:.. Eigene Versuchs beobachtung.. Eigene Versuchserklärung.. Versuchserklärung der GruppeRAAbits Chemie

1. Konservieru ng von LebensmittelnM7VersuchC!) Vo rbereitung: 5 m inQ) Durchführung: 20 min+ 2 Wochen WartezeitChemikalieno Pökelsalz: NaCI mit 0,4 % NaN0 2 ;zu beziehen über Metzgeroder Fa ch handelo Wassero 2 Fleischstücke a 200 gGeräteo 3 Bechergläser (1000 ml)o Frischhaltefolieo WaageGefahrenhinweis:Entsorgung:Pökelsalz lIll T B 6. B 2Vorsicht! Um eine Gesu ndheitsgefährdung durch die entstandenen Fäulnispro·dukte zu ve rmeiden, darf die Frischhaltefolie nur unter dem Abzug unter Ver·wendung von Handschuhen entfernt werden. Das verdorbene Fleisch wird in meh·re re Lagen Folie bzw. in Plastiktüten eingeschlagen und umgehend entsorgt.VersuchsdurchführungStellen Sie in einem Becherglas etwa 0,7 Liter einer 12%igen Pökellake her. An·schließend geben Sie ein Fleisch st ück hi nein, verschließen das Glas mit Frisch·hahefolie und lassen es eine Woche bei Raumtemperatur stehen.Nehmen Sie nach einer Woche das Fl eischstück aus der Pökellake und legen Sie es inein leeres Bech erglas. Geben Sie zu m Vergleich ein ungepökeltes Fleischstück in ei nleeres Becherglas. Lassen Sie das gepökelte und das un behandelte Fleisch eine wei·te re Woche mit Folie bedeckt stehen.11tHAufgaben1. Welche Veränderungen können Sie beobachten?2. Erstellen Sie ein VersuchsprotokolJ, bei dem folgende Punkte wichtig sind:.... Eigene Versuchsbeobachtung... Eigene Versuchserklärung... Versuchserkfärung der Gruppe3. Erläutern Sie, wieso gepökelte Wurst· und Fleischwaren nicht stark erhitzt und nichtzu häufig in großen Mengen gegessen werden sollten.RAA bits Chemie

12 von 28 __-,,',-,K.o0:.:nservierung von LebensmittelnM8Römische Brombeeren -konservieren mit ZuckerVersuch0 Vo rbereitung: 5 minG Durchführung: 2 hC hemik alieno 1 I roterTraubensa fto 500 g frische Brombeeren(ersatzweise gefroreneBeeren)Geräteo Haushaltsfolieo Herd mit mehreren Kochstellenoder Dreifüße mit Keramikplattenund Bunsenbrennerno Kochtopfo Siebo Schüsselo Holzlöffelo 2 Bechergläser (500 mllo 1 Becherglas (1000 ml)11 tHVersuchsdurchführungEin 500-m l-Becherglas wird in einem Kochtopf ausgekocht. In das 1000-mi-Becherglasgi bt man zunächst 500 ml roten Traubensaft und erhitzt ihn über dem Bu nsenbrenner.Nach und nach gibt man den restlichen Saft zu und läs st ihn so lange eindicke n, bis derSa ft auf ei n Drittel reduziert worden ist.Die Bro mbeeren werden gewaschen und 250 g davon beiseite gestellt. Aus denrestlichen Beeren bereitet man mit Hilfe des Si ebes Saft, der in einem Bechergl as kurzzu m Si eden gebracht w ird.In das steri lisierte Becherglas gibt man nun 150 ml des eingekochtenTrau bensa fts und150 ml Brombeersaft und schwenkt vorsichtig um. Man gibt die ausgewählte n Brombeerenvorsichtig hinzu, verschließt das Glas mit Folie und bewahrt es an einemkühlen und dunklen Ort (5 oe - 10°C) auf.AufgabeÜberlegen Sie, bei welchen Lebensmitteln Zucker als Konservierungsstoff eingesetztwird.Dieses Rezept wa r bereits im alten Rom bekannt und findet sich wie folgt im Kochbuchdes Aspicius:'"~ ,,~ .MORA UT DIU DURENT:ex moris sucum facito, et cumsapa misce, et in vitreo vasecum mora mitte: custodiesmulto tempore."--------~~-,---, /"""\, " KON SERVIEREN VONi f BROMBEEREN:Ma che Saft von den Brombeerenund mische diesen mit eingedicktemTraubensaft; dieses Ge ­misch gib in ein Gefäß zusammenmit ganzen Brombeeren.Du wirst si e für lange Zeitaufbewahren können.RAAbits Chemie

1. Konservierung von Lebensmin eln-'-________ _______ , 13 von 28M9Konservieren mit HonigHonig ist ein altbewährtes Konservierungsmittel. Schon die Römerverwendeten Honig, um Lebensmittel haltbar zu machen, z.B.legten si e Äpfel in Honig ein, die dadurch mindestens 2 Jahre frischblieben. Honig wurde von ihnen auch oft in Kombination mitanderen Kon servierungsstoffen, wie z.B. Essig ve rwendet. In einemrömischen Kochbuch wird ein Honig-Essig-Gemisch zur Konservierungvon Artischocken und Rüben benutzt.In der mittelalterlichen Pharmazie stellte Honig das w ichtigste Konse rvierungsmineldar, wie aus dem wahrscheinlich ersten Lehrbuch für Apotheker des Safadin vonAscolo (um 1450) hervorgeht:"Merke, dass Honig mehr als Zucker die Eigenschaft hat. alles in ihn Gelegte zuerhalten, mehr als irgendeine Sache der Erde, deshalb halten sich confecta undelectuaria aus Honig länger als solche aus Zucker."Das hervorragende Kon servierungsvermögendes Honigs resultiertaus dem Zusammenspieleiner Vielzahl von Faktoren, bzw.Inhaltsstoffen, die sich gegenseitigergänzen und verstärken:Honig besitzt nur einen Wassergehaltvon 15- 20 % und einen Gesamtzuckergehaltvon 60-80 %.Honig enthält organische Säure n(300- 600 mgfkg) wie die Gluconsäure,die hauptsächlich für dieEinstellung seines pH-Wertes auf3,5 bis 5,5 verantwortlich ist, sowieAmeisensäure und Benzoesäure,welche als chemische Konservierungsmittelbekannt si nd.Während der Honigreifung werdenIn einer durch Glucoseoxidasekatalysierten Reaktion etwa 50mgfkg Wasserstoffperoxid gemeinsammit Gluconsäure gebildet(siehe Reaktionsschemal. DieseKonzentration reicht aus, umkeimhemmend und sogar keimtötendzu wirken.P"O'-?HHO~HOH0 "~:20H >=0OH1+H2 0~",o~~rOHOHOHß -O-Gluco.e0-Glo

