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Phillipps- Universit¤t Marburg Praktikumsleiter: Herr Rei ... Kuhmilch enth¤lt...

Date post:14-Apr-2019
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Phillipps- Universitt Marburg

Isabelle Kuhn

Organisch Chemisches Grundpraktikum Lehramt WS 2006/07

Praktikumsleiter: Herr Rei

Gruppe 10:

Gewinnung von Casein aus Milch Reaktion:

Fllung des Casein:

O PO

OO

NH

NO

O

3H+(aq)

O PO

OHO

OH

O NHN

+

H

O PO

OO

NH

NO

O

3H+(aq)

O PO

OHO

OH

O NHN

+

H

Biuret-Probe:

Chemikalien:

Eingesetzte Stoffe Gefahrensymbole R- und S- Stze Einsatz in der SchuleCuSO4 * 5H2O Xn R 22-36/38

S 2-22

Sekundarstufe I

KNa-Tartrat (Seignette-

Salz)

- - Sekundarstufe I

NaOH-Pltzchen C R 35

S 1/2-26-37/39-45

Sekundarstufe I

Natronlauge c=2mol/l C R 35

S 26-36/37/39-45

Sekundarstufe I

ungekochte Milch - - unbegrenztdestilliertes Wasser - - unbegrenztEssigsure c=1mol/l - - Sekundarstufe IHerstellen des Biuret-Reagenzes: 1,5g CuSO4 5H2O + 6g KNa-tartrat in 500 ml Wasser lsen + 300

ml NaOH (10g NaOH/l), mit H2O auf 1 Liter auffllen.

N N

O HR 3R 2

H

R 1O

R 4

N N

HR 7 O

R 8

O R 6

HR 5

Cu2+

www.chids.de: Chemie in der Schule

Materialien:

2 Reagenzglser, Reagenzglas-Stnder, Messzylinder 25ml, Becherglas 150ml, Erlenmeyerkolben

100 ml, Glasstab, Messpipette, Spatel, Trichter, Faltenfilter, Pasteur-Pipette mit Htchen

Durchfhrung:

Durchfhrung1:

Nachweis des Caseins ber die Biuretprobe: 20ml ungekochte Milch werden in einem Becherglas

mit Wasser auf 100ml verdnnt. Unter Umrhren mit einem Glasstab tropft man so lange verdnnte

Essigsure zu, bis eine deutliche Ausflockung einsetzt. Man filtriert mit einem Faltenfilter. Einen

kleinen Teil des Niederschlages lst man in einem Reagenzglas mit verdnnter Natronlauge (pH-

Wert-Prfung mit Indikatorpapier) und gibt einige Tropfen des Biuret-Reagenzes hinzu.

Durchfhrung2:

Nachweis von Molkeneiwei: Mit 5ml (oder mehr) des Filtrats wird ebenfalls die Biuretprobe

durchgefhrt..

Beobachtung:

Beobachtung 1:

Zunchst kann man bei genauem hinsehen (da die Milch selbst eine

weie Lsung ist, ist dies nicht so leicht zu erkennen) beobachten, wie

bei langsamer Zugabe der verdnnten Essigsure in die verdnnte

Milchlsung ein weier Feststoff ausfllt (Foto A).

Beim Abfiltrieren (Foto B) kann man dann besser beobachten das es

tatschlich ein weier Feststoff entstanden ist welchen man im Filter

auffngt (Foto C).

A

B C

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Das Filtrat hingegen ist deutlich klarer geworden und erinnert

mittlerweile mehr an Wasser als an Milch (Foto D).

Lst man nun ein wenig des entstanden Feststoffes in verdnnter Natronlauge so entsteht zunchst

eine weie milchige Lsung die sich nach Zugabe der Biuret-Lsung zunchst nur an der

Oberflche (Foto E) violett frben, nach ein bisschen Schtteln frbt sich die Lsung komplett

violett (Foto F).

Beobachtung 2:

Auch bei der Zugabe der Biuret-Lsung in das Filtrat stellt

man fest, dass sich die Lsung ganz leicht violett-blau frbt

(Foto G).

EF

G

D

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Entsorgung:

Filter in den Hausmll geben. Lsungen neutral in mit viel Wasser in den Abfluss.

Fachliche Analyse:

Inhaltstoffe der Kuhmilch:

Die in der Grafik wiedergegebenen Werte sind Durchschnittswerte, sie schwanken bei Khen je

nach Rasse, Alter, Ernhrung und Lactationsstadium.

Die Bestandteile der Milch liegen auf Grund ihrer unterschiedlichen Gre in verschiedenen

Zustandsformen vor. Das Fett liegt emulgiert, die Proteine kolloidal, Salze und Lactose in echter

Lsung vor. Demnach ist Milch ein polydisperses System aus Trockenmassebestandteilen und

Wasser. bersicht ber das Gesamteiwei der Milch:

Reineiwei:

Casein:

s1-Casein (38% am Gesamt-Casein), s2-Casein (10% am Gesamt-Casein), -Casein (36% am

Gesamt-Casein), -Casein (13% am Gesamt-Casein)

Molkeneiwei:

-Lactalbumin, -Lactalbumin, Serumalbumin, Immunglobulin

Nicht-Proteine:

Harnstoff (ca. 50%), Ammoniak, Harnsure, freie Aminosuren, Peptide, Cholin, Kreatin,

