Hydrolyse von Glutathion, Milcheiweiß und Käse Versuchsdauer ...

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Hydrolyse von Glutathion, Milcheiweiß und Käse Versuchsdauer ...

Hydrolyse von Glutathion, Milcheiweiß und Käse

Auszug aus der Examensarbeit: Schulversuche mit Milch und Einsatzmöglichkeiten im Chemieunterricht, von

Michaela Kampner, 2005; Kap. 3.6.5, S. 92ff.

Versuchsdauer: Vorbereitung: 30 min, Hydrolyse: 24 h

Geräte:

Bechergläser, leicht schmelzbare Reagenzgläser (Schott-Fiolax), Brenner,

Reagenzglashalter, Tiegelzange, Reagenzglasständer, Trockenschrank (T=

120°C)

Chemikalien:

Salzsäure ( mind. c= 5 mol/L), dest. Wasser, Natronlauge (c= 2 mol/L),

Salzsäure (c= 2 mol/L)

Sicherheit:

Sowohl beim Zuschmelzen als auch beim Öffnen des Reagenzglases mit dem

Hydrolysat ist äußerste Vorsicht geboten: Verbrennungsgefahr, Gefahr durch

Schnittwunden und Gefahr durch umherspritzende Säure!

konz. Salzsäure: C, R: 34-37 Verursacht Verätzungen. Reizt die Atmungsorgane. S: 26-

36/37/39-45 Bei Berührung mit den Augen sofort gründlich mit Wasser abspülen und Arzt

konsultieren. Bei der Arbeit geeignete Schutzkleidung, Schutzhandschuhe und Schutzbrille

tragen. Bei Unfall oder Unwohlsein sofort Arzt hinzuziehen. Entsorgung: Verdünnt und

Neutralisiert in den Ausguss geben. HCl (c= 5 mol/L): Xi, R: 36/37/38 Reizt Augen,

Atmungsorgane und Haut. S: 26 Bei Berührung mit den Augen sofort gründlich mit Wasser

abspülen und Arzt konsultieren. Entsorgung: Verdünnt und Neutralisiert in den Ausguss

geben. konz. Essigsäure: C, R: 10-35 Entzündlich, Verursacht schwere Verätzungen, S:

23-36/37/39-45 Dampf nicht einatmen. Bei Berührung mit den Augen sofort gründlich, mit

Wasser abspülen und Arzt konsultieren. Bei der Arbeit geeignete Schutzkleidung,

Schutzhandschuhe- und Schutzbrille tragen. Bei Unfall oder Unwohlsein sofort Arzt

hinzuziehen. Entsorgung: Verdünnt und Neutralisiert in den Ausguss geben. Ninhydrin-

Sprühreagenz (0,2% in Ethanol): F, Xi, R: 11-36-67 Leichtentzündlich, Reizt die Augen.

Dämpfe können Schläfrigkeit und Benommenheit verursachen. S:7-16-23-24-26-51 Behälter

dicht geschlossen halten, Von Zündquellen fernhalten - Nicht rauchen, Aerosol nicht

einatmen. Berührung mit der Haut vermeiden, Bei Berührung mit den Augen sofort gründlich

mit Wasser abspülen und Arzt konsultieren. Nur in gut gelüfteten Bereichen verwenden.

Entsorgung: Nicht in die Kanalisation gelangen lassen- Explosionsgefahr! Mit

flüssigkeitsbindendem Material aufnehmen (z.B. Chemizorb) und der Entsorgung zukommen

lassen.


Vorbereitung der Hydrolyse von Glutathion:

1 g Glutathion wird in einem Reagenzglas mit 3 mL dest. Wasser versetzt,

nun kann die saure Hydrolyse nach Durchführung 2 erfolgen. Anstelle der

Salzsäure kann zur basischen Hydrolyse auch 3 mL Natronlauge (c= 5 mol/

L) verwendet werden.

Vorbereitung eines Käsehydrolysats:

5 g Käse werden im Mörser mit wenig dest. Wasser zerkleinert und in einen

Schütteltrichter gegeben. Nach Zugabe von 30 mL Diethylether und 30 mL

Petrolether wird geschüttelt, stehengelassen und die etherische Phase

abgetrennt. Dieser Vorgang muss mehrmals wiederholt werden. Der

Lösungsmittelverbrauch ist sehr hoch. Die fettfreie Käsemasse wird in einer

Abdampfschale auf einer Heizplatte vom restlichen Lösemittel befreit und

kann dann mit HCl und dest. Wasser versetzt nach Durchführung 2

hydrolysiert werden.