14 von 28 1. Ko nse rvierung von LebensmittelnM 10Ist Honig sauer oder süß?Lehrerversuch Vorbereitung: 15 min(!) Durchführung: 90 minChemikalieno 50 9 Honigo dest. WasserD 2 9 Weinsäureo Siedesalzo Eis(I ammoniaka lische Silbernitratlösungo 2 gewinkelte Glasrohreo Gummischlaucho Siedesteineo Pla stikschüsselo Reagenzglaso Reagenzglasständero Tropfpipene mit HütchenGeräteWasserdampfdestillationsapparatur:D 3 StativeLI 3 DoppelmuffenLI 3 StativklemmenLI 2 Bu nsenbrennerLI 2 Dreifüße mit KeramikplatteLI LaborständerLI 2 Standrundkolben (500 ml)LI Erlenmeyerko lben (100 ml) mit SchliffLI LiebigkühlerLI 2 Wa sserschläucheLI doppelt durchbohrter GummistopfenLI QuickfithülseLI GlasstopfenLI 3 FedernGefahrenhinweis:Entsorgung:ammoniakalischeSilbernitratlösungB 1VersuchsaufbauII/HVersuchsdurchführung50 g Honig werden mit 10 ml Wasser aufgeschlämmt, mit 2 9 Weinsäure angesäuertund im Wasserdampf destilliert. Das Destillat wird in der Kühlfalle au fg efangen. NachBeendigung der Destillation gibt man dieses in ein Reagenzglas, versetzt es mit einigenTropfen ammoniakalischer Silbernitra tlösung und lässt es etwa 10 Minutenstehen.Aufgaben1. Erstellen Sie ein VersuchsprotokoJ/, bei dem folgende Punkte wichtig sind:... Eigene Versuchs beobachtung.... Eigene Versuchserklärung... Versuchserklärung der Gruppe2. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für die Bildung des Niederschlags.RAA bits Chemie

1. Konservierung von Lebensmitteln15 von 28M11Welche Säure enthält Kefir?Versuch Q) Vorbereitung: 5 min Q) Durchführung: 15 minChemikalieno konz. lod-Kaliumiodidlösung(20 9 KI, 10 9 12, 80 ml H201o 10%ige NaOHDeinige EL KefirGeräteo 1 Erlenmeyerkolben (50 ml)o 1 Glastrichter0 1 großes Reag enzglas0 Pipette mit Hütchen0 1 Voll pipette0 1 Peleusball0 Verbandsmull0 SchutzbrilleGefahrenhinweis:Entsorgung:lod-Kaliumiodidlösung B 1Natronlauge B 1VersuchsdurchführungLassen Sie durch einen doppelt gelegten Mullfilter einige Löffel Kefir abtropfen. GebenSie 2 ml des Filtrats in ein großes Reagenzglas und neutralisieren Sie es mit Natronlauge.Geben Sie anschließend die 5-10fache Menge einer konzentrierten lod­Ka liumiodidlösung hinzu. Beseitigen Sie den lodüberschuss du rch die Zugabe vonNatronlauge: tropfen Sie so lange Natronlauge hinzu, bis die lodfarbe gerade verschwindet.Aufgaben1. Was können Sie beobachten?2. Ersteffen Sie ein Versuchsprotokoll, bei dem folgende Punkte w ichtig sind:... Eigene Versuchsbeobachtung... Eigene Versuchserklärung... Versuchserklärung der Gruppe3. Bei welchen Vorgängen spielt die Säure, die in Kefir enthalten ist, noch eine Rolle?II/HRAAbits Chemie

1. Konservierung von LebensmittelnM 12Was machtTrockenfrüchte haltbar?Versuch (!) Vorbereitung: 5 min0) Durchführung: 10 minChemikalieno lod-Stärke-Papiero Trockenfrüchteo 50 ml dest. WasserGeräteo Bunsenbrennero Dreifuß mit Keramikplaneo Erlenmeyerkolben 1250 ml)mit passendem GummistopfenVersuchsdurchführungGeben Sie einige ze rkl einerte Trockenfrüchte mit 50 ml destilliertem Wasser in einenErlenmeyerkolben. Verschließen Sie den Erlenmeyerkolben locker mit einem Gummistopfen,der in einem Einschnitt blaues lod-Stärke-Papier trägt. Erwärmen Sie anschließendden Kolben vorsichtig über dem Bunsenbrenner leicht.Aufgaben1. Was können Sie beobachten?11tH2. Erstellen Sie ein Versuchsprotokoll, bei dem folgende Punkte wichtig sind:.... Eigene Versuchsbeobachtung.... Eigene Versuchserklärung.... Versuchserkfärung der GruppeRAAbits Chemie

1. Konse rvierung von Lebensmitteln17 von28M 13Warum hat Benzoesäure einekonservierende Wirkung?Versuch (!) Vorbereitung: 10 min (!) Durchführung: 30 minChemikalieno 15 gTrau benzuckero 20 9 Hefeo Calci umhydroxid (Ca(OH)2 )o 0, 1-0,2 g Benzoesäureo dest. Wa sserGeräteo 2 Erlenmeyerkolben 100 mlo 2 Erlenmeyerkolben 50 mlo 1 Erlenmeyerkolben 200 mlo 2 durchbohrte Gummistopfeno Tropfpipette mit Hütcheno Glastrichtero Filterpapiero Glasstabo Spatelo Waageo Gärröhrchen~•VersuchsdurchführungStellen Sie zu nächst Kalkwasser durch Einrühren von Ca(OHh in destilliertes Wasserher. Dabei geben Sie so viel Ca(OH)2 in das Wasser, bis eine gesättigte Lösung mitBodenkörper entstanden ist. Filtrieren Si e anschließend das Kalkwasser in einenzweiten Erl enmeyerkolben.Für die Gärl ösung wiegen Sie in einen 200-ml-ErienmeyerkoJben 15 gTraubenzuckerein und lösen ihn in 100 ml destilliertem Wasser. Schlämmen Sie in dieser Zuckerl ösung 20 g Hefe auf. Teilen Sie anschließend das entstandene Gemisch gleichmäßigauf zwei gekennzeichnete 100-ml-Erlenmeyerkolben auf. Geben Sie in deneinen Ansatz 0, 1-0,2 g Benzoesäure, der andere Ansatz bleibt unbehandelt. Ve r­schließen Sie beide Kolben mit Gummistopfen und GärrÖhrchen. Füllen Sie in dieGärröhrchen mithilfe einerTropfpipene das hergestellte Kalkwasser ein.11tHLassen Sie beide Ansätze an einem warmen Ort ca. 20 Minuten stehen.Aufgaben1. Was können Sie beobachten?2. Erstellen Sie ein Versuchsprotokoll, bei dem folgende Punkte wichtig sind:.. Eigene Versuchsbeobachtung.. Eigene Versuchserklärung.. Versuchserklärung der Gruppe3. Informieren Sie sich über die Chemikalie "Benzoesäure" und erstellen Sie einenSteckbrief.RAAbirs Chemie

