Pochiertes Ei 2011 - Institut für Berufliche Bildung und Arbeitslehre

TechnischeUniversität Berlin
Institut für Berufliche Bildung und Arbeitslehre
Fakultät I
Geisteswissenschaften
Fachdidaktik 3
Ernährung und Lebensmittelwissenschaft
StR. Dipl.-Ing. Franz Horlacher
Beobachtung und Auswertung beruflicher Lehr- und Lernprozesse
im Berufsfeld Ernährung
Thema: Pochiertes Ei
Eingereicht:
Namen:
Juni 2012
Nadja Burmann
Jessica Scheel
Philipp Martin
Denis Schulz
Studiengang:
Ernährung- und Lebensmittelwissenschaften mit Lehramtsoption (Bachelor)
Inhalt
Inhalt
Abbildungsverzeichnis:........................................................................................................................................................... ii
Tabellenverzeichnis: ........................................................................................................................................................... ii
1
Einleitung ................................................................................................................................................................................. 1
2
Sachanalyse ............................................................................................................................................................................. 2
2.1
Einleitung der Sachanalyse zum Thema „Pochiertes Ei“ ............................................................................ 2
2.2
Aufbau und Zusammensetzung des Eies ........................................................................................................... 3
2.3
Kennzeichnung von Eiern........................................................................................................................................ 5
2.4
Qualität von Eiern ....................................................................................................................................................... 6
2.4.1
Frischetest ............................................................................................................................................................ 6
2.4.2
Salmonellen ......................................................................................................................................................... 7
2.5
Ernährungsphysiologische Wertigkeit .............................................................................................................. 8
2.5.1
Proteinqualität ................................................................................................................................................... 8
2.5.2
Wichtige Inhaltsstoffe für die ernährungsphysiologische Wertigkeit ........................................ 8
2.5.3
Allergene Wirkung des Eiklars .................................................................................................................... 9
2.5.4
Cholesterin ........................................................................................................................................................... 9
2.6
Aufbau von Proteinen ............................................................................................................................................ 10
2.6.1
Denaturierung ................................................................................................................................................. 11
2.6.2
Hitzedenaturierung ....................................................................................................................................... 12
2.6.3
Säuredenaturierung ...................................................................................................................................... 12
2.6.4
Denaturierung bei pochierten Eiern ...................................................................................................... 12
2.7
Pochieren..................................................................................................................................................................... 14
2.8
Frittieren ..................................................................................................................................................................... 14
2.8.1
Frittieren mit Speiseöl oder -fett ............................................................................................................. 14
2.8.2
Unerwünschte Veränderungen ................................................................................................................ 15
2.8.3
Frittieren mit Wasser ................................................................................................................................... 16
2.8.4
Trehalose-Zucker ........................................................................................................................................... 17
3
Didaktische Reduktion .................................................................................................................................................... 19
4
Arbeitsauftrag ..................................................................................................................................................................... 22
5.
Reflexion des Projektes am Tag der „Langen Nacht der Wissenschaft“ ..................................................... 26
6
Quellenverzeichnis............................................................................................................................................................ 29
6.1 Literaturverzeichnis: ..................................................................................................................................................... 29
6.2 Abbildungsquellen: ........................................................................................................................................................ 30
7.
Anhang ................................................................................................................................................................................... 31
............................................................................................................................................................................................................. 31
i
Inhalt
Abbildungsverzeichnis:
Abbildung 1:
Aufbau eines Hühnereis
3
Abbildung 2:
α- Helix
11
Abbildung 3:
β- Faltblatt
11
Abbildung 4:
Maillard-Reaktion von Acrylamid
16
Abbildung 5:
Frittieren in Wasser
17
Abbildung 6:
Trehalose-Zucker
18
Abbildung 7:
Vorbereitung Lange Nacht der Wissenschaft
26
Abbildung 8:
Osmose
27
Abbildung 9:
Denaturierung
27
Abbildung 10:
Kostprobe
27
Abbildung 11:
Das Team
28
Tabellenverzeichnis:
Tabelle 1:
Eiklarproteine
4
Tabelle 2:
Verschiebung des pH-Wertes/Denaturierungstemperatur
13
Tabelle 3:
Lernfeld 1.1
19
Tabelle 4:
Didaktische Reduktion
20
ii
Einleitung
1
Einleitung
Unser Team, bestehend aus Nadja Burmann, Jessica Scheel, Philipp Martin und Denis Schulz,
wird sich in der Ausarbeitung, im Rahmen des im Bachelorstudienganges eingegliederten
Moduls Fachdidaktik 3, mit dem Thema „Pochiertes Ei“ und dessen Weiterverarbeitung
befassen. Dabei dient die Sachanalyse als Basis für die didaktische Reduktion, die wiederum
als Arbeitsmaterial für den späteren Lehrerberuf dienen kann. Ziel der Arbeit ist es, eine
fachwissenschaftliche Grundlage für die „Lange Nacht der Wissenschaft“ zu konzipieren, bei
der wir unser Projekt vorstellen möchten.
