Nachweis von Glukose und Cellulose

Nachweis von Glukose und Cellulose Übung

• Beschreibe die Versuchsdurchführung des Glukosenachweises.

  Tipps

  Da zu Beginn das Gemisch aus Fehling I und Fehling II hergestellt wird, muss davor eine Schutzbrille aufgesetzt werden, da die beiden Chemikalien ätzend sind.

  Zum Schluss werden die beiden Proben (Probe mit zu untersuchender Substanz und Blindprobe) vorsichtig erhitzt. Achtung: Siedeverzug!
  Danach kann eventuell eine Verfärbung beobachtet werden.

  Lösung

  Versuchsdurchführung

  1. Setze eine Schutzbrille auf. Du hast es mit ätzenden Chemikalien zu tun.
  2. Stelle ein Gemisch aus Fehling I und Fehling II im Verhältnis 1:1 her.
  3. Fülle in ein Reagenzglas etwas Wasser und die zu untersuchende Substanz.
  4. Fülle in ein zweites Reagenzglas die gleiche Menge Wasser. Diese Probe dient als Blindprobe.
  5. Schüttle beide Reagenzgläser.
  6. Befülle beide Reagenzgläser mit dem Gemisch aus Fehling I und Fehling II.
  7. Erhitze beide Reagenzgläser vorsichtig. Beachte den Siedeverzug!
  8. Notiere deine Beobachtung.

  Übrigens: Wenn sich die Blindprobe verfärbt, ist entweder das Wasser oder die Chemikalien verunreinigt. Auch eine Verunreinigung des Reagenzglases kann nicht ausgeschlossen werden. Auf jeden Fall kann jede weitere Beobachtung ebenfalls aufgrund von Verunreinigungen fehlerhaft sein.

• Bestimme für die jeweiligen Versuche die benötigten Geräte und Chemikalien.

  Tipps

  Zum Nachweis von Glukose wird ein Gemisch aus Fehling I und Fehling II angefertigt.

  Cellulose kann mit Iod-Kaliumiodid-Lösung (Lugolsche Lösung) oder Iod-Zinkchlorid-Lösung nachgewiesen werden.

  Der Nachweisversuch von Glukose wird mit Reagenzgläsern durchgeführt, für den Cellulosenachweis wird u. a. eine Petrischale benötigt.

  Lösung

  Um Glukose nachzuweisen, werden folgende Geräte und Chemikalien benötigt:

  • Reagenzgläser,
  • Reagenzglashalter und -ständer
  • Pipetten
  • Bunsenbrenner
  • Fehling I und Fehling II
  • Wasser

  Der Versuch zum Nachweis von Cellulose benötigt nicht ganz so viele Geräte:

  • Petrischale
  • Glaspipette
  • Iod-Zinkchlorid-Lösung oder Iod-Kaliumiodid-Lösung (Lugolsche Lösung)

• Entscheide, welche der dargestellten Lebensmittel Cellulose enthalten.

  Tipps

  Besonders Obst und Gemüse enthalten viel Cellulose, da Cellulose Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände ist.

  Süße Lebensmittel enthalten in der Regel auch viel Glukose.

  Lebensmittel wie Fisch (z. B. Dorsch, Hering) oder Milchprodukte enthalten in der Regel weder Glukose noch Cellulose. Dafür sind sie reich an Eiweißen.

  Lösung

  Cellulose ist der Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände. Somit ist diese organische Verbindung der häufigste Vielfachzucker (Polysaccharid). Sie ist unverzweigt und kann aus zehntausend aneinandergereihten Glucosemolekülen bestehen.
  Wir finden Cellulose vor allem in Obst und Gemüse vor.
  Übrigens hat Cellulose als Lebensmittelzusatzstoff die Nummern E 460 bis E 466. Es wird z. B. als Verdickungsmittel verwendet.

  Sehr viele Lebensmittel enthalten Glucose (Traubenzucker). Dieser Einfachzucker gehört zu den Kohlenhydraten. Er ist Baustein aller Zwei- und Mehrfachzucker (z. B. Lactose, Stärke, Cellulose). Glucose wird von Pflanzen über den Prozess der Fotosynthese gewonnen.
  Wir finden Glucose vor allem in Honig, Süßigkeiten, Obst und Obsterzeugnissen (wie Konfitüre).

  In Milch, Milchprodukten, Fisch und Ei finden wir eher wenige bis keine Kohlenhydrate, dafür sind diese Nahrungsmittel aber reich an Eiweißen.

• Erkläre die Farbreaktionen bei den Versuchen zum Nachweis von Glukose und Cellulose.

  Tipps

  Komplexe aus Kupfer(II)-Ionen $(Cu^{2+})$ erscheinen blau. Sie werden zu roten Kupfer(I)-Ionen $(Cu_2O)$ reduziert, während Aldehyde (wie Glukose) oxidiert werden. Es handelt sich hier um eine Redoxreaktion.

  Hermann Fehling veröffentlichte im Jahr 1848 eine Nachweisreaktion, die es ermöglichte, Zucker im Harn festzustellen. Die Chemikalien, die heute immer noch zum Nachweis von Zucker (Glukose) genutzt werden, wurden nach dem deutschen Chemiker benannt.