18 von 28 1. Konservierung von LebensmittelnM 14.Was hält Speiseöl frisch?Versuch Q) Vorbereitung: 5 min Q) Du rchführung: 15 min- .,~--!=. ~~Chemikalien Geräte - .,'-. ~0 Speiseöl (z.B. Distelöl mit I'J Reagenzglas ~-I5 % Weizenkeimöl) Cl Reagenzglasstä nder0 1-2 ml Ethanol (getrocknet über 0 ReagenzglasklammerMolekul arsieb oder Ca O)0 2 Bechergläser (250 ml, hohe Form)0 2 ml konz. Salpetersäure 0 Magnetrührer0 Eis 0 Messzylinder (10 ml)0 2Tropfpipetten mit Hütchen0 Siedesteinehen0 Schutzbrille-Gefahrenhinweis:Entsorgung:Ethanol [!]F B 1konzentrierte Salpetersäure f~l c B 1Achtung:.. Versuch im Abzug durchführen!~ Schutzbrille aufsetzen!II/HVersuchsdurchführungBringen Sie Wasser im Becherglas auf einer Heizplatte zum Sieden. Füllen Sie ei n weiteresBecherglas mit Eis.Geben Sie in ei n Reagenzglas einige Siedesteinehen. Geben Sie anschließend einigeTropfen Speiseö l gelöst in 1- 2 ml wa sserfreiem Ethanol hinzu. Tropfen Sie zu dieserLösung vorsichtig 2 ml konzentrierte Salpetersäure. Danach bringen Sie die Mischungunter dauerndem Schütteln im Wasserbad zum Sieden und kühlen sie anschließen d imEi sbad ab.Aufgaben1. Welche Veränderungen können Sie beobachten?2. Erstellen Sie ein Versuchsprorokoll, bei dem folgende Punkte wichtig sind:liI" Eigene Versuchsbeobachtung.. Eigene Versuchserklärung.. Versuchserklärung der GruppeRAAbits Chemie

1. Konservierung von Lebensmitteln 19 von 28Erläuterung (M 1)Eine ähnliche schematische Übersicht kann auch mit den Schülerinnen und Schülerngemeinsam erarbeitet werden. Dazu werden z.B. konservierte Lebensmittel gesichtetund ausgewertet.Erläuter u ng (M 2)Erwartete Versuchsbeobachtung: Die unbehandelte Apfelscheibe bräunt relativschnell, während alle anderen Proben nach einiger Zeit langsam braun werden.Versuchserklärung: Die behandelten Apfelscheiben werden du rch die jeweilige Konservierungmehr oder weniger lange vor Oxidation geschützt. Für die Apfelbräunungsind hauptsächlich Polyphenoloxidasen verantwortlich: Sie katalysieren in Gegenwartvon Sauerstoff die Umsetzung von Phenolen zu braun gefärbten Substanzen.Hintergrundinformation:Essigsäure ist die Basis eines der ältesten Konservieru ngsverfahren, das bereits 5000v. Chr. praktiziert wurde. Die konservierende Wirku ng beruht auf einer Absenkung despH-Wertes, d.h. einer Erhöhung des Säuregehaltes. Um unerwünschte Mikroorganismenabzutöten, werden Essigsäure-Konzentrationen (mindestens 0,5% Anwendungskonzentration)benötigt.Die Essigsäure durchdringt die Zellwand der M ikroorganismen und verändert dieEiweiße der Zelle (Denaturierung). Bei einem pH-Wert 3 (stark sa ures Milieu) hat dieEssigsäure eine lo-100fach stärkere antimikrobielle Wirkung als andere Säuren. Grunddafür ist ihre hohe Fettlöslichkeit.Di e Wirkung von Essigsäure gegen Milchsäu rebakterien ist gering. Sie wird daherhäufig in Kombination mit Sorbinsäure E 200 oder Benzoesäure E 210 eingesetzt, auchzusammen mit physikalischen Verfahren wie Pasteurisieren.Essigsäure findet bei folgenden Lebensmitteln als Ko nservierungsmittel Verwendung:Obst und Gemüse in Dosen und Gläsern (0,5-3 % Essigsäu re ); französische Spezia l­brote (hie r in Form von Natriumdiacetat in Kon ze ntration von 0,2-0,4 %); Fi sch in allenVariationen (Konserven, verschiedenste Marinaden); Feinkostsa late, Mayonnaisen,Salatsoßen (hier zusammen mit Sorbinsäure E 200 oder Benzoesäure E 210); Ei nlegenund Abwaschen von frischem Fleisch (übliche Methode im Haushalt): Essigsäure verbessertdie Zartheit von Fleisch (Sauerbra ten); Essigsäure hat eine große Bedeutungals Geschmacksstoff. Sie verändert Eiweiße, dabei bilden sich angenehme Aromen(Eiweißhydrolyse).II/HAscorbinsäure (Vitamin C): Dieses ist im Pflanze n- und Tierreich weit ve rbreitet undfür den Menschen lebensnotwendig. Besonders reich an Vitami n C sind etwa Zitrusfrüchte,Paprikaschoten, Weißkohl, Johannisbeeren oder Leber.Ascorbinsäure wird zur Konservierung von Obst- und Gemüsekonserven, verarbeiteten,auch tiefgefrorenen Kartoffel produkten (verhi ndert die Braunfärbu ng )sowie bei Fleisch- und Wurstwaren, zu r Unterstützung der Wirkung desNitritpökelsalzes, verwendet.Natriumsulfit ist das Natriumsalz der schwefligen Säure; es enthält 51 % aktivesSchwefeldioxid. Schweflige Säure w ird als Gas (Schwefeldioxid) oder in wässrigerLösung zu r Lebensmittelkonservierung verwendet; daneben kommen ve rschiedeneSalze der schwefligen Säure zum Einsatz. Diese Sulfite unterscheiden sich in ihrerWirkung und werden danach gezielt für einen bestimmten Zweck ausgewählt.Verwendung findet Natriumsulfit bei der Konservierung von Trockenfrüchten wie Trockenaprikosen,-birnen, -pfirsichen mit max. 2000 mg/kg; Trockenbananen (1000mg/kgl, Trockenbirnen und Äpfeln (600 mg/kg) ; Meerrettich-Masse, Frucht- undRAA bits Chemie