1
Sachanalyse
2
Sachanalyse
Ein fundiertes Fachwissen der Lehrkraft ist Voraussetzung für die Gestaltung eines guten
Unterrichts. Zur Aneignung dieses Fachwissens werden wir uns vorerst mit der komplexen
Struktur unseres Themas auseinandersetzen und analytische Kenntnisse erlangen.
2.1
Einleitung der Sachanalyse zum Thema „Pochiertes Ei“
Der Pro–Kopf–Verbrauch an Eiern im Jahr 2010 in Deutschland liegt bei 214 Eiern im Jahr.
Laut Dr. Bernd Dieckmann, dem Vizepräsident des Zentralverbandes der Deutschen
Geflügelwirtschaft, liegt der enorme Verbrauch an Eiern an der hohen biologischen
Wertigkeit dieses Nahrungsmittels (Deutscher Landwirtschaftsverlag GmbH 2011). Nicht
nur der ernährungsphysiologische Aspekt sondern auch der Verwendungszweck von Eiern ist
sehr vielfältig. Sie dienen beispielsweise als Backzutat, Lockerungsmittel, Bindemittel oder
Emulgatoren.
Zum
Verzehr
werden
Eier
gekocht
oder
auch
gebraten
(Erbersdobler/Möhring/Rimbach 2010: 50). Dabei werden als Lebensmittel nicht nur
Hühnereier sondern auch Wachtel-, Enten- oder Gänseeier verwendet. Rechtlich betrachtet
darf allerdings nur das Hühnerei als „Ei“ betitelt werden (Erbersdobler/Möhring/Rimbach
2010: 48). Innerhalb unseres Projektes werden wir die Zubereitungsart Pochieren und
Frittieren analytisch betrachten, wobei wir als innovative Idee für die Lange Nacht der
Wissenschaft das Frittieren des pochierten Eies in einer wässrigen Trehaloselösung vorstellen
wollen.
2
Sachanalyse
2.2
Aufbau und Zusammensetzung des Eies
Im Groben betrachtet, besteht ein Ei aus dem Eigelb, dem sogenannten Dotter. Dieses
liegt zentral in der Mitte des Eies und wird vom Eiweiß, dem Eiklar, umgeben. Als
äußere Hülle dient die Eischale, wie man in Abbild 1 erkennen kann.
Abb. 1: Aufbau eines Hühnereis [1]
Die Eischale ist etwa 0,3 mm dick und trägt zu 10 Prozent des Gesamtgewichts des Eies bei.
Hauptsächlich
besteht
die
Mucopolysaccharidkoplex,
poröse
sowie
Kalkschale
aus
Calciumcarbonat,
einem
Eiweißgerüst,
einem
Calciumphosphat
und
Magnesiumcarbonat. Die in Abbildung 1 angezeigten Poren dienen der Atmung des Kükens.
An der Innenseite der Schale liegt eine dünne und doppelschichtige Schalenhaut an, welche
sich aus einer Schalen- und Eimembran zusammensetzt. Am breiteren Ende des Eies befindet
sich anfangs eine kleine und mit zunehmendem Alter des Eies größer werdende Luftkammer.
Das Oberhäutchen, Cuticula, besteht aus Proteinen und dient dem Schutz des Eies vor
Mikroorganismen. Das Eiklar beträgt 58 Prozent des Gesamtgewichts des Eies und setzt sich
hauptsächlich aus Eiklarproteinen zusammen, welche in Tabelle 1 aufgelistet sind
(Erbersdobler/Möhring/Rimbach 2010: 58 - 60).