  Lösung

  Die Fehling-Probe wird zum Nachweis von Glukose genutzt. Die hellblaue Fehlingsche Lösung I wird im gleichen Verhältnis mit der farblosen Fehlingschen Lösung II vermischt. Es entsteht eine dunkelblaue Lösung. Kommt sie mit Glukose in Verbindung, kommt es zur Verfärbung von blau über gelb zu rot.
  Dieser Nachweis wurde Ende des 19. Jahrhunderts von Hermann Fehling entdeckt und war zur Diagnose von Diabetes bedeutend.

  Um Cellulose nachzuweisen, wird Iod-Kaliumiodid-Lösung oder Iod-Zinkchlorid-Lösung genutzt. Ersteres wird auch zum Nachweis von Stärke genutzt (ebenfalls ein Vielfachzucker). Fällt der Nachweis positiv aus, kommt es zur violett-blauen bis hin zur schwarzen Verfärbung.

• Schildere die Notwendigkeit einer Schutzbrille.

  Tipps

  In den meisten Laboren hängt dieses Schild. Sieht man dieses Gebotszeichen, sollte man auf jeden Fall einen „Augenschutz tragen“. In vielen Laboren ist es verboten, es ohne Schutzbrille zu betreten – unabhängig davon, ob für das Experiment gefährliche Chemikalien benötigt werden oder nicht.

  Personen mit langen Haaren müssen diese immer mit einem Haargummi zusammenbinden. Das schützt davor, dass sie in die Flamme eines Bunsenbrenners hängen und so Feuer fangen. Die Haare hinter die Brillenbügel zu klemmen, reicht bei Weitem nicht aus.

  Trägt man eine Brille als Sehhilfe, kann diese keinesfalls eine Schutzbrille ersetzen. Deshalb gibt es Schutzbrillen speziell für Brillenträger. Diese sind etwas größer, damit man sie über der eigenen Sehhilfe tragen kann.

  Lösung

  Bei jedem Experiment kann etwas schiefgehen, so wie bei dieser armen Chemikerin. Umso wichtiger ist es, dass man durch Schutzkleidung ausreichend geschützt ist. Dazu zählen neben der Schutzbrille auch ein Kittel, der bis zum Hals zugeknöpft ist, und in manchen Fällen spezielle Handschuhe, die vor ätzenden Säuren oder Verfärbungen schützen. Weitere Schutzmaßnahmen sind das Zusammenbinden von langen Haaren, ein aufgeräumter Versuchsaufbau, sicheres Stehen aller Geräte und Chemikalien und ein Abzug.

  Schutzbrillen sind nicht unbedingt kleidsam und können durch Kratzer die Sicht einschränken. Gelangen jedoch heiße, giftige oder ätzende Chemikalien in die Augen, riskiert man weitaus schlimmere Folgen. Dazu sollte man es nicht kommen lassen!
  Eine Schutzbrille schützt vor ätzenden Chemikalien, Glasbruch, kochenden und umherspritzenden Flüssigkeiten usw.

  Übrigens gibt es für Brillenträger spezielle Schutzbrillen, die groß genug sind, um die Sehhilfe nicht absetzen zu müssen. Auf Kontaktlinsen sollte man beim Experimentieren grundsätzlich verzichten. Sollte es doch dazu kommen, dass etwas Ätzendes in den Augenbereich kommt, würde sich diese zwischen Auge und Kontaktlinse sammeln – eine Augendusche oder das Auswaschen der Augen wäre also nutzlos.

• Untersuche die Verdauung von Cellulose.

  Tipps

  Ein kleiner Exkurs in die Welt der Symbiose:
  Eine Symbiose ist eine Wechselbeziehung zwischen zwei Lebewesen, aus denen beide Partner einen Vorteil ziehen. Man unterscheidet Endosymbionten, die im Körper ihres Partners leben und Ektosymbionten, die außerhalb ihres Symbiosepartners leben.
  Die wohl wichtigste Symbiose ist die zwischen Bienen und Blütenpflanzen.

  Cellulasen sind Enzyme, die in der Lage sind, Cellulose in ihren Grundbaustein (β-Glucose) zu zerlegen. Einige Tiere wie Weinbergschnecken und Termiten besitzen das Enzym und sind damit direkt zur Celluloseverdauung befähigt.

  Lösung

  Von Wiederkäuern kennt man, dass sie Cellulose, im Gegensatz zu vielen anderen Tieren, verdauen können. Allerdings wird oft nicht erwähnt, dass sie dazu nur in der Lage sind, weil sie mit Mikroorganismen in Symbiose (Endosymbiose) leben, die Cellulose verstoffwechseln können. Solche Bakterien sind auch beim Menschen zu finden, die ihm die Verdauung zu kurzkettigen Fettsäuren erlauben. Da Cellulose aber in der Regel unverdaulich ist, gilt es als Ballaststoff.

  Einige Tiere besitzen sogar cellulosespaltende Enzyme, die Cellulasen. Damit können sie Cellulose direkt verdauen und sind nicht auf Symbionten angewiesen. Dazu zählen einige Schnecken, Muscheln, Krebse, Fadenwürmer und Insekten wie Termiten.

  Interessant ist, dass die beiden Vielfachzucker Stärke und Cellulose sehr ähnlich aufgebaut sind, denn ihr Grundbaustein ist jeweils Glucose. Allerdings ist die Bindung zwischen den Glucosemolekülen bei beiden Polysacchariden verschieden, sodass nur Stärke von den Verdauungsenzymen der meisten Tiere verstoffwechselt werden kann. Zur Celluloseverdauung werden dagegen Cellulasen benötigt – oder entsprechende Mikroorganismen, die Cellulose spalten können.