•20 von 28 1. Konservierung von LebensmittelnGemüsezubereitungen; Kartoffelgerichten (verhindert hier das Braunwerden); Fruchtsäften,Marmeladen; Knabbererzeugnissen auf Kartoffel- oder Getre idebasis.Hintergrundinformation (M 3. M 4)Das Trocknen ist das wohl älteste Konservierungsverfahren. Hierbei w ird den tür denVerderb verantwortlichen Mikroorganismen die wichtig e Lebensgrundlage Wasserentzogen. So ist ein Lebensmittel fast unbegrenzt haltbar, w enn sein Wassergehaltunter 4 % gesenkt und es anschließend vor Feuchtigkeit geschützt aufbewahrt wird.Dies ist u.a. durch einen Mumienfund bestätigt worden, bei w el ch em die Mumie einenBeutel mit getrocknetem Mais trug.Um alle wertvollen Bestandteile wie auch die Qu ellfähigkeit zu erhalten, werden inneuerer Zeit Lebensmittel (z.B. Kaffee) zunehmend in der Kälte getrocknet. Hierbei verdampftdas Wasser aus der Ware und schlägt sich als Eis an Kühlsch langen nieder.Die Methode der (natürlichen) Gefriertrocknung wird bis heute im nördlichenSkandinavien bei der Stockfischherstellung angewandt, indem die Fische in der Kälteim Freien aufgehängt werden.Erläuterung (M 3)r::r- Tipp: Statt imTrockenschrank kann dieTrocknung auch im Backofen auf mittlererSchiene bei 150 °C erfolgen. Dann sind die Chips bereits nach zwei bisdrei Stunden fertig.Lösung: Das Gefrieren der Kartoffeln führt zunächst zu einer Zerstöru ng der Zellen;dies erleichtert das nachfolgende Auspressen des Wassers. Beim offenen Einfrierenverdunstet bereits ein kleinerTeil des Wassers; es handelt sich hierbei also um eineArtGefriertrocknung. Werden die Kartoffelscheiben nicht sorgfältig ausgepresst, sind sienach dem Trocknen schwarz, da der Presssaft (Per-)Oxidasen enthält, die an der Luftdunkel gefärbte Produkte bilden.II/HVariante des Versuchs: Zunächst wird derText an die Schülerinnen und Schüler ausgeteilt.Sie bekommen den Auftrag, selbst ein Verfahren f ür die Herstellung von Kartoffelchipszu entwickeln. Die Geräte werden zur Ve rfügung gestellt.Erläuterung (M 4)Erwartete Versuchsbeobachtung: Durch Trocknung ko nservierte Lebensmittel verändernsich kaum. Dagegen zeigen frische Lebensmittel verschiedene Zeichen des Verderbsauf, z.B. Bräunung, Schimmelbildung, Konsistenzveränderung, Zersetzung.Versuchserklärung: Nur bei den frischen oder angefeuchteten Lebensmitteln findenMikroorganismen wie Bakterien und Pilze geeignete Lebensbedingungen. Di e Mikroorganismenzersetzen die Lebensmittel und vermehren sich so sta rk , dass z. B.Ko lonien von Schimmelpilzen sichtbar werden.Erläuterung IM 5)Zu 1.: Der Leichnam wurde durch das Salz vor Ve rwesung geschützt, da Luftzutri ttunterbunden war. Außerdem wurde durch das Salz Wasser entzogen, so dass denMikroorganismen die Lebensgrundlage fehlte.Die Konservierung mit Salz w ird z.B. beim Einlegen von Lebensmitteln in Salzlake (z.B.Oliven, Käse) genutzt.Zu 2.: Luft und Feuchtigkeit der Umgebung schaffte den M ikroorganismen die Lebensgrundlage,so dass sich derVerwesungsprozess in Gang setzen konnte.RAAbits Chemie

1. Konservierung von Lebensmitteln 21 von 28Erläuterung (M 6)Erwartete Versuchsbeobachtung: Bei der Auflösung der Ei erschalen ist eine merklicheSchaumbildung zu beobachten.Im anschl ießenden Versuch schrumpft das Ei in der konzentrierten Kochsalzlösung, dasEi in der physiologischen Kochsalzlösung ze igt keine Veränderung, das Ei im destilliertenWasser aber quillt deutlich auf.Versuchserklärung: Die Schaumentwicklung beim Auflösen der Ei schaie ist auf dieReaktion der Salzsäure mit Ka lk zurückzuführen: es entsteht Kohlendioxid, welchesentweicht.Die beobachteten Vorgänge sind Beispiele für die Osmose. Hierunter versteht man dieDiffusion von Lösungsmittelmolekülen (z.B. Wasser) durch eine semipermeable Trennwand(Membran). Dadurch findet ein Konzentrationsausgleich zwischen konzentriertenund verdünnten Lösungen statt. Da die semipermeablen Wände - z.B. die Eihaut - dasSalz nicht hindurch lassen, kann dieser Ausgleich nur durch Aufnahme von Wassererfolgen. Deshalb verspüren Menschen auch großen Durst nach Genuss von viel Salzoder Zucker.Man kann Salz (oder Zucker) zum Konservieren von Leb ensmitteln ve rwenden, da esdem zu konservierenden Lebensmittel Wasser entzieht und damit den Mikroorganismendie Lebensgrundlage.11tHHintergrundinformationSalz (oder Zucker) entzieht dem zu konservierenden Lebensmittel Wasser und damitden Mikroorganismen die Lebensgrundlage.Zur Erklärung derWirkungen kann man auf Erfahrungen aus dem Alltag zurückgreifen.Abgefallene Kirschen oder Zwetschgen quellen und platzen an regnerischenTagen auf,während die in Zuckerlösung eingemachten Früchte oft schrumpfen und runzl igwerden. Im ersten Fall saugen die in den Früchten gelösten Stoffe (hauptsächlich Zu ­cker) das Regenwasser ins Innere, im zweiten Beispiel zieht die konzentrierte Zuckerlösungim Einmachglas das Wasser aus den Früchten heraus.Ähnliches ist zu beobachten, wenn man in eine rohe Kartoffel eine Vertiefung schneidetund diese mit Salz füllt. Nach einigen Stunden hat sich die Vertiefung mit Wassergefüllt, das aus der Kartoffel herausgezogen wurd e. Enthält ein Nahrungsmittel mehrZucker, Salze oder andere gelöste Stoffe, als die Bakterien, so werden die Letzterenauch in flüssiger Umgebung "ausgetrocknet': Sie müssen verdursten wie ei n Mensch,der nur sa lziges Meerwasser zu trinken bekommt.Auch in der modernen Medizin wird empfohlen, mit Kochsalz vorsichtig umzugehen.Es gilt als ein wesentlicher Faktor für die Entstehung von Bluthochdruck.RAAbirs Chemie

