Zuckerersatzstoffe sind eine Gruppe von Lebensmittelzusatzstoffen, welche in modernen Lebensmitteln eine wichtige Rolle spielen. Sie sollen unter anderem die Akzeptanz von Lebensmitteln beim Verbraucher sicherstellen, werden aber bezüglich ihrer physiologischen Auswirkungen auch kontrovers diskutiert. Zuckerersatzstoffe können unter verschiedenen Aspekten im Chemieunterricht behandelt werden.
Die Arbeit bietet ein vollständiges Unterrichtskonzept zu diesem Thema für die Klassenstufe 10 nach sächsischen Lehrplan mit ausgearbeiteten Arbeitsmaterialien und Lösungserwartungen. Leider wurde im Nachhinein festgestellt, dass der Rojahntest für Aspartam bei Durchführung nach Versuchsvorschrift nur scheinbar, aufgrund sich verändernder Löslichkeiten während des Zutropfens von Natronlauge, positiv ausfällt und eher nicht durchgeführt werden sollte.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Wie wird ein Stoff als süß wahrgenommen?
3. Süßstoffe
3.1 Acesulfam-K (E950)
3.2 Aspartam (E 951)
3.3 Cyclamat (E 952)
3.4 Saccharin (E 954)
3.5 Sucralose (E955)
3.6 Thaumatin (E 957)
3.7 Neohesperidin-Dihydrochalkon (E 959)
3.8 Steviolglycoside (E 960)
3.9 Neotam (E 961)
3.10 Aspartam-Acesulfam-Salz (E 962)
3.11 Advantam (E 969)
4. Zuckeraustauschstoffe
5. Didaktische Grundlagen
5.1 Didaktische Analyse
5.2 Bezug zum Lehrplan in Sachsen für Gymnasien
5.3 Stationenlernen
6. Entwicklung und Optimierung der Experimente
6.1 Rojahntest
6.2 DNPH-Test
6.3 BTB-Test
6.4 Cernitrattest
6.5 Fehling-Test auf Aldehyde
6.6 Nachweis von Stickstoff in Saccharin und Cyclamat
6.7 Nachweis von Aspartam mit Ninhydrin
6.8 Nachweis von Schwefel in Cyclamat und Saccharin
6.9 Hygroskopische Eigenschaften von Zuckerersatzstoffen
6.10 Backbeständigkeit
6.11 Lösungswärme von Xylitol und Erythritol
6.12 Nachweis der in Aspartam enthaltenen Aminosäuren
6.13 Warum wirken Zuckeralkohole abführend
6.14 Nachweis von Saccharin mit Resorcin
6.15 Oxidation der Zuckeralkohole und Nachweis der entstandenen Zucker mit dem Fehling-Test
6.16 Komplexbildung mit Kupfersulfat
6.17 Modellexperiment zur Erklärung, warum zuckerfreie Kaugummis zahnschonend sind
6.18 Saccharinschmuggel
7. Optimierte Versuchsvorschriften
7.1 Rojahntest mit Aspartam
7.2 DNPH-Test
7.3 BTB-Test
7.4 Cernitrattest
7.5 Fehling-Test zur Unterscheidung von Zucker und Zuckerersatzstoffen
7.6 Nachweis von Aspartam mit Ninhydrin
7.7 Nachweis von Cyclamat
7.8 Test auf Backbeständigkeit
7.9 Lösungswärme von Xylitol und Erythritol
7.10 Nachweis der in Aspartam enthaltenen Aminosäuren
7.11 Warum wirken Zuckeralkohole abführend
7.12 Komplexbildung mit Kupfersulfat
7.13 Modellexperiment zur Erklärung, warum zuckerfreie Kaugummis zahnschonend sind
7.14 Saccharinschmuggel
8. Darstellung des Gesamtkonzepts
8.1. Einführung: Unterscheidung von Zucker und Zuckerersatzstoffen
8.2. Weiterführende Bearbeitung
8.2.1 Station A: Aufbau von Aspartam
8.2.2 Station B: Physiologische Wirkungen der Zuckeralkohole
8.2.3 Station C: Sind Süßstoffe gefährlich
8.2.4 Station D: Produktentwicklung
8.2.5 Station E: Saccharin als Schmuggelware
8.3 Zusammenfassung
9. Arbeitsmaterialien
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit entwickelt ein Unterrichtskonzept zum Thema Zuckerersatzstoffe für die Klassenstufe 10 am Gymnasium, das chemische, physiologische und lebensmittelbezogene Aspekte miteinander verknüpft, um die Bewertungs- und Kommunikationskompetenz der Schülerinnen und Schüler zu fördern.
- Theoretische Grundlagen der Geschmacks- und Süßstoffwahrnehmung
- Chemische Charakterisierung und Eigenschaften von Süßstoffen und Zuckeraustauschstoffen
- Experimentelle Untersuchung von Zuckerersatzstoffen im Schülerversuch (z.B. Nachweisreaktionen, Backbeständigkeit)
- Didaktische Aufbereitung durch Stationenlernen und Alltagsbezug
- Kritische Diskussion zu gesundheitlichen Aspekten und Lebensmittelqualität
Auszug aus dem Buch
3.1 Acesulfam-K (E950)
Acesulfam-K (6-Methyl-2,3-dihydrooxathiazin-4-on-2,2-dioxid-Kalium-Salz) ist das Kaliumsalz eines Oxathiazinondioxids, einer Substanzklasse süß schmeckender Verbindungen (Magnuson, Carakostas, Moore, Poulos & Renwick, 2016). Es wurde 1994 in der EU zugelassen (Ebermann & Elmadfa, 2011, S.628). Verwendung findet es z.B. für kalorienreduzierte oder ohne Zuckerzusatz hergestellte aromatisierte Getränke, Speiseeis oder Obstkonserven (Grashoff, 2005).
