Geschmacksstoffe kauen Teach article

Author(s): Ken Gadd, Luca Szalay

Übersetzt von Manuel Koch. Ken Gadd und Luca Szalay stellen eine Methode vor, die in der Industrie genutzt wird und hier für Schüler angepasst ist, um den Zitronensäuregehalt in Kaugummi zu bestimmen.

Wie sauer ist Kaugummi?

Imagen cortesía de iStockphoto

Wie viele Leute kennen Sie, die Kaugummi kauen? Warum tun sie das? Sie könnten eine Umfrage machen, aber die wahrscheinlichste Antwort wird lauten wegen des Geschmacks. Kaugummi besteht aus einer wasserunlöslichen Gummi-Basis und wasserlöslichen Inhaltsstoffen wie Geschmacksstoffen und Süßstoffen. Wenn man es kaut, werden die Geschmacksstoffe und die Süßstoffe frei, gelöst und herunter geschluckt (hoffentlich verbleibt das Kaugummi dabei im Mund). Wenn der Geschmack draußen ist, wird das Kaugummi weggeworfen. Leider bleibt es sehr fest an harten Oberflächen wie Beton kleben und ist sehr schwer zu entfernen.

Es gibt viele Belege dafür, wenn man mal den Bürgersteig entlang sieht. Aber nun zurück zu den Geschmacksstoffen….

Ein gebräuchlicher Bestandteil in Kaugummi und anderen Süßigkeiten ist Zitronensäure. Es macht diesen scharfen, erfrischenden Zitrusgeschmack, der die Zunge „befällt“. Von der Verpackung erfährt man, wie viel Zitronensäure im Kaugummi enthalten ist. Es ist die Aufgabe eines analytischen Chemikers im Labor der Qualitätskontrolle, diese zu bestimmen. Die unten beschriebene Methode basiert auf dem Standardverfahren, welches von einer Firma angewendet wird, die verschiedene Geschmackstoffe von Kaugummi und Bubblegum (eine Art von Kaugummi) herstellt. Es ist für den Gebrauch in Schulen angepasst, so dass Ihre Schüler authentische Arbeitsbedingungen nachahmen.

Hier sind einige Fragen, die benutzt werden könnten, um die Schüler zum Nachdenken zu bringen:

  • Wie viele Leute kennen Sie, die Kaugummi kauen?
  • Wie alt sind sie?
  • Was ist der Unterschied zwischen Bubblegum und anderen Arten von Kaugummi?
  • Wie entfernt man Kaugummi von Anziehsachen?
  • Warum schmecken Zucker-freie Kaugummis immer noch süß?
  • Wie könnte man herausfinden, wie viel Säure im Kaugummi steckt?

Das StandardBase Projekt

Das StandardBase Projekt hat 72 analytische Standardverfahren hervorgebracht, die in der Industrie angewendet werden und für den Gebrauch von Schülern angepasst wurden. Diese sind über das Internet zugänglich. Um weitere Informationen über das Projekt zu erhalten, siehe „StandardBase: ein Leonardo da Vinci Pilotprojekt für die praktische Lehre und Übung in Chemie“ in dieser Ausgabe von Science in School.

Das Verfahren: Bestimmung der Zitronensäure in Hubba Bubba® Kaugummi mittels Säure-Base Titration

Dauer

1 Stunde
Benötigte analytische Instrumente Volumetrische Glasbehälter
Probenspezifizierung Hubba Bubba® Bubblegum mit Orangengeschmack
Erhältlich in

Den meisten Süßwarenläden und Supermärkten
Zu bestimmender Bestandteil Zitronensäure
Methode(n)

tSäure-Base Titration
Bereich Essen und Trinken

Lehrer könnten von ihren Schülern verlangen, dass sie die Chemie der Analyse verstanden haben, bevor sie den Versuch starten. Um zu testen, ob sie über ein geeignetes Wissen verfügen, könnten die Schüler den interaktiven Test auf der StandardBase websitew1 durchführen. Um ihre Arbeit zu erleichtern, können die Schüler auch eine Datei über Titration herunterladenw2.