22 von 28 1. Konservierung von LebensmittelnErläuterung (M 7 )Erwartete Versuchsbeobachtung: Das gepökelte Fleischstück erscheint zum Endeder Versuchsdauer noch frisch, während das unbehandelte deutliche Spuren vonFäul nis aufweist.Versuchserklärung: Das gepökelte Fleischstück wird durch Kochsalz bzw. Nitrat ko n­serviert - Mikroorganismen finden hier keine geeigneten Lebensbedingungen. Dagegenfi nden Mikroorganismen auf dem unbehandelten Stück Fleisch geeigneteLebensbedingungen.Zu 3.: Nitrat ist an sich betrachtet nicht besonders giftig. Aufgenommenes Nitrat wirdim Darm resorbiert und über die Nieren unverändert wieder ausgeschieden. Allerdingswird im Bereich der Mundhöhle und im Magen-Darm-Trakt durch Bakterien aufgenommenesNitrat in Nitrit umgewandelt.Obwohl Nitrat und Nitrit selbst keine kanzerogene Stoffe sind, reagieren sie imsalzsauren M ilieu des Magens mit natürlich im Körper und in Lebensmitteln vorkommendenAminen zu Nit rosa minen, welche als kanzerogen gelten. Auch starkes bzw.gemeinsames Erhitzen von gepökelterWare und Käse (z.B. Pizza oder Hawaii-Toast) ermöglichtdie Bildung von Nitrosaminen.Hinterg ru ndinformationII/HKochsalz w ird heute nu r noch selten als alleiniges Konservierungsmittel verwendet,jedoch häufig in Ko mbination mit anderen Konservierungsstoffen (z.B. Nitrat/Nitritoder Essig ). Dadurch wird der Kochsalzzusatz verringert und das Wirkungsspektrumgegen Mikroorganismen erweitert. Der Zusatz von Kochsalz und Pökelstoffen(E 250-252) zu Lebensmitteln kann durchTrocken-, Nass- oder Spritzpökelung erfolgen.Das Pökel n, d.h. das Konservieren mit Kochsalz und Nitrat wird wahrscheinlich bereitsseit dem Mittelalter angewendet. Damals wurde Salpeter (Kaliumnitrat) verwendet.Hf;____ _ _"N.J H .. HQL N _Hf;/ L ____:TOI -H,OH,C'N-NO Dimethylnitro.ominH,c" j en zymotische Hyd,oxylierunH,C,H N-NQ Il -Hyd roxynilro.am i";c::H OHj,"C'N-NO,{ jHj:- N=N-OHIH·~H ,OeH,c-N !!!! NjH,c;$ • N,~ Me, hylierungz.B. von GuaninDiozohydroxidDio zonium ionDie Entdeckung der Wirksamkeit des aus dem Nitratauf mikrobiologischem Wege gebildeten Nitrits (1899)hat dazu geführt, dass zunehmend Letzteres verwendetwird. Wegen seiner toxischen Eigenschaftendarf Nitrit jedoch nur in Mischung mit Kochsal z verwendetwerden.Die antimikrobielle Wirkungsweise von Nitrit ist nochnicht gänzlich aufgeklärt. Die in der Fleischtechnologieüblichen Nitritkonzentrationen von 80-160 mg/kgreichen im Nährbodenversuch nicht aus, Bakteriensicher zu hemmen. Daher ist anzunehmen, dass erstdie Kombination mit Kochsalz (bis zu 8 %) und weitereFaktoren wie ein erniedrigter pH -Wert, eine erniedrigteLagertemperatur und die Erhitzung und Ke imarmutdes Konservierungsgutes einen wirksamenSchutz bilden.Neben konservierenden Eigenschaften besitzt Nitritdie Fähigkeit, sich an den Muskelfarbstoff Myoglobinunter Bildung des kochbeständigen Nitrosomyoglobinsanlagern zu können. Dadurch erhält Fleisch einerote Farbe. Dieser Effekt war und ist mit ein Grund fürdie Anwendung des pökelns.Neuere medizin ische Untersuchungsergebnisseführten zur Kritik am Einsatz von Nitraten und Nitritenbei der Lebensmittelkonservierung, da die Reakti onmit Aminen zu Nitrosaminen im menschlichen Kö rperabläuft.RAAbits Chemie

