Ermittlung von Zuckergehalt durch Gären von Hefe?
Wir hatten in Chemie die Aufgabe, verschiedene Möglichkeiten den Zuckergehalt zu bestimmen, herauszufinden. Ich habe gelesen, dass es möglich sein soll, den Zuckergehalt, z.B. von einer Lösung, mithilfe des Stoffwechsels von Hefe zu ermitteln. Nun frage ich mich, wie das möglich sein soll. Ich glaube, das hat irgendwas mit dem entstehenden Gasvolumen an Kohlendioxid zu tun... Ich würde mich sehr über (schnelle,hilfreiche) Antworten aus der Community freuen : ). Danke!
2 Antworten
Einfach die Zuckerlösung mit Hefe in einem Gärbehälter mit Gärröhrchen als Verschluss ansetzen, Gewicht vorher und nachher (nach abgeschlossener Gärung) notieren.
Die Gewichtsdifferenz entspricht der entstanden CO2-Menge und nach der Gärformel: C6H12O6 -> 2 C2H5OH + 2 CO2 kann man die Glukosekonzentration bestimmen.
Wichtig: Der Gärbehälter ein geringes Luftvolumen haben und er sollte vor Sauerstoffzutritt geschützt werden (deshalb das Gärröhrchen mit Wasserfalle)- Sauerstoff ermöglicht eine komplette aerobe Veratmung der Glukose zu H2O und CO2, das würde die Berechnung über die Gärformel verfälschen.
Eventuell muss die Zuckerlösung verdünnt werden, weil bei hohen Zuckerkonzentrationen entsprechend viel Alkohol entsteht, der ab einer bestimmten Konzentration als Zellgift wirkt (d.h. es wäre möglich, dass eine nicht erfassbarer Restzuckermenge übrig bleibt).
Die O2 Menge in Luftraum und Lösung kann genauso wie die CO2 Menge in Luftraum und Lösung nach der Gärung geschätzt werden, um das Ergebnis zu präzessieren, aber das würde nur bei niedrigen Zuckerkonzentrationen ins Gewicht fallen.
Es wäre eventuell von Vorteil eine Eich-Reihe mit definierten Zuckerlösungen und derselben Apparatur anzusetzen, dann kann man den Konzentrationsbereich mit den besten Ergebnissen (basierend auf derselben Apparatur und sonst gleichen Versuchsbedingungen) eingrenzen und die Konzentration der Probelösung nach einer ersten Messung auf diesen Bereich legen (durch verdünnen oder einengen).
Prinzipiell richtig, aber es es geht noch einfacher, weil Du ja nur den Gewichtsverlust (durch das entweichende CO2) feststellen musst. Wenn Dein Gärbehälter am Ende 0.5g weniger wiegt, weißt Du, dass 1g Zuckr in der Brühe war...
Das Gärröhrchen (https://de.wikipedia.org/wiki/G%C3%A4rr%C3%B6hrchen) ist einfach nur ein kleiner wassergefüllter Siphon, der verhindert, dass Luft in den Gärbehälter gelangt. Außerdem wird dort auch verdunstetet Wasser aus dem Behälter aufgefangen (Wasserverlust wäre eine Fehlerquelle für falsch zu hohe Zuckerwerte).
Ein netter Nebeneffekt des Gärröhrchens : Man kann den Gärvorgang durch das ausperlende CO2 beobachten und wenn es aufhört zu blubbern ist der Gärvorgang beendet.
Hallo,
ich weiß zwar nicht ob folgende Methode in der Praxis funktionieren würde, aber ich würde es folgendermaßen machen:
Setze eine Zuckerlösung mit definiertem Zuckergehalt an, gib die Hefe dazu und nimm in definierten Abständen eine Probe und miss den Zuckergerhalt z.B. mit einem Refraktometer (Brechungsindex wird weniger).
Mit der Zeit wird die Abnahme des Zuckergehaltes
(und damit der Stoffwechsel der Hefe) weniger werden. Nun kannst du ja deine zu bestimmende Probe mit derselben Hefe bei den selben Bedingungen (Temperatur, Nährstoffe, Druck, Füllhöhe (wegen Hydrostatischem Druck welche die Hefe hämmt), usw.) ansetzen und einfach die Zeit bestimmen, ab wann du keine Veränderung des Brechnungsindexes mit dem Refraktometer oder keine Gasentwicklung, mehr feststellen kannst.
Wenn du alle Daten deiner Probe und des Versuches (mit definiertem Zuckergehalt) in eine Grafik einzeichnest, kannst du mathematisch den Stoffwechsel der Hefe und den ursprünglichen Zuckergehalt berechnen.
VG
Vielen Dank für die tolle Erklärung. Ich habe mir überlegt, dass man, wenn man weiß, dass durch das Gären aus 1 Gramm Zucker 0,5 Gramm Kohlendioxid "entstehen", das im Gärröhrchen entstehende Gasvolumen mit der Dichte des Gases in g/cm³ (Kohlendioxid) und dem Faktor 2 multiplizieren könnte und so die Zuckermenge in g erhalten kann. Stimmt das so?
LG