Anwendungsbereich

Das Ziel dieser analytischen Methode ist es, den Gehalt an Zitronensäure in Hubba Bubba® Bubblegum zu bestimmen. Dieses Kaugummi ist in Großbritannien und in den meisten Teilen Europas erhältlich. Hergestellt wird es von Wrigleyw3 in Plymouth, Großbritannien. Die hier beschriebene Methode basiert auf dem Analyseverfahren, das von Wrigley in den Laboren in Plymouth angewandt wird.

Prinzip

Die Bestimmung basiert auf einer Säure/Base-Reaktion zwischen der Zitronensäure im Kaugummi und normalem Natriumhydroxid. Der Gehalt an Zitronensäure im Kaugummi kann aus den Titrationsergebnissen berechnet werden.

Ausrüstung

  • Küchenrolle (Nudelholz)
  • 250 cm3 Erlenmeyerkolben
  • 250 cm3 Messkolben
  • 100 cm3 Messkolben
  • Magnetrührer und Rührfisch
  • 10 cm3 Bürette (mit 0.02 cm3 Eichstrichen)
  • Oberschalige analytische Waage
  • Holzbrett
  • Messer / Schere

Materialien und ihre CAS Nummernw4

  • Hubba Bubba® mit Orangengeschmack
  • Natriumhydroxid (CAS number: 1310-73-2)
  • Phenolphthalein (CAS number: 77-09-8)

Reagenz-Lösungen

  • Standard 0.10 mol dm-3 Natriumhydroxid. Wenn dieses nicht zu bekommen ist, löse 1.00 g Natriumhydroxid in ungefähr 100 cm3 reinem Wasser. Fülle dieses sorgfältig in einen 250 cm3 Messkolben und ergänze bis zum Eichstrich. Homogenisiere die Lösung. Standardisiere durch Titration gegen 0.10 mol dm-3 Salzsäure, welche selbst gegen festes Kaliumhydrogencarbonat standardisiert wurde.
  • Phenolphthalein Indikator. Wiege 0.20 g Phenolphthalein aus und löse es in etwa 50 cm3 Methanol. Transferiere die Lösung in einen 100 cm3Messkolben, fülle auf bis zum Eichstrich und homogenisiere die Lösung.

Durchführung

  1. Nehme ein Teil Hubba Bubba® Bubblegum mit Orangengeschmack, entferne die Hülle und lege es auf ein Holzbrett.
  2. Rolle das Bubblegum mit dem Nudelholz in einen sehr dünnen Streifen von ungefähr 160 x 30 x 0.5 mm.
  3. Zerschneide den dünnen Streifen in kleine Stückchen von der Größe eines langen Reiskorns.
  4. Wiege 1.00 g der Hubba Bubba® Bubblegum Stückchen ab.
  5. Füge es zu 100 cm3 reinem Wassers in einen 250 cm3 Erlenmeyerkolben. Füge den Rührfisch hinzu.
  6. Verrühre es stark für 30 min. und gehe sicher, dass die Bubblegum Stückchen nicht mehr aneinander kleben.
  7. Gib 0.50 cm3 Phenolphthalein Indikator dazu und titriere gegen 0.10 mol dm-3 Natriumhydroxid in einer 10 cm3 Bürette. Der Endpunkt ist rosa.
  8. Wiederhole es zweimal und nimm den Durchschnitt der drei Resultate. Durchschnitt der Titration = V cm3.

Berechnungen

Benutze die folgenden Formeln, um die Massenprozent der Zitronensäure-Monohydrat im Hubba Bubba® Bubblegum zu berechnen:

  • Jeder Kubikzentimeter von 0.10 mol dm-3 Natriumhydroxid ist äquivalent zu 7,00 mg Zitronensäure-Monohydrat.
  • Massenprozent der Zitronensäure-Monohydrat = 0.70 V

Bemerke: ein Korrekturfaktur wird benötigt, wenn die Natriumhydroxid Lösung nicht exakt 0.10 mol dm-3 entspricht.

Darstellung der Ergebnisse

Gib die Masse von Zitronensäure-Monohydrat in Hubba Bubba® Bubblegum in Massenprozenten an (Masse von Zitronensäure-Monohydrat in 100 g Bubblegum). Der vom Hersteller erlaubten Werte liegen zwischen 1,9-2,1 Massenprozenten.