Acesulfam-K ist ein farbloser, stabiler, kristalliner Feststoff. Zersetzung tritt erst ab ca. 225 °C ein., wodurch es gut als Zuckerersatz bei Hitzeeinwirkung geeignet ist (Schwab & Lang, 2014). Acesulfam-K weist eine hohe Beständigkeit gegenüber saurem pH-Wert und Hydrolyse durch kochendes Wasser auf (Ebermann & Elmadfa, 2011, S.628). Weiterhin ist es recht gut in Wasser löslich. In einem Liter Wasser lösen sich etwa 250 g. Acesulfam-K ist nicht hygroskopisch. Es besitzt die 200-fache Süßkraft im Vergleich zu Saccharose (Schwab & Lang, 2014). In sehr hoher Konzentration nimmt die Süßkraft ab und ein metallischer Beigeschmack möglich (Grashoff, 2005).
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Beschreibt die Relevanz von Zuckerersatzstoffen in der modernen Ernährung und das Ziel, ein Unterrichtskonzept zur Entwicklung der Schülerkompetenzen zu erstellen.
2. Wie wird ein Stoff als süß wahrgenommen?: Erläutert die biologischen und molekularen Grundlagen der Geschmackswahrnehmung „süß“ sowie die Rolle von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren.
3. Süßstoffe: Bietet eine detaillierte Übersicht verschiedener EU-zugelassener Süßstoffe inklusive ihrer chemischen Eigenschaften und gesundheitlichen Bewertung.
4. Zuckeraustauschstoffe: Analysiert die chemische Beschaffenheit, Herstellung und physiologischen Effekte von Zuckeralkoholen wie Sorbitol, Xylitol und Erythritol.
5. Didaktische Grundlagen: Begründet die Wahl des Stationenlernens und ordnet das Thema in den Lehrplan für sächsische Gymnasien ein.
6. Entwicklung und Optimierung der Experimente: Dokumentiert die experimentelle Erprobung von Nachweisreaktionen und Untersuchungsmethoden für Zuckerersatzstoffe.
7. Optimierte Versuchsvorschriften: Stellt die bewährten und für den Unterricht angepassten Experimentieranleitungen zur Verfügung.
8. Darstellung des Gesamtkonzepts: Beschreibt den methodischen Ablauf des Unterrichtskonzepts, insbesondere die Stationenarbeit und die inhaltliche Verzahnung.
Schlüsselwörter
Zuckerersatzstoffe, Süßstoffe, Zuckeraustauschstoffe, Aspartam, Acesulfam-K, Süßkraft, Lebensmittelchemie, Didaktik, Stationenlernen, Experimente, Nachweisreaktionen, Gesundheit, Physiologie, Phenylketonurie, Zucker
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit?
Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Unterrichtskonzepts zum Thema Zuckerersatzstoffe für den Chemieunterricht an Gymnasien, speziell für die 10. Jahrgangsstufe.
Welche Themenfelder stehen im Mittelpunkt der Arbeit?
Die Schwerpunkte liegen auf dem chemischen Aufbau und den Eigenschaften von Süßstoffen und Zuckeraustauschstoffen, ihrer physiologischen Wirkung, der experimentellen Untersuchung dieser Stoffe im Unterricht sowie didaktischen Überlegungen zur Umsetzung.
Was ist das primäre Ziel des Konzepts?
Das Ziel ist es, Schülerinnen und Schüler zu befähigen, chemische Kenntnisse mit ihrer Alltagswelt zu verknüpfen und ihre Bewertungs- und Kommunikationskompetenz im Umgang mit kontrovers diskutierten Lebensmittelinhaltsstoffen zu stärken.
Welche wissenschaftliche Methode wird zur Erarbeitung genutzt?
Es werden Literaturrecherche und empirische Erprobungen von Versuchsvorschriften kombiniert, um optimierte Experimente für das Stationenlernen zu entwickeln.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine theoretische Einführung in Süßstoffe und Zuckeraustauschstoffe, didaktische Grundlagen, die praktische Entwicklung und Optimierung von Experimenten sowie die Darstellung eines konkreten Gesamtkonzepts.
Welche Keywords charakterisieren die Arbeit am besten?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Zuckerersatzstoffe, Süßstoffe, chemische Nachweisreaktionen, didaktisches Konzept, Stationenlernen und Ernährungschemie geprägt.
Warum ist die Untersuchung von Aspartam so wichtig für das Konzept?
Aspartam dient als zentrales Lernobjekt, da es sich um ein Dipeptid handelt, das im Unterricht experimentell hydrolysiert und mittels Dünnschichtchromatografie in seine Bestandteile zerlegt werden kann.
Wie trägt der „Saccharinschmuggel“ zur Unterrichtsgestaltung bei?
Dieser historische Kontext bietet einen motivierenden Einstieg, um Säure-Base-Reaktionen und Trennverfahren wie Auflösen, Filtrieren und Ausfällen an einem konkreten, interessanten Fallbeispiel praxisnah zu vermitteln.
- Quote paper
- Sebastian Horn (Author), 2019, Zuckerersatzstoffe. Entwicklung einer Unterrichtskonzeption für den Chemieunterricht, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/463748
