V EB_9

Thema: Gebräunte Nahrungsmittel – zu lange in der Sonne oder was?


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Material:
Petrischale, kl. Spatel, 3 Bechergläser (50 mL), 3 Tropfpipetten, Küchenmesser, evtl. Reibe, Teelöffel

Chemikalien:
Vitamin C (= Ascorbinsäure), Tafelessig (ohne Zusätze!), Zitrone, Leitungswasser

Sonstiges:
Apfel (z.B. Boskop)

Vorarbeiten:
Der Apfel wird geschält und in Stücke (ca. 1 cm x 0,5 cm) geschnitten.
Alternative: Der Apfel wird gerieben. Die Menge sollte ca. 3 Teelöffel voll betragen. Mit geriebenem Apfel wird der Versuch beschleunigt.

Die Bechergläser (50 mL) werden folgendermaßen befüllt:
B1: 20 mL Leitungswasser + 1 Spatelspitze Ascorbinsäure auflösen
B2: 20 mL Leitungswasser + Saft von etwa ¼ Zitrone
B3: 20 mL Leitungswasser + ca. 5 mL Essig

Durchführung:
Vier Apfelstücke bzw. vier Häufchen des geriebenen Apfels werden in die Petrischale gegeben. Die Proben werden folgendermaßen behandelt:
P1: nichts tun!
P2: 10 Tropfen aus B1 auf der Oberfläche verteilen
P3: 10 Tropfen aus B2 auf der Oberfläche verteilen
P4: 10 Tropfen aus B3 auf der Oberfläche verteilen

Achtung: Tropfpipetten wechseln!

Die Versuchsansätze bleiben ca. 10 Minuten stehen.Es wird überprüft, ob die Apfelstückchen eine bräunliche Verfärbung zeigen.
Die Beobachtungen werden notiert.

Beobachtung:

Proben Bräunung
P1
P2
P3
P4

Ergebnis:

 

Fehlerdiskussion:

 

Entsorgung:
Die Inhalte aus den Bechergläsern und Petrischalen können in den Ausguss bzw. normalen Abfall gegeben werden.


 

Im Ergebnis zeigt der Versuch zwar die Bräunung bzw. die Nichtbräunung der Apfelstückchen bzw. -zellen unter bestimmten Bedingungen, er sagt aber nichts über die damit in Zusammenhang stehenden Vorgänge aus. Der auf Wunsch sichtbare Kasten „Der Bräunungsvorgang“ erklärt die wesentlichen Sachverhalte dazu. Die dort geschilderten Inhalte werden jedoch erst gut verständlich und nachvollziehbar, wenn du  die sich daran anschließenden Aufgaben löst.
Der „Bräunungsvorgang“.

Welcher Vorgang liegt der Bräunung pflanzlicher Zellen zugrunde?
Der Bräunungsvorgang kommt durch eine Oxidationsreaktion zustande. Eine Oxidation liegt u.a. dann vor, wenn ein Stoff mit Sauerstoff reagiert bzw. sich mit Sauerstoff verbindet. In diesem Fall bewirkt ein Enzym die Oxidation.
Ausgangpunkt sind die in den Zellen enthaltenen Phenole, die bei bestimmten äußeren Einflüssen von der Polyphenoloxidase (PPO) oxidiert werden. Es entsteht ein gelblicher Stoff, das Chinon. Dieser wandelt sich spontan – d.h. ohne weitere Enzymaktivität – in das bräunliche Melanin um, das wir von der bräunlichen Färbung unserer Haut kennen.
Welche Funktion hat dieser Vorgang der Bräunung?
Es handelt sich um eine Reaktion der Pflanze, wenn sie einer Stressreaktion ausgesetzt wird (Hitze, Kälte, mechanische Einflüsse). Dadurch entstehende „Verletzungen“ würden Mikroorganismen einen möglichen Angriffspunkt bieten. Chinon ist ein Abwehrstoff für Mikroorganismen, d.h. er hat eine antibiotische Wirkung.Übrigens ist die bei uns Menschen beobachtbare Bräunung der Haut auch nichts anderes als eine Schutzreaktion des Körpers. In diesem Fall gegen schädliche UV-Strahlung. Sogar die damit verbundenen biochemischen Vorgänge in den Hautzellen sind in Teilen mit denen vergleichbar, die in den pflanzlichen Zellen ablaufen.Warum verhindert z.B. Vitamin C (= Ascorbinsäure) die Bräunung?
Ascorbinsäure kann durch das Enzym Ascorbinoxidase ebenfalls oxidiert werden. Dazu wird der im Chinon vorliegende Sauerstoff genutzt. Dementsprechend wird kein Chinon in das bräunliche Melanin umgewandelt. Allerdings nur solange noch unveränderte Ascorbinsäure
Anmerkung:
Falls sich übrigens auch beim Essig-Ansatz nur eine geringe Bräunung zeigt, ist dieses darauf zurückzuführen, dass viele Essigsorten – aus Gründen der besseren Haltbarkeit – geringe Mengen bestimmter Stoffe enthalten, die ähnlich wie die Ascorbinsäure reagieren.
  1. Beurteile folgende Aussage auf der Grundlage des durchgeführten Versuches:
    Über einen frischen Obstsalat mit Äpfeln und Bananen muss nur etwas Säurehaltiges gegeben werden, damit die Früchte nicht bräunlich werden.“
  1. Der linke Teil der Abbildungen zeigt eine Banane, die über eine Teelichtflamme gehalten wird. Der rechte Teil zeigt den der Flamme ausgesetzten Bereich.