Präzision

Die Präzision der Analyse wird bestimmt durch die Büretten-Anzeige. Ein unerfahrener Schüler könnte eine Bürette mit einer Präzision von ± 0.05 cm3 lesen. Erfahrenere Schüler könnten bis zu ± 0.02 cm3 lesen.

Der Graph

Der Graph unten zeigt die Resultate von Schülern in anderen europäischen Ländern (zu der Zeit des Druckes). Wenn Ihre Schüler am neuesten Stand interessiert  sind, können sie sich die up-to-date Ergebnisse online ansehenw5.
Wenn Ihre Schüler ihre eigenen Resultate zum Graphen hinzufügen möchten, schreiben Sie eine E-mail an Luca Szalay (luca@chem.elte.hu). Sie erhalten einen Usernamen und ein Passwort, um die Funktionen der StandardBase Datenbank nutzen zu können. Danach können Sie Ihre Schüler registrieren, was ihnen ermöglicht, ihre eigenen Ergebnisse zum Graphen hochzuladen.

Die x-Achse zeigt den Zitronensäuregehalt der Probe (g pro 100 g), die y-Achse zeigt die Nummer der Messung
Mit freundlicher Genehmigung von Luca Szalay

 

Web References

Author(s)

Ken Gadd arbeitet für 4science, Großbritannien, und Luca Szalay gehört zum Institut für Chemie an der Eötvös Loránd Universität, Ungarn.

Review

Dieser Artikel gibt einen interessanten Einblick in Säure-Base Reaktionen und Säure-Base Titrimetrie, zwei Themen, die normalerweise als schwer und langweilig betrachtet werden (erinnern Sie sich daran, als Sie Schüler waren?).

Anhand eines vertrauten Gegenstandes (Kaugummi) mit ihren Eigenheiten und praktischen Problemen stellen die Autoren eine analytische Methode vor (Bestimmung der Zitronensäure in Hubba Bubba® Kaugummi). Sie erweitern das Thema durch theoretische Aspekte mit Hilfe von Webreferenzen. Chemielehrer könnten diesen Artikel benutzen, um die Wichtigkeit standardanalytischer Methoden zu diskutieren, ergänzend zu den Themen der Säure-Base Reaktionen und der Säure-Base Titrimetrie. Die vorgeschlagene Analyse gibt die Möglichkeit der mathematischen Behandlung und der Datenteilung unter den Schülern, dadurch wird die Chemie mit der Statistik verknüpft.

Der Link zu einem echten Job in der Qualitätssicherung, die Reichhaltigkeit des didaktischen Materials auf der StandardBase Webseite (vorläufige Tests, Theorie, Graphen und Protokolle) macht „Geschmacksstoffe kauen“ zu einer nützlichen Quelle für Chemielehrer und Schüler. Es könnte dazu dienen, die Rolle eines analytischen Chemikers im industriellen Umfeld zu besprechen und/oder den Besuch einer Fabrik oder eines Labors vorzubereiten.

Der Artikel könnte dazu verwendet werden, nicht nur die vorgeschlagene Methode, sondern auch die anderen Methoden des StandardBase Projekts auszuprobieren, welche auf der Webseite zu erhalten sind. Die Möglichkeit an dem Projekt direkt teilzunehmen ist eine andere interessante Eigenschaft des Artikels.

Lehrer möchten vielleicht die folgenden Verständnisfragen stellen:

Die Substanz, die Hubba Bubba® Orange ihren Geschmack verleiht, ist:

a) Äpfelsäure
b) Zitronensäure
c) Ascorbinsäure
d) Salzsäure

Die Konzentration der Titrationslösung, die in der Methode verwendet wird, ist:

a) 0.10 g dm-3
b) 1.00 % (Massenprozent) 
c) 0.10 mol dm-3
d) 1.00 mol dm-3

Dem Vorschlag der Autoren folgend würde ich eine Folge der chemischen Aspekte, um Kaugummi von Oberflächen und Klamotten zu entfernen, interessant finden.

Giulia Realdon, Italien

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