1. Konservierung von Lebensmitteln 23 von 28Wirksamkeit einiger Konservierungsstoffe gegenüber MikroorganismenBakterien Hefen SchimmelpilzeNitrit ++Sulfit ++ + +Ameisensäure + ++ ++Sorbinsäure ++ +++ +++Benzoesäure ++ +++ +++- unwirksam I + wenig wirksam I ++ mitte/stark wirksam I +++ gut wirksamErläuterun g (M 8 )Durch das Eindicken des Traubensaftes wird die Zuckerkonzentration der Lösungerhöht. Durch Einlegen in ein Gemisch aus eingedicktemTraubensaft und eigenem Saftkönnen Brombeeren bei Temperaturen um 10°C mindestens acht Wochen frisch gehaltenwerden.Hinweis: Der Nachweis von Glucose in gezuckerten Konserven erfolgt durch diebekannte Fehli ng'sche Probe. Dazu werden in ein Reagenzglas je ein Milliliter derFehling'schen Lösungen I und 11 sowie ein Teelöffel Marmelade gegeben und so langeim Wasserbad erwärmt, bis eine braun-rote Färbung erkennbar ist.Zucker wird hauptsächlich zur Konservierung von Früchten eingesetzt, z.B. Marmelade,kandierte Früchte.Erläuterung (M 10)Erwartete Versuchsbeobachtung: Es bildet sich ein dunkler Niederschlag.Versuchserklärung: Bei der Wasserdampfdestillation geht die im Honig enthalteneAmeisensäure quantitativ ins Destillat über. Silbernitrat wird durch die Ameisensäurezu elementarem Silber reduziert, das als dunkler Niederschlag ausfällt.Zu 3.: Reaktionsgleichung einfügenErläuterung (M 11)Erwartete Versuchsbeobachtung: Die Lösung färbt sich gelb.Versuchserklärung: Es bildet sich gelbes lodoform (Tri-Iod-Methan).Der Nachweis von M ilchsäure in Milchprodukten beruht auf der sog. lodoform-Probe.Dieser Reaktion liegt folgender Mechanismus zugrunde:11tHMildllöurll!~"toC lol -Ion0H J ( - C -(00' • H 20Py ruvol - Ion0"-~ ' l ( -(-(00 + 30H.,-lodoform wird in vielen Bereichender Medizin als Desinfektionsmittelverwendet.' J (o"-(-COO- ·OH-... (HI)I.-OOC-coolodoformO.oIOI-lon(gelb )Generell können mithilfe derlodoform-Probe Acetaldehydesowie Ketone, die eine CH 3 CO­Gruppe enthalten, nachgewiesenwerden.RAAbits Chemie

•24 von 28 1. Konservierung von LebensmittelnZu 3.:- Milchsäure wirkt auch bei anderen Lebensmitteln wie z.B. Sauerkraut,Sauergemüse wie Bohnen, Gu rke n, Mixed Pi ckies und Oliven konservierend. Sie dientauch zur Aufbewahrung von vitaminrei che m Grünfutter in Silos.- Herstellung von Sa uerteig- Nicht nur Mikroorganismen, sondern auch die Muskelzellen der Wirbeltiere könnenMilchsäure produzieren. Dies geschieht immer dann, wenn die Muskeln so viel Arbeitleisten müssen, dass das Blut den für die Atmungskette erforderlichen Sauerstoff nichtschnell genug heran schaffen ka nn (anaerobe Bedingungen). Bei hoher Arbeitsleistungfällt innerhalb ku rze r Ze it viel NADH/W aus der Glykolyse an . Ein untrainierter Muskelist mit so wenig Blutgefäßen durchzogen, dass die Du rchblutung für die Oxidation desWasserstoffs in der Atmungskette nicht ausreicht. Die Muskelzellen helfen sich indieser Situation, indem sie Milchsäure bilden, um NAD+ zu regenerieren und dieGlykolyse aufrecht erhal ten zu kö nnen. Früher nahm man an, dass es durch dieAnhäufung von M ilchsäu re in den Muskelfasern zu Muskel kater kommt. Na ch neuerenErkenntnissen scheint dieser jedoch eher durch mechani sche Schädigungen derMuskelfasern zu entstehen.In diesem Zusam menhan g kann der Lactat-Test erwähnt werden, der bei Sportlern zurLeistungsdiagnostik verwendet werden kann . Weil Milchsäure aus den Muskelzellensich sehr schnell im gesamten Bl utkreislauf verteilt, kann man die jeweiligeLactatbelastung sehr leicht und sch nell messen, indem man ei ne kleine Menge Blutaus dem Ohrläppchen entnimmt und die Lactatkonzentration in automatischen Ana­Iysegeräten bestimmt. Mit einem Fa hrradergometer kann man die jeweilige Belastunggenau einstellen und in festgelegten Abstufungen steigern . Wenn man dann jeweils zueiner bestimmten Belastu ng auf dem Ergometer den Lactatspiegel misst, erhält manzusammengehörige Belastungs/Lactatspi egel-Werte, die ma n grafisch als Kurve darstellenka nn (Lactatleistungsk urve).Erläut erung (M 12)II /HErwartete Versuchsbeobachtung: In Gegenwart von Schwefe ldioxid wird dasblaue lod-Stärke-Papier gebleicht.Versuchserklärung: Der Nachweis basi ert auf folgender Reakt ion:1 2 (Stärke) + S02 + 2 H 2 0 ~ 2 J-(Stärke) + 50/- + 4 H+(blau)(farblos)H intergrundinformationBei vielen Obstprodukten wird Schwefeldioxid (502) als temporäres Konservierungsmittel verwendet. Es wird den Roh- oder Halbfabrikaten zur Ve rhinderu ng von Bräunungsreaktionen zugesetzt und im weiteren Verarbeitungsprozess durch Hitze oderVakuum w ieder weitgehend entfernt. Die Deklaration der ve rbl eibenden Restmengeentfällt, wenn sie nicht mehr als 10 mg/kg beträgt. Ausnahmen von dieser Vorgabewerden durch die Schwefeldioxid-Verordnung vom 13. 08.1969 geregelt. So dürfenbspw. Aprikosen deklarationsfrei bis zu 20 mg/kg S02 enthalten.Trockenobst wird nicht nur zur Verhinderung des mikrobiel l bedingten Verderbsgeschwefe lt, sondern auch zur Farberhaltung und zur Verhinderung unerwünschterVerfä rbungen. Das Schwefeln erfolgt in ei nem Gasraum, der etwa 2 VolumenprozentS0 2 enthält.Das Schwefeln von Lebensmitteln erfolgt mittels Schwefeldioxid oder Salze n derschwefligen Säure (E 220-227). Di ese Methode ist zugelassen z. B. fürTrockenfrüchte,kandierte Früchte, getrocknete Kartoffelerzeugnisse und Wein. Die zugesetzte bzw. gebildeteschweflige Säure bindet hauptsächlich Sauerstoff und schü tzt dadurch WeinRAAbirs Chemie

