Im H

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• Im Häuschen mit fünf Stübchen,
• da wohnen braune Bübchen
• je Tür noch Tor,
• gehen ein noch aus
• wer sie besucht,
• verzehrt ihr Haus.

2
Vom Baum zum Apfel

• Experimentalvortrag OC
• Marietta Fischer
• WS 2006 / 07

3
Gliederung

1. Einleitung
2. Baum
3. Holz
4. Lignin
5. Cellulose
6. Apfel
7. Inhaltsstoffe
8. Schulrelevanz

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Entdeckung
1. Einleitung

• Zeitangabe unbekannt
• Ursprung Zentral- u. Westasien
• Holzäpfel und Wildäpfel
• (malus sylvestris)
• vor 5.000 Jahren brachten Syrer Äpfel nach
  Ägypten
• Verbreitung weltweit Kultursorten
• (malus domestica)
• zur Zeit Deutschland ca. 50 Zuchtsorten

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Symbolik
1. Einleitung

• Mystische, literarische, historisch-symbolische
  Bedeutung
• Liebe und Schönheit
• christlich Sinnbild der Sünde
• Glück und Macht
• Reichsapfel der dt. Kaiser
• Baum der Erkenntnis
• biblische Überlieferung
• Fruchtbarkeitssymbol bei Hochzeitsbräuchen
• germanischen Völkern

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Verbreitung
1. Einleitung

• Weltweite Verbreitung
• Fast jeder Standort, dank Veredelung
• Pro Jahr ca. 120 000 t durch
• 2.000 spezialisierte Betriebe
• Mehrere 100 Sorten
• Sortenwahl nach
• Klimaansprüche, Lage, Boden,

Artenvielfalt
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Lagerung
1. Einleitung

• Besonders lange Lagerfähigkeit (CA-Lager)
• Lagerluft, Temperatur und Luftfeuchtigkeit
• Senkung O2 Gehalt, Erhöhung CO2 Gehalt
• Verlangsamt Atmung, reduziert Stoffwechsel
• Ethylen Ausscheidung
• Keine Lagerung mit anderem Obst
• Beschleunigt deren Reifungsprozess
• Folienbeutel mit Löchern an dunklen Orten
• Verringert Ethylen Ausschüttung

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Vom Holz zur Frucht
9
Der Baum
2.0 Baum

• Vieljährige Holzgewächse
• Spitze gefördert
• Verzweigung unterbleibt meist im ersten Jahr
• Stammentstehung
• Spätere Verzweigung der Seitenäste
• Bildung einer Krone
• Anpassungsfähig
• Liebt sonnige Standorte
• Bevorzugt nährstoffreiche Böden

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Organische Materie insgesamt
2.1 Holz
Holz Baustoff Werkstoff Rohstoff Energieträger
11
Entwicklung und Funktion
2.1 Holz

• Wurzel Sprossachse Blatt
• Sekundäres Dickenwachstum Kambium
• Holz Gefäße, Tracheiden, Holzfasern,
  Holzparenchym und Holzstrahlparenchym
• Bast Siebzellen, Siebröhren, Geleitzellen,
  Bastparenchym, Baststrahlparenchym, Bastfasern
  (sklerenchymatisch)

Holz
Kambium
Bast
nach innen
nach außen
12
2.1 Holz
Kambium
Rinde

• Holzgewebe
• Xylem, Stütz- u. Transportfunktion
• Kernholz
• Harze, Gerbstoffe, keine Wasserleitung
• Splintholz
• Stütz-, Wasserleitungsfunktion
• Bastgewebe
• Phloem, Transport von Nährstoffen,
• praktisch kein Lignin

Bast
Kernholz
Splint
13
Demo 1
2.1 Holz

• Trockene Destillation
• von Holz

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Holzzusammensetzung
2.1 Holz

• Hauptprodukte der Verkohlung
• Holzkohle ca. 80 Kohlenstoff
• Rohholzessig Essigsäure, Holzgeist, Wasser
• Holzgeist Methanol, Aceton, Methylaceton
• Holzteer aromatische Verbindungen (Phenole,
  Phenolether)
• Holzgas 52 CO2, 34 CO, 10 CH4,
• 2 C2H4 und H2

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Verlauf der Verkohlung
2.1 Holz