Anm.: Wird das Leergewicht eines Rundkolbens festgehalten, die Fett-Phase

darin durch Destillation gereinigt und im Trockenschrank bei etwa 103°C

getrocknet, kann nach Abkühlen der Fettanteil (Fett i. Tr.) durch Rückwiegen

ermittelt werden 1 . In der Molkerei wird zur Fettgehaltsbestimmung meist das

"Butyrometrische Verfahren" nach Gerber verwendet (vgl. Arbeitsblatt 3 im

Anhang der Examensarbeit). Für schulische Zwecke ist es weniger geeignet,

da es den Einsatz einer Zentrifuge und spezieller Butyrometer voraussetzt.

Versuchsaufbau:

Hydrolyse:

Abb. 1 Zuschmelzen des Reagenzglases

1 Zur zeitaufwendigeren Fettextraktion nach Soxhlet-Henkel siehe Wiechoczek, D., Blume,

R., Bestimmung des Fettgehaltes von Lebensmitteln [26].

2


Ein leichtschmelzendes Reagenzglas wird in der nichtleuchtenden

Brennerflamme bis auf eine kleine Öffnung zugeschmolzen. Dabei wird das

obere Viertel des Reagenzglases bis zum Glühen erhitzt und mit der

Tiegelzange ausgezogen. (vgl. Abb.60). Die Tiegelzange darf nicht zu heiß

werden. Dann wird das Reagenzglas zum Abkühlen beiseite gestellt. Nun

wird etwa 1 g Casein in 3 mL dest. Wasser aufgenommen und mit 3 mL der

5 molaren Salzsäure versetzt. Von dieser Lösung werden mit einer

Pasteurpipette vorsichtig 4-5 mL in das teilweise zugeschmolzene

Reagenzglas gefüllt. Es ist darauf zu achten, dass der obere Teil des

Reagenzglases trocken bleibt, da das Glas sonst beim Zuschmelzen

zerspringt. Gelingt dies nicht, sollte das Glas zunächst sehr vorsichtig an der

leuchtenden Brennerflamme getrocknet werden. Das luftdicht

zugeschmolzene Reagenzglas wird nach dem Abkühlen in einem Becherglas

in den Trockenschrank gestellt. Die Temperatur wird auf 110°C eingestellt

und die Probe etwa 24 Stunden lang hydrolysiert.

Auswertung:

Die Caseine und Molkenproteine (vgl. Examensarbeit, Kap. 2.3, S.43ff)

bestehen aus hunderten von Aminosäuren, die über Peptidbindungen

miteinander verknüpft sind. Bei der Hydrolyse werden die Peptidbindungen

zwischen zwei Aminosäuren durch Wasseranlagerung, die durch die

Salzsäure induziert wird, in die Carboxy- und Amino-Gruppe der einzelnen

Aminosäuren gespalten (vgl. Abb. 61).

NH

NH

R 1

R 1

O

O

NH

NH

R 2

R 2

O

O

O -

NH

R 3

O

+

H3N NH

R 3

+ H 2 O

Abb. 2 Saure Hydrolyse einer Peptidbindung

+

H +

O

NH

3


Abb. 3 Hydrolysat

Das Hydrolysat (vgl. Abb. 62) ist braun bis schwarz gefärbt. Diese Färbung

rührt vom Zerfall der Tryptophanreste her, die dabei als einzige

Aminosäurereste zerstört werden und mit Aldehyden, die bei der Hydrolyse

in geringen Mengen entstehen, schwarzgefärbte Huminstoffe bilden [3].

Außerdem enthält das Caseinhydrolysat verkohltes Fett und das

Molkenhydrolysat Melanoide bzw. verkohlte Lactose.

Ergänzungen:

Auch eine Spaltung der Proteine durch Enzyme ist möglich. Die

enzymatische Hydrolyse mit Pepsin (unter Zusatz von 10 mL Salzsäure (c=

0,2 mol/L) und 1 mL Pepsinlösung (w= 1%) für 2h bei 36°C im Wasserbad)

ergab jedoch keine gute Aufspaltung des Caseins und der Molkenproteine in

ihre Aminosäuren.

Literatur:

[3] Töpel, A., Chemie und Physik der Milch, 1. Aufl., Leibzig, VEB, 1976, S.142

[39] Bökemeier-Stellmach, Biochemie im Sekundarbereich II, Mauer, Lorsbach, 1976,

S.17

4

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