•1. Konservierung von Lebensmitteln 25 von 28und Früchte vor dem Braunwerden. Weiterhin wird die Entwicklung von Mikroorganismen(z.B. Schimmel- und Ka hm hefen in Wein) gehemmt.Im We in kommt der schwefligen Säure noch ei ne weitere Aufgabe zu: sie so ll den imGärungsprozess gebildeten geschmacksschädlichen Acetaldehyd binden und dadurchden Erhalt der Bouquetstoffe, die den Handelswert bestimmen, gewährleisten.Nach heut igem Wissensstand ko nse rviert en erstmals die Römer ihren Wein durchSchwefeln. Die M ethoden der Schwefelung blieben über Jahrhunderte fast gleich: Manentzündete Schwefelfäden und hängte sie durch das Spundloch in das Fass. Der Luftsauerstoff im Fass wird hierbei verbraucht. Keime und Pilze abgetötet.Auch die negativen Folgen des Genusses eines so konservierten We ines waren schonden Römern bekannt, woraus Columella schloss, "dass der beste Wein derjenige ist,der sich ohne jegliche Konservierungsmittel zu halten vermag". Im 15. Jahrhundertw urde in Kö ln das Schwefeln von Wein wegen seiner " Belästigung der Natur des Menschenund der Gesundheitsgefährdung des Trinkers" gänzlich verboten. Auch der vonder We ltgesund heitsorganisation festgelegte ADI-Wert von 0,7 m g/kg besteht nichtkritikfrei.Beim Wei n ist je nach Sorte ein SOl -Gehalt von höchstens 400 mg/l erlaubt.Erläuterung IM 13 )Erwartete Versuchsbeobachtung: Das Kalkwasser im Gärröhrch en des mit Benzoesäureversetzten Ansatzes blei bt klar; im anderen ist ei ne Trübung zu erkennen.Versuchserklärung: Du rch Zusatz von Hefe beginnen gl ucosehaltige Lösungen zugären, es entstehen Etha nol und Kohlendioxid . Der Nachweis des Ko hlendioxids mitKalkwasser ka nn als Indikator für den Beginn des Gärungsprozesses ei ngesetztwerden - es fällt Ka lk als weißer Niederschlag aus. Der Versuch zeigt, dass Benzoesäure die Gärung unterbinden kann.Die beobachtende Verhinderung der Gärung durch Benzoesäu re wird als Hemmungdes Enzym systems der Hefe (Zymase) interpretiert.HintergrundinformationDie konservierenden Eigenschaften der Benzoesäure, die erstm alig Endedes 16. Jahrhunderts bei der trockenen Destillation des Benzoeh arzes isoliertwurde, wurden 1875 von Fleck beschrieben. Seit Beg inn ihrer industri ellen Herstellung um die Jahrhundertwende wird Benzoesä ure zurLebensmittelkonservierung verwendet. Sie ist einer der am meisten angewandtenKo nse rvierungsstoffe, obwohl ihre toxikologischen Eigenschaften bis heuteumstritten sind. Benzoesä ure kann (i m Unterschied zur Sorbinsä ure) im normalenStoffwechsel nicht abgebaut werden, sondern muss über die Leber entgiftet werden.Hierbei wird sie zu nächst wie die Fettsäuren durch Bindung an Coenzy m A zu Benzoyl­Coenzym A 'aktiviert', anschließend wird daraus unter dem Einfluss von Glycin-Nacylasemit Glykokoll Hippursäure gebildet. Oi e Hippursäure w ird dann m it dem Harnausgeschieden. Pe rsonen mit gestörter Leberfunkt io n bereitet diese Entgiftungsleistungund som it der Verze hr be nzoesäurehaitiger Nah rungsmittel Schwieri gkeiten.Auch schei nt von Benzoesäure eine negative Wi rkung auf die Sauerstoffversorgungvon Blu t und Gewebe in Leber, Nieren und Gehirn auszugehen. Bei überempfindlichenPersonen kann Benzoesäu re Allergien hervorrufen, die sich sowohl in Form einerNesselsucht als auch in einem Asthmaanfall äußern können. Oie betroffenen Allergikerm üssen daher nicht nu r alle mit Benzoesäu re konservierten Lebensmittel meiden,sondern auch Nahrungsm ittel mit natürl ichen Gehalten an Benzoesäure (z.B. Preiselbeeren, Heidelbeeren, Himbeeren, Johannisbeere n, Pf laumen, Nelken, Anisöl).11tHRAAbits Ch emie

•26 von 281. Konservierung von LebensmittelnDie Wirkung der Benzoesäure (E 210-213) richtetsich hauptsächlich gegen aerobe Bakterien. Hefenund Schimmelpilze.antimikrobielle Wirkung undpH-WertZur Entfaltung ihrer Wirkungen muss dieBenzoesäure zunächst die Zellwand von Mikrobenzellendurchdringen, welches nur in der un-o Benzoesäure f--l---t.'dissoziierten Form möglich ist (pH-Abhängigkeit). El Sorbl nsäure65 4 3,Innerhalb der Zelle erfolgen dann Hemmungen 7von Enzymen, die den Essigsäurestoffwechselund die oxidative Phosphorylierung regeln und von Enzymen des Citratcyclus (z.B. (X­Ketoglutarsäure- und Bernsteinsäuredehydrogenasel.Wegen dieser deutlichen pH-Wert-Abhängigkeit wird Benzoesäure nur in saurenLebensmitteln wie kohlensäurehaitigen Getränken (z.B. Fass-Brausel. Sauergemüse,Fruchtsalaten und Mayonnaisen zur Konservierung verwendet.Nachweis von Benzoesäure in flüssigen und festen Lebensmitteln:Achtung: Durchführung nur im Abzug! Vorsicht beim Umgang mit konzentriertenSäuren! Vorsicht beim Umgang mit Hydroxylamin-Hel! Vorsichtbeim Umgang mit Ether!Der Nachweis von Benzoesäure, z.B. in Erfrischungsgetränken, erfolgt mittelsMohler-Reaktion. Zur Extraktion der Benzoesäure wird das Getränk (z.B. Cola light) mitDiethylether ausgeschüttelt. Die Etherphase wird im Wasserbad so lange erhitzt, bisder Ether verdunstet ist.II /HDer Rest wird mit in konz. Schwefelsäure gelöstem Kaliumnitrat versetzt und bis zumEntweichen brauner Dämpfe erwärmt. Das Reaktionsgemisch wird im Eisbad gekühlt,vorsichtig mit dest. Wasser und nach erneutem Kühlen mit Hydroxylaminchlorid­Lösung versetzt. Mit Ammoniaklösung wird es alkalisch gemacht und anschließendnoch fünf Minuten erwärmt. Bei Anwesenheit von Benzoesäure bildet sich ein roterFarbstoff. Den Mechanismus der so genannten MohJer-Reaktion findet man in einschlägigenLehrbüchern.Der Nachweis von Benzoesäure in festen Lebensmitteln kann im Anschluss aneine Wasserdampfdestillation erfolgen. Im Destillat kann die Benzoesäure wie obenausgeführt nachgewiesen werden oder durch Zusatz einer neutralen Eisen(III)-chlorid­Lösung (ein fleischfarbener Niederschlag zeigt Benzoesäure an).M an beachte, dass viele Lebensmittel einen natürlichen Gehalt an Benzoesäure aufweisen (z.B. Preiselbeeren bis zu 0,24 %).RAAbits Chemie

