Alkoholische Gärung mit trägerfixierten Hefezellen

Versuchsanordnung
Chemikalien:
2,5
3
0,25
7
0,3
15
2
6
3
 g
ml
g
ml
g
ml
g
ml
ml 		Bäckerhefe
Wasser dest.
Natriumalginat
Wasser dest.
Calciumchlorid
Wasser dest.
Glucose
Wasser dest.
Kalkwasser
Geräte:
5
2
2
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1 		Reaktionsgefässe 24ml
Schraubverschlüsse 20mm
Miniatur-Rührmagnete
Magnetheizrührer
Einwegspritze
Thermoblock
Digital-Thermometer (Digitemp)
Schraubkupplungen 20/20
PTFE-Filterträger
PTFE-Membran
Gewinderohr
Pipette
Refluxrohr groß

Herstellung der immobilisierten Hefezellen (Alginatperlen)

  1. 2,5g Bäckerhefe werden in einem Reaktionsgefäß mit Schraubdeckel mit 3 mL Wasser unter Schütteln zu einer feinen Aufschlämmung angesetzt. In einem zweiten Reaktionsgefäß mit Schraubdeckel wer- den 0,25 g Natriumalginat in 7 mL Wasser unter Schütteln gelöst. Danach wird die Hefesuspension zur Natriumalginatlösung hinzugegeben.

  2. Eine Lösung aus 0,3 g Calciumchlorid und 15 mL Wasser wird in einem Reaktionsgefäß angesetzt. Ein Miniatur-Rührmagnet wird hinzugegeben und die Lösung auf dem Magnetheizrührer so stark gerührt, daß sich eine trichterförmige Vertiefung im Zentrum der Flüssigkeitsoberfläche bildet.

  3. In diese wird das in einer Einwegspritze aufgezogene Hefe-Alginat- Gemisch langsam und tropfenweise eingegeben. Beim Eintropfen (Spritze dabei senkrecht halten) fällt Calciumalginat mit darin eingeschlossenen Hefezellen in Form von Perlen von ca. 3 mm Durch- messer aus. Die entstandenen Perlen werden abgetrennt (am einfachsten mit einem Teesieb), mit Wasser dest. gewaschen und sind anschließend direkt für den nachfolgenden Gärversuch einsetzbar.

Gärversuche mit immobilisierten Hefezellen (Alginatperlen)

Der Thermoblock wird auf dem Magnetheizrührer auf 50° C vorgeheizt. In einem Reaktionsgefäß werden 2 g Glucose in 6 mL Wasser dest. gelöst. Die Alginatperlen und ein Miniatur-Rührmagnet werden hinzugegeben. Auf das Reaktionsgefäß wird eine Schraubkupplung 20/20 aufgeschraubt. In die Kupplung werden ein PTFE-Filterträger und eine PTFE-Membran eingelegt. Danach wird ein Gewinderohr aufgeschraubt und mit 3 mL Kalkwasser gefüllt. Nach ca. 5 Minuten bilden sich um die Alginatperlen Gasbläschen, die aufsteigen. Nach ca. 7 Minuten beginnt sich das Kalkwasser zu trüben. Der Gäransatz wird noch 25 Minuten im Thermoblock belassen und dann zum Nachweis des entstan- denen Alkohols entnommen.

Hinweis: Sofort die Schraubkupplung mit dem Gewinderohr in dem sich das Kalkwasser befindet, abnehmen! Falls dies nicht geschieht, kann beim Abkühlen die Nachweislösung durch die PTFE-Membran in den Reaktionsansatz hineingezogen werden.
Versuchsvarianten: Als Gärmedium lassen sich auch zuckerhaltige Fruchtsäfte, Honigzubereitungen oder Coca Cola einsetzen. (Bei kohlensäurehaltigen Getränken muß zuerst durch Erwärmen Kohlenstoffdioxid ausgetrieben werden.)

Nachweis des gebildeten Alkohols

Die Gärlösung von den Alginatperlen durch Filtration abtrennen oder mit einer Pipette direkt aus dem Ansatz abziehen und in ein Reaktionsgefäß überführen. Einen Miniatur-Rührmagneten hinzugeben und mit Hilfe einer Schraubkupplung 20/20 ein Refluxrohr aufschrauben. Die Apparatur in den Thermoblock einsetzen und unter Rühren auf 105° C bis 110° C erwärmen. Beim Sieden tritt an der Spitze des Rohres Dampf aus, der entzündet werden kann und mit leicht bläulicher Flamme einige Minuten brennt.
Zum Nachweis des Ethanols: Gärlösung in einer Minilabor-Destillationsapparatur destillieren, mit den ersten Tropfen des Destillats eine Iodoformprobe durchführen.

Literatur: Itzek/Schallies


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Autoren: Michael Schallies, Hans-Otto Schnelle, Klaus Kunze
update: 08.09.98