3
Sachanalyse
Tabelle 1: Eiklarproteine (Erbersdobler/Möhring/Rimbach 2010: 60) (Belitz/Grosch/Schieberle 2008: 566-570) (modifiziert)
Protein
Anteil am
Bemerkungen
Gesamtprotein
(%)
Ovalbumin
54
- Besteht aus einer Peptidkette mit 385 Aminosäuren
- Denaturiert beim Schlagen
-Im Laufe der Lagerung Bildung zu hitzestabilerem S-Ovalbumin
Conalbumin
12
- Koaguliert bei niedriger Temperatur
- Bindet Metallionen
Ovomucoid
11
- Glycoprotein
- Stabil gegenüber Hitzekoagulation
- Hemmt Trypsin vom Rind, nicht vom Menschen
G2, G3 Globulin
je 4
- Gute Schaumbildner
Ovomucin
3,5
- Glykoprotein
- in vierfacher Konzentration im Eiklar (Viskosität)
- Hitzestabil
- Komplexbildung mit Lysozym
Lysozym
3,4
- Eine Peptidkette aus 129 Aminosäureresten
- Zerstört Zellwände von Bakterien
Ovoglykoprotein
1,0
- Sialoprotein
Flavoprotein
0,8
- Glycoprotein
- Bindet Riboflavin
Ovomakroglobulin
0,5
- Glycoprotein
Ovoinhibitor
0,1
- Glycoprotein
- Hemmt verschiedene Proteinasen
Avidin
0,05
- Glycoprotein
- Bindet Biotin
- Antibakterielle Funktion
Cystatin
0,05
- Peptidkette mit ca. 120 Aminosäureresten
- Hemmt Cysteinproteinasen
Das Eiklar wird unterteilt in das dünnflüssige und dickflüssige, beziehungsweise zähflüssige
Eiklar. Die ungleichmäßige Viskosität basiert auf der unterschiedlichen Konzentration an
Ovomucin der beiden Schichten, welches aus Tabelle 1 zu entnehmen ist. Kohlenhydrate
kommen im Eiweiß zu zirka 1 Prozent vor, wovon die Hälfte an Eiweiße gebunden ist und die
andere in freier Form als Glukose vorliegt. Das Eidotter besteht zu 30 Prozent aus Lipiden.
Diese Form des Eieröls setzt sich zu 65% aus Triglyceriden und zu 30 Prozent aus
Phospholipiden,
welche
für
die
Emulgierbarkeit
des
Eigelbs
sorgen,
zusammen
(Erbersdobler/Möhring/Rimbach 2010: 59 - 61). Neben diesen Lipiden trägt Cholesterin zu 6
Prozent des Gesamtlipids bei (Belitz/Grosch/Schieberle 2008: 573). Die Linolsäure und
4
Sachanalyse
Ölsäure, beide ungesättigt, sind ebenfalls enthalten. Das Eidotter besteht hauptsächlich aus
den Eiweißen Levitin, ein wasserlösliches und glöbuläres Protein, Lipovitellinen, ein
Lipoprotein mit einer hohen Dichte, und den Phosvitinen. Die Intensität der gelben Färbung
des Dotters ist abhängig von der Fütterung des Huhns. Die ausschlaggebenden Farbstoffe sind
Carotinoide,
welche
über
das
Futter
aufgenommen
werden
müssen
(Erbersdobler/Möhring/Rimbach 2010: 61 - 62).
2.3 Kennzeichnung von Eiern
Nach der EG- Vermarktungsnorm werden Hühnereier in Gewichts- und Güteklassen sowie
nach Herkunft und Haltungsart der Legehennen eingeteilt. Sie werden anhand dieser Kriterien
in Handelsklassen untergliedert. Das Gewicht der Hühnereier ist abhängig vom Futterangebot,
Jahreszeit, Alter der Legehenne und Lagerdauer, wobei das Durchschnittsgewicht bei 57 g
liegt. Laut der EG-Verordnung Nr. 589/2008 findet eine Einteilung der Hühnereier in die
Gewichtsklassen S (
53 g), M (53 – 62 g), L (63 – 72 g) und XL (
73 g) statt.