1. Konservierung von Lebensmitteln 27 von 28Zu 3.: Ein Beispiel für einen Steckbrief:E-Nummer: 210Name:Substanzgruppe:Vorkommen:Eigenschaften:Verwendung inLebensmitteln:Symptome:Höchstmengen:BenzoesäureKonservieru ngsmittelWird künstlich hergestellt. Kommt natürlich unter anderem inHeidelbeeren, Johannisbeeren, Pflaumen und Preiselbeerenvor.Wirkt gegen Schimmel, unerwünschte Nachgärung, schütztteilweise vor enzymatischer und bakterielierVerderbung (mitE 2201.sehr verbreitet: Gemüsekonserven, vor allem Sauergemüsewie Essiggurken, saure Obstkonserven, Fruchtsaftkonzentrate(Zwischenprodukt bei der Herstellung von Fruchtsäften).Mayonnaisen und mayonnaisehaltige Feinkostprodukte wieFleisch- und Wurstsalate, Marinaden. Im Tierfutter verboten(Katzen reagieren sehr empfindlich).Benzoesäure wird über die Darmwand aufgenommen undkann Patienten Probleme bereiten, die empfindlich aufAcetylsalicylsäure reagieren. Allergische Reaktionen sindmöglich. DerTrend geht zu toxikologisch unbedenklicherenKonservieru ngsm ittel.Höchstmengen je nach Anwendungsgebiet 300-2000 mg/kg,in Ausnahmefällen bis 6000 mg/kgErläuterung (M 14)Erwartete Versuchsbeobachtung: Es entsteht eine Rotfärbung, die sich beimKühlen des Reagenzglases im Eisbad intensiviert.Versuchserklärung: In Gegenwart von Tocopherol entsteht Tocopherolrot. Die intensitätder Färbung nimmt bei niedrigen Temperaturen deutlich zu.HintergrundinformationDie Gruppe der Tocopherole (Cl-, ß-, y- und &-Tocopherol) wird zusammenfassend alsVitamin E bezeichnet. in der Lebensmittelkonservierung werden tocopherolhaltige Extraktenatürlichen Ursprungs (E 306) und synthetisches o.-Tocopherol (E 307) alsAntioxidantien verwendet.Fette und Fettprodukte unterliegen einer besonderen Form des Verderbs, dem autoxidativenVerderb: Bei der Reaktion mit Luftsauerstoff werden ungesättigte Fettsäurenabgebaut, wobei geruchlich und geschmacklich unangenehme Stoffe entstehen(Ranzigwerden). Diese Reaktion, die auch durch Metalle wie Eisen und Kupfer(natürliche Spurenelemente in Lebensmitteln) bzw. deren Verbindungen gestartetwerden kann, kann dadurch verhindert werden, dass der Sauerstoff durch VakuumoderInertgasverpackungen ausgeschlossen wird. Eine andere Möglichkeit ist die Zugabevon Antioxidantien.Antioxidantien fangen in den mit ihnen behandelten Lebensmitteln die in den Fettenentstehenden Radikale ab und unterbrechen dadurch das Kettenwachstum. Die dabeientstehenden neuen Radikale (AH·) sollen dabei so stabil sein (z.B. durch Resonanz miteinem aromatischen System), dass kein Wasserstoff aus einer ungesättigten Fettsäureabstrahiert werden kann. Wirksame Antioxidantien enthalten daher mindestens einephenolische OH-Gruppe.11tHRAAbirs Chemie

28 von 28 1. Konservieru ng von Lebensmitteln--------------------~.Die wichtigsten Reaktionsschritte zu dem Mechanismus der Autoxidation (,) und denWirkungsmechanismen der Antioxidantien (2) lassen sich wie folgt beschreiben:1. AutoxidationRH l.b.Y.L> R· + HR· + 0 2 ---7 ROD·ROD· + RH -i ROOH + R·2. Wirkungsweise von Antioxidantien (AH 2)ROa- + AH z ---7 RQOH + AHR· + AH 2---7 RH + AH2 AH ---7 A H 2+ A:Antioxidantien bilden in vielen pflanzlichen Fetten und Ölen einen natürlichen Bestandteil,deren Aufgabe es vermutlich ist, das Öl der Samen und Früchte von Pflanzenwährend des normalen Lebenslaufs vor dem Verderb zu schützen.Den w ichtigsten Vertreter dieser natürlichen Antioxidantien, die auch in der Lebensmittelkonservierungeingesetzt werden, bildet das Vitamin E (Tocopherole, E 306-309),welches z.B. in großen Mengen in Weizenkeimöl (270 mg/100 g) enthalten ist.Ein anderes natürliches Antioxidans stellt das Vitamin C (L-Ascorbinsäure, E 300) dar,welches hauptsächlich gegen eine weitere oxidative Veränderung eines Lebensmittelsei ngesetzt wird: Das Bräunen von angeschnittenem Obst und Gemüse. Verantwortlichf ür diese Bräunung sind Enzyme, die nach der Zellzerstörung beim Zerkleinern Sauerstoffauf die farblosen Phenole des Lebensmittels übertragen. Dabei bilden sichChinone, die im Weiteren zu braunen Pigmenten polymerisieren. Ascorbinsäure greiftin diesen Reaktionsmechanismus ein, indem sie di e gebildeten Chinone vor derenPolymerisation zu den entsprechenden Hydroch inonen reduziert.Oie Wirkung von Antioxidantien kann durch so genannte Synergisten erhöht werden.Dies kann zum einen dadurch geschehen, dass durch Zugabe von Komplexbildnern -z.B. Citronensäure (E 330). M ilchsäure (E 270). Weinsäure (E 334) - die prooxidativeWirkung von oxidationsfördernden Stoffen (z .B. M etallspuren) durch Komplexbildungaufgehoben w ird.11tHNach bestehendem Lebensmittelrecht dürfen in Deutschland nur bestimmten Lebensmittelnsynthetische Antioxidantien zugesetzt werden. Dies sind vor allem Lebensmittel,in denen Fette auf großen Flächen verteilt sind (z.B. Tomatensuppe, Kartoffeltrockenprodukte,Marzipan). Für die Gruppe der natürlichen Antioxidantien und derenSynergisten gilt eine allgemeine Zulassung.RAA bits Chemie