Phosphatide

Wasser; 87,3%

Fett; 3,8%

Eiwei; 3,4%

Mineralstoffe und Vitamine; 0,7%

Milchzucker; 4,8%

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Kuhmilch enthlt durchschnittlich 3,8% Gesamtprotein, das aus mehreren hundert Proteinarten

besteht. Man teilt die Milchproteine in zwei Fraktionen ein, das Casein (Ksestoff), welches in

Form von Micellen vorliegt, und die globulren Molkenproteine. Beide Proteinfraktionen

unterscheiden sich auerdem in ihrem Verhalten gegenber Suren. Whrend Casein

surekoagulierbar ist, werden die Molkenproteine bei Hitze ausgefllt (aus diesem Grund darf die

Milch bei unserem Versuch nicht gekocht sein). Diese historische Einteilung (1872) wird aus

praktischen Grnden beibehalten, obwohl bekannt ist, dass es sich um keine einheitlichen

Verbindungen handelt.

Allgemeines zum Thema Casein:

Casein ist ein grobflockig gerinnendes Protein (Eiwei) und Hauptbestandteil von Milchprotein.

Casein kann fr vllig unterschiedliche Zwecke eingesetzt werden in Lebensmitteln ebenso wie

als Bindemittel oder in Leimen.

Casein, der sog. Ksestoff, liegt in Form von Micellen vor, die eine Gre von etwa 10-300 nm

haben. Diese Caseinmicellen bestehen wiederum aus vielen Submicellen. In der Hllschicht der

Submicellen befindet sich -Casein, welches in Gegenwart von Ca2+ wasserlslich ist.

Wasserunlsliches - und -Casein befindet sich im Inneren der Hllschicht.

Milchproteine

Casein(76-86%)

Molkenproteine(14-24%)

-Casein-Casein-Casein-Casein

-Lactalbumin-Lactoglobulin

Immunoglobuline

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Die einzelnen Submicellen sind ber Calciumphosphat-Brcken miteinander verbunden und bilden

so die Caseinmicellen aus. Polare Gruppen, wie Phosphatester der Aminosure Serin und

Carboxylat-Gruppen, ermglichen die Ausbildung einer Hydrathlle um die Micellen

Caseinsubmicelle Caseinmicelle

Allgemeines zum Thema Zwitterion und Isoelektrischer Punkt:

Proteine und Aminosuren, knnen unterschiedlich geladene funktionelle Gruppen tragen. In den

meisten Fllen gleichen sich die Ladungen der so genannten Zwitterionen aus, das Molekl ist

neutral.

Betrachten wir nun die Aminosuren nher, so stellen wir fest, dass bei jeder Aminosure

mindestens eine negativ geladene Sure bzw. eine positiv geladene Basen Gruppe vorhanden ist.

Anhand der +/- geladenen Gruppen kann man fr jedes Zwittermolekl einen typischen

isoelektrischen Punkt ( iP ) bestimmen, bei dem gleich viel positiv, wie negativ geladene Gruppen

vorhanden sind.

Proteine sind geladene Molekle, deren Ladung je nach Aminosurezusammensetzung variiert. Die

Nettoladung des Proteins ndert sich, wenn der pH-Wert der Umgebung gendert wird. Der pH-

Wert, an dem sich die positiven und negativen Ladungen eines Proteins aufheben und die

Nettoladung Null betrgt, nennt man auch hier isoelektrischen Punkt (iP oder IEP).

Calcium-Phosphat-Brcken

-CaseinhydrophileReste

hydrophober Kern

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Betrgt die Nettoladung eines Proteins an einem bestimmten pH-Wert 0, besitzt es gleich viele

positive wie negative Ladungen. Dieser pH-Wert wird als Isoelektrischer Punkt bezeichnet und ist

charakteristisch fr jedes Protein, da er von Art und Ladung der Aminosuren abhngig ist.

Zum Versuch:

Casein-Fllung:

Bei Erreichen des isoelektrischen Punktes (pH 4,6) kommt es zum Ausflocken des Caseins. Durch

Protonierung der Carboxylatgruppen, Phosphatreste und Imidazolgruppen des Histidins kommt es

zur Bildung von Zwitterionen und somit zur Ladungsneutralitt. Die vorher bestehende Abstoung

der Micellen untereinander aufgrund ihrer negativen Ladungen ist nicht mehr gegeben. Auerdem

wird die Hydrathlle geschwcht, es kommt zur Aggregation, das Casein fllt aus. Das in den

Phosphatbrcken gebundene Calcium geht in Lsung und bleibt bei der sauren Caseinfllung in der

Molke gelst.

saure Caseinfllung (schematisch):

O PO

OO

NH

NO

O

3H+(aq)

O PO

OHO

OH

O NHN

+

H

O PO

OO

NH

NO

O

3H+(aq)

O PO

OHO

OH

O NHN

+

H

Abstoung der Micellen aufgrund der negativen Ladungen

Zwitterion, LadungsneutralittAggregation

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Proteinnachweis durch die Biuretreaktion:

Der Biuret-Test ist ein Nachweis fr Polypeptide und Aminosuren. Die violette Frbung der

Lsung deutet auf Polypeptide hin. Dabei laufen die folgenden chemischen Reaktion

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