Des Weiteren werden die Eier in die Güteklassen A, B oder C untergliedert. Dabei wird die
Güteklasse A als „frisch“ bezeichnet und B als „2. Qualität“. Genussfähige Eier der
Güteklasse C dürfen nicht im Handel angeboten werden. Die Voraussetzungen der Eier der
Güteklasse A sind eine saubere und unverletzte Schale, eine Luftkammer mit einer maximalen
Größe von 6 mm, das Eiweiß darf keine Einlagerungen haben und muss eine feste
gallertartige Konsistenz besitzen, das Eidotter darf keine fremden Ein- oder Auflagerungen
aufzeigen und es darf kein fremdartiger Geruch feststellbar sein. Der Unterschied zur
Güteklasse B liegt vor allem in der Größe der Luftkammer. Hier darf die Luftkammer eine
Größe von 9 mm betragen. Sofern das Hühnerei unsymmetrisch ist, eine unebene Oberfläche
hat, die Schale verletzt ist oder das Ei bebrütet ist, darf es nicht mehr der Güteklasse A oder B
zugeordnet werden (Erbersdobler/Möhring/Rimbach 2010: 48 - 50).
Bei der Haltungsform wird in ökologische Erzeugung, Freiland-, Boden- und Käfighaltung
unterschieden. Bei der Käfighaltung lebt die Legehenne auf einer festgelegten Fläche mit
Gitterboden sowie einem Futtertrog und einer Wassertränke. Seit 2009 ist diese Art von
Haltung jedoch in Deutschland verboten, sodass die Käfige mit einem Nest, Sitzstange und
Scharrmöglichkeiten modifiziert werden mussten. Bei der Bodenhaltung handelt es sich um
einen geschlossenen Stallraum mit natürlichem Tageslicht, wobei der zur Verfügung stehende
Platz einer Henne genau definiert ist. Steht der Henne neben dieser Haltung noch ein
5
Sachanalyse
Freilandauslauf von 4 m2 zur Verfügung, handelt es sich um die Freilandhaltung. Die
Haltungsform der ökologischen Erzeugung hat noch den Zusatz, dass die Legehennen eine
bestimmte Zeit im Freien verbringen dürfen, es ausreichend Buschwerk gibt und dass das
Futter aus ökologischer Erzeugung stammt (Erbersdobler/Möhring/Rimbach 2010: 50 - 53).
2.4 Qualität von Eiern
Ein Einflussfaktor der Qualität von Eiernder Zustand der Eiinhaltsstoffen, welche von der
Lagerzeit und Lagertemperatur abhängig ist. Bei Zimmertemperatur beträgt die Haltbarkeit
des Eies eine Woche, hingegen im Kühlschrank bei einer Temperatur von 6 – 8 °Celsius drei
bis vier Wochen. Die Mindesthaltbarkeit beträgt 28 Tage, da die Ei-internen
Abwehrmechanismen nach etwa 18 Tagen nach der Eiablage inaktiv werden und die ersten
Verderbniserscheinungen nach 28 Tagen auftreten können. Der 21. Tag nach der Eiablage ist
das letzte Verkaufsdatum. Die natürliche Schutzschicht des Eies beeinflusst die Haltbarkeit
und daher darf das Ei, nachdem es gelegt wurde, nicht abgewaschen werden
(Erbersdobler/Möhring/Rimbach 2010: 53).
2.4.1 Frischetest
Einer der Parameter, um die Frische des Eies festzustellen, ist dessen Luftkammer. Je älter das
Ei wird, desto größer wird die Luftkammer, da während der Lagerung Wasser verdunstet.
Infolgedessen nimmt das Gewicht des Eies ab. Daher kann ein Frischetest in Form einer
Durchleuchtung, mit Hilfe einer Schierlampe, durch Schütteln oder einen Schwimmtest
vollzogen werden. Beim Durchleuchten erkennt man die Größe der Luftkammer, welche sich
nach 30 Tagen um zirka 8 mm vergrößert hat. Beim Schütteln dürfen keine Geräusche
auftreten, sofern das Ei frisch ist. Um den Schwimmtest durchzuführen legt man das Ei in
kaltes Wasser. Bleibt das Ei am Boden, handelt es sich um ein frisches Ei, steigt es auf,
handelt es sich um ein älteres Ei. Bei einem gekochten Ei wird das Alter anhand der Position
des Eidotters signalisiert. Durch die vergrößerte Luftkammer bei älteren Eiern liegt das Dotter
nicht mehr zentral im Ei-Inneren, sondern befindet sich am Rand in der Nähe der Schale.
6
Sachanalyse
Auch durch die Prüfung der Viskosität des Eiklars kann die Frische des Eies erkannt werden.