• 100-150 C Beginn der Zersetzung
• Abspaltung von H2O und Zersetzung der
  Hemicellulosen
• CO2, CO, CH3COOH
• 150-275 C Gewichtverminderung
• 275-350 C Hauptmenge der Zersetzungsprodukte
• CH3COOH, CH3OH, Holzteer,
  H2, C2H4, CH4

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Versuch 1
2.1 Holz

• Phenol-Nachweis

17
2.1 Holz
ortho-Produkt
para-Produkt
18
2.1 Holz
19
2.1 Holz
20
2.1 Holz
ziegelrot
21
2.2 Lignin
Lignin
22
Lignin
2.2 Lignin

• lignum (lat.) Holz
• Einlagerung in interfibrilläre Räume der
  Zellwand? Verholzung
• Mischpolymere aus Phenylpropanen
• Mit polymeren Kohlehydraten der Zellwand kovalent
  gebunden

23
Versuch 2
2.2 Lignin

• Nachweis von Lignin

24
In der Natur durch Dehydrierung und
Polymerisation aus folgenden monomeren
Ausgangsstoffen
2.2 Lignin
Cumarylalkohol
Coniferylalkohol
Coniferylaldehyd
25
Ligninvernetzung
R Rest
Aldehyd-Gruppe
26
2.2 Lignin
27
violett
28
2.3 Cellulose
Cellulose
29
Cellulose
2.3 Cellulose

• Makromolekül
• ß 1?4 Glucan
• Grundbaustein
• Disaccharid Cellobiose
• Mehrere tausend Moleküle
• Moleküllänge ca. 7,5 µm

Faser
Makrofibrille
Mikrofibrille
Cellulosemoleküle
30
2.3 Cellulose
31
Säurekatalysierter hydrolytischer Abbau der
Cellulose
2.3 Cellulose
-H2O
mikrokristalline Cellulose
native Cellulose
-H2O
kurzkettige Cellulose
-H2O
-H2O
-H2O
Cellobiose
Glucose
Cellodextrine
32
Versuch 3
2.3 Cellulose

• Verzuckerung von Cellulose

33
2.3 Cellulose
34
2.3 Cellulose
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Aus dem Baum da geht ein Apfel hervor
3.0 Apfel

• Mehrere 100 Sorten
• ca. 50 Kalorien
• Wassergehalt 85
• Traubenzucker (Energie)
• gt20 Mineralstoffe u. Spurenelemente
• Viele Ballaststoffe (2,3 g Pektin)

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Biologische Entstehung
3.0 Apfel

1. Griffel mit Narbe
2. Staubbeutel
3. Staubfaden
4. Blütenblatt
5. Kelchblatt
6. zahlreiche apocarpe Fruchtknoten
7. Blütenbecher
8. Blütenboden
9. Stängel
10. Kelch
11. Fruchtblätter
12. Samen
13. Fruchtfleisch
14. Blütenstiel

37
Aus biologischer Sicht
3.0 Apfel
Ordnung Rosales Familie Rosaceae
(Rosengewächse) Unterfamilie Maloideae
(Apfelartige) Gattung Malus (Apfelbaum)

• Fünf Fruchtblätter ? daraus Kerngehäuse
• Daher fünf Kernhäuschen
• Apocarpe Fruchtknoten
• Zwei Kerne pro Kernhäuschen
• Fruchtfleisch aus verdickter Blütenachse
• Scheinfrucht

Fruchtfleisch / Scheinfrucht
Fruchtblatt / Gehäuse
Kern / Samen
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3.0 Apfel

• One apple a day keeps the doctor away.
• (englisches Sprichwort)

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Jeden Tag einen Apfel der Gesundheit zu liebe
3.0 Apfel

• Fangen freie Sauerstoffradikale im Stoffwechsel
• Schutz vor Kreislauferkrankungen, Stärkung des
  Immunsystems
• Entzündungshemmend, blutdruck- und
  cholesterinspiegelsenkend, antibakteriell
• Effektive Vorbeugung für Krankheiten und
  Alltagsbeschwerden