Dort sind vier unterschiedliche Farbzonen erkennbar:

(1) schwarzer Bereich
(2) gelber Bereich, ähnlich der typischen Bananen-Schalenfarbe
(3)
Bereich mit deutlicher Bräunung
(4)
Bereich mit typischer Bananen-Schalenfarbe

Formuliere Hypothesen in Bezug auf das Auftreten dieser vier Bereiche.

Falls du dich noch nicht mit dem Einfluss der Temperatur auf die Enzymaktvität (siehe hier) befasst hast, folgende Hilfe:
Jedes Enzym arbeitet am besten in einem bestimmten Temperaturbereich. Liegt die Temperatur darunter oder darüber ist die Enzymaktivität geringer. Zu hohe Temperaturen zerstören Enzyme.

  1. Eine reife Banane wird mit luftdichtem Klebeband beklebt. Dann wird sie für eine Woche in den Kühlschrank gelegt.
  1. Beschreibe und vergleiche die Abbildungen rechts.
  2. Es klingt etwas komisch, aber denke doch mal darüber nach, „wie du dich als Banane im Kühlschrank fühlen würdest“.
  3. Stelle eine Hypothese auf, welcher Stoff bei der Bräunung bzw. Nichtbräunung – eine chemische Reaktion – der Banane eine Rolle gespielt haben könnte.

Übrigens: Die Braunfärbung der Bananenschale weist nicht(!) darauf hin, dass die Banane schlecht schmeckt oder gar verdorben ist!

Lösungen zu den Aufg. 1-3:

zu 1.
Wie der Versuch gezeigt hat, wird der Apfel auch bei der Zugabe von Essig(-säure) bräunlich. Die Bräunung wird also nicht durch die im Versuch benutzten Säuren verhindert. Andere Prozesse müssen in Zusammenhang mit der Ascorbinsäure bzw. dem Zitronensaft die Bräunung verhindern.
zu 2.
(1) Der schwarze Bereich besteht aus verkohltem Gewebe.
(2) Im gelben Bereich ist das vorhandene Enzym PPO nicht aktiv geworden, sondern durch die zu hohe Temperatur denaturiert.
(3) Im bräunlich gefärbten Bereich herrschte ein Temperaturoptimum für das Enzym PPO. Dadurch kam es dort rasch zu den bei der Bräunung ablaufenden Prozessen.
(4) In den weiter von der Flamme entfernt liegenden Bereichen ist war die Temperatur deutlich niedriger. Es kam zu keiner Enzymaktivität, so dass sich die Schale nicht verfärbte.
zu 3.
a- Die Banane zeigt eine Bräunung. Im abgeklebten Bereich tritt jedoch keine Bräunung auf.
b- Eine Banane im Kühlschrank – das ist Stress für die Banane, sie reagiert u.a. mit Bräunung.
c- Grundsätzlich kommen alle in der Luft enthaltenen Gase (Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, Spuren v. Edelgasen) als Beteiligte beim Bräunungsvorgang in Frage. Im Bereich der Nichtfärbung waren sie ausgeschlossen.
Die eindeutige Antwort, dass die Bräunung durch den fehlenden Sauerstoff verhindert wird, liefert der oben erläuterte zelluläre Vorgang. Ohne Sauerstoff kommt es nämlich nicht zur Chinonbildung durch das Enzym PPO.
Im Unterschied zu den Bräunungsvorgängen in unserer Haut, die nur von einem Stressfaktor, nämlich dem UV-Licht, ausgelöst wird, gibt es bei der Banane viele Faktoren (Hitze, Kälte, mechanische Kräfte), die eine Bräunung auslösen
Diese Tatsache wird auch von Künstlern genutzt.
Wie das gemacht wird, findest du hier:
http://www.instructables.com/id/How-to-Make-Banana-Oxidation-Art-How-to-Tattoo-a-/
(Zugriff 2018-01-28)
Quelle: instructables

 

 

 

 

 

 

 

 

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