Ist das Eiklar nach dem Aufschlagen deutlich zweischichtig, beziehungsweise zum einen
gallertartig und zum anderen flüssig, so ist dieses ein Merkmal der Frische des Eies
(Erbersdobler/Möhring/Rimbach 2010: 54 - 56).
2.4.2 Salmonellen
Unsachgemäße Lagerung der Eier und mangelnde Hygiene am Arbeitsplatz sind
ausschlaggebende Gründe für Salmonellenerkrankungen beim Menschen. Immunschwache
Personen, wie Kinder und ältere Menschen, sind besonders anfällig für Salmonellose
(Erbersdobler/Möhring/Rimbach 2010: 57). Salmonellen sind stäbchenförmige Bakterien und
kommen in zirka 2500 verschiedenen Arten vor. Bei einer Temperatur von 8 – 63 °Celsius
sind diese in der Lage sich zu vermehren, wobei das Wachstumsoptimum zwischen 10
°Celsius und 50 °Celsius liegt. Unter 8 °Celsius wird das Wachstum der Salmonellen
eingestellt, setzt jedoch bei höheren Temperaturen wieder ein. Ein Absterben der Salmonellen
wird lediglich über eine Erhitzung von über 70 °Celsius herbeigeführt (Dörr 2009: 327).
Grundsätzlich sind frische Eier steril, dennoch kann es zu einer Kontamination mit
Salmonella Enteritidis kommen. Durch den Hühnerkot ausgeschiedene Salmonellen können
über die verschmutzte Schale ins Ei-Innere gelangen. Eier besitzen einen natürlichen
Abwehrmechanismus gegenüber Salmonellen, welcher jedoch im Laufe der Eialterung
abnimmt. Daher ist die Lagerung, bezüglich der richtigen Temperatur, besonders wichtig.
Diese sollte 7 °Celsius nicht überschreiten. Um eine Infektion mit Salmonellen über den
Verzehr von Eiern zu verhindern, sollten Speisen, die rohe Eier enthalten, erst kurz vor dem
Verzehr hergestellt werden (Erbersdobler/Möhring/Rimbach 2010: 57).
7
Sachanalyse
2.5 Ernährungsphysiologische Wertigkeit
In vielerlei Hinsicht kommt dem Ei ein hoher ernährungsphysiologischer Wert zu (Wirths
1977: 196). Das Ei ist ein hochwertiges Lebensmittel, was unter anderem an der großen
Anzahl an essentiellen Nährstoffen, die der Körper für das Wachstum und die Entwicklung
benötigt, liegt (Schwarz 1994: 219). In dem folgendem Kapitel wird daher näher auf die
ernährungsphysiologische Wertigkeit und die Proteinqualität von Eiern eingegangen.
2.5.1 Proteinqualität
Das Protein eines Eies ist reich an essentiellen Aminosäuren, welche in einem günstigen
Verhältnis vorliegen. Die enthaltenen essentiellen Aminosäuren in einem Ei sind Isoleucin,
Leucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Threonin sowie Tryptophan und Valin (Schwarz
1994: 219 -220). Durch diesen Anteil an essentiellen Aminosäuren besitzt das Ei eine hohe
Proteinqualität, die als biologische Wertigkeit bezeichnet wird. Bei dieser Ermittlung muss
die Aminosäurezusammensetzung der Nahrungsproteine mit dem Bedarf der Körperproteine
verglichen werden (Schlieper 2004: 118). Das bedeutet, dass die biologische Wertigkeit
davon abhängt, wie gut das Nahrungseiweiß in Körpereiweiß umgewandelt werden kann.
Grundlegend sind eiweißreiche tierische Lebensmittel für den Menschen wertvoller als
pflanzliche Lebensmittel, da die tierischen Eiweißstoffe den menschlichen ähnlicher sind. Das
Vollei besitzt eine biologische Wertigkeit von 93,7 Prozent, wohingegen Rindfleisch nur 74,3
und Fisch 76 Prozent aufweisen (Lück/Gaymann 2005: 105).
2.5.2 Wichtige Inhaltsstoffe für die ernährungsphysiologische Wertigkeit
Des Weiteren ist der Mineralstoffgehalt in Eiern beachtenswert. Natrium, Kalium,
Magnesium, Chlor sowie Calcium und Phosphor sind in größeren Mengen in Eiern enthalten.