40
Jeder Apfel enthält
3.0 Apfel

• Nährstoffe und Vitamine (A,B,C,E) direkt unter
  Schale
• Leicht verdauliche Kohlenhydrate (Sorbit)
• Mineralstoffe Spurenelemente
• (K, P, Mg, Cu, Ca)
• Rohfasergehalt (Cellulose, Pektine)
• Fruchtsäuren (Apfelsäure, Zitronensäure)
• Fruchtzucker (Fructose)

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sek. Pflanzeninhaltsstoffe
3.1 Inhaltsstoffe

• ?primäre Stoffe
• energieliefernde Nährstoffe
• Fett, Kohlenhydrate, Eiweiße
• Farb- und Duftstoffe
• 40 verschiedene, 15 eindeutig identifiziert
• Schutz vor Mikroorganismen, Insektenfraß,
  Umweltstress
• Starke UV-Strahlung, Ozon
• Gesundheitsfördernd

42
Farbstoffe und Duftstoffe
3.1 Inhaltsstoffe

• Im Schalenbereich
• Beeinflussen den Kunden beim Kauf
• Pigmentgruppen
• Chlorophylle (grün)
• Carotinoide (gelb / rot)
• Anthocyane (rot / blau)

43
Anthocyane
3.1 Inhaltsstoffe

• anthos (gr.) Blüte
• kyanos (gr.) blau
• Meist im Zellsaft gelöst hydrophil
• ( ? Chlorophylle, Carotinoide)
• Chromophore Gruppen
• unterschiedl. Struktur ? unterschiedl. Färbung
• pH Abhängigkeit

pH 1,5
pH 2
pH 7
pH 9
pH 11,5
pH 13
44
Versuch 4
3.1 Inhaltsstoffe

• Farbstoffe

45
3.1 Inhaltsstoffe
Cyanidin ungeladen in neutraler Lösung
Flavylium Kation (rot) pH 2
Anhydrobase (violett) pH 7
46
3.1 Inhaltsstoffe
Anion blau pH 9
Chalkon (gelb) pH 13
Pseudobase (farblos)
47
Farben sind ein Lächeln der Natur

• William Holman Hunt
• (1827 1910)
• englischer Maler

48
Polyphenolen

• Vorkommen ca. 0,1 - 1
• Dihydroxiphenylalanin (Dopa)
• Quercetin
• Enzyme Phenoloxidasen
• ? enzymatische Bräunung
• Vorläufer verschiedener Stoffe

49
Demo 2
3.1 Inhaltsstoffe

• Enzymatische Bräunung

50
beteiligte Verbindungen
3.1 Inhaltsstoffe
L-Ascocorbinsäure (E 360) Vitamin C
Quercetin
Dopa
51
3.1 Inhaltsstoffe
Phenolhydroxylase
monophenolische Verbindung
farblos
farblos
Ascorbinsäure
o-phenolische Verbindung
Dehydraascorbinsäure
o-chinoide Verbindungen
Phenoloxidase
gefärbt
52
3.1 Inhaltsstoffe
gefärbt
farblos
53
Zucker
3.1 Inhaltsstoffe

• Fructose
• Konzentrationsfördernd
• Sorgt für ausgewogenen Blutzuckerspiegel

54
Versuch 5
3.1 Inhaltsstoffe

• Fructose-Nachweis

55
Auswertung
3.1 Inhaltsstoffe
56
1
2
2
blau
3
1
rostrot
57
Demo 3
3.1 Inhaltsstoffe

• Auch Äpfel atmen

58
3.1 Inhaltsstoffe

• Energiegewinnung durch chemische Reaktion
• C6H12O6 6 O2 6 CO2 6 H2O Energie

Traubenzucker und O2 aus Umgebung
CaOH2 (aq) CO2 (g) CaCO3 (s)
H2O
(weiß)
59
Schulrelevanz
4. Schulrelevanz

• 10.4 Brennstoffe Erdöl und Erdgas (Std. 12)
• 11.2 Einführung in die Kohlenstoffchemie
  (Std. 26)
• GK 12.1 Kohlenstoffchemie I
  Kohlenstoffverbindungen und
  funktionelle Gruppen (Std. 36)
• 3. Carbonylverbindungen
• 5. Aromatische Kohlenwasserstoffe
• FakultativFarbstoffe

60
Biologie

• 5.4 Der Lebenszyklus einer Blütenpflanze
• 7.2 Fotosynthese und Zellatmung

61
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
62
1
63
(No Transcript)