Calcium und Phosphor sind primär im Eidotter zu finden, das nach dem Käse den höchsten
Phosphorgehalt aufweist. Neben den Mineralstoffen enthält das Ei einige Spurenelemente wie
Aluminium, Eisen, Kupfer, Mangan, Zink, Jod und Fluor in bemerkenswerten Mengen
(Wirths 1977: 196). Der hohe Eisengehalt in dem Eidotter führte dazu, dass gekochte und
vom
8
Sachanalyse
Eiklar entfernte Eigelbe in der Kleinkindernährung eine wesentliche Rolle spielen (Schwarz
1994: 236).
Vitamine sind ein weiterer Bestandteil des Eies. Speziell die wasserlöslichen Vitamine der BGruppe sind in hohen Mengen enthalten. Besonders Vitamin B1, Vitamin B2, Niacin, Cholin
sowie Biotin und Pantothensäure sind hier zu nennen (Wirths 1977: 198). Des Weiteren kann
durch den Verzehr des Eies der tägliche Bedarf an Vitamine A, D, B12 und B2 zu über 10
Prozent gedeckt werden (Schwarz 1994: 232).
2.5.3 Allergene Wirkung des Eiklars
Gegen bestimmte Lebensmittel tritt eine immunologische Abwehrreaktion des Körpers auf,
die unter dem Begriff „Allergie“ allgemein bekannt ist. Erst nach einer wiederholten
Aufnahme des Allergens kommt es zu einer allergischen Reaktion, da zunächst spezielle
Antikörper, Proteine der ɣ-Globulinfraktion, produziert werden müssen (Schwarz 1994: 223).
Ei-Allergien gehören zu den am häufigsten auftretenden Nahrungsmittelallergien. Dermatitis,
bronchiales Asthma, Nesselsucht, Erbrechen sowie Schnupfen und Bindehautentzündungen
sind die wichtigsten Symptome einer Ei-Allergie.
Zu den bedeutungsvollsten allergenen Proteinen des Eiklars gelten Ovalbumin, Ovomucoid
und Ovotransferrin. Allerdings nimmt ihre allergene Wirkung durch eine Hitzebehandlung ab,
erlischt jedoch nicht vollständig (Schwarz 1994: 224).
2.5.4 Cholesterin
Da Eier einen hohen Gehalt an Cholesterin aufweisen, haben sie im Allgemeinen den Ruf
ungesund zu sein und werden häufig mit der krankhaften Veränderung der Arterien,
Arteriosklerose, in Verbindung gebracht. Die Verhärtungen und der Elastizitätsverlust der
Arterien führen zu Gefäßeinengungen und können die Blutzirkulation behindern (Schwarz
1994: 226). Dadurch steigt das Risiko einen Herzinfarkt zu erleiden.
9
Sachanalyse
Allerdings sollte man berücksichtigen, dass Cholesterin nicht nur negativ anzusehen ist. Für
unseren Körper ist es lebensnotwendig, da dieses Lipid unsere Zellmembranen und Nerven
schützt. Des Weiteren braucht der Körper Cholesterin, um spezielle Hormone zu bilden und
ist zudem Ausgangssubstanz von bestimmten Säuren, welche der Körper zur Fettverdauung
benötigt. Der menschliche Organismus kann auf Cholesterin nicht verzichten und es wird aus
diesem Grund synthetisiert. Ob das Ei an einem erhöhten Cholesteringehalt beteiligt ist,
wurde in zahlreichen Studien getestet und aufgeführt. Jedoch sind die erlangten Ergebnisse
eher kontrovers zu betrachten und stellen keine zufriedenstellenden Antworten zur
Verfügung. Die Framingham-Studie beispielsweise zeigte auf, dass es keinen Zusammenhang
zwischen dem Eiverzehr und auftretenden Herzerkrankungen besteht (Schwarz 1994: 226).
2.6 Aufbau von Proteinen
Bevor man sich dem Prozess der Denaturierung widmet, ist es notwendig sich mit der
Struktur der Proteine auseinanderzusetzen. Ein Protein besteht aus mindestens 100
Aminosäuren, die durch Peptidbindungen miteinander verknüpft sind. “Ihre elementaren
Bausteine sind 20 verschiedene Aminosäuren, die den Faden eines Proteins bilden“ (Vilgis
2007: 40). Bei der bereits angesprochenen Peptidbindung handelt es sich um eine Bindung
mit „partiellen Doppelbindungscharakter“ (Ludwig 1963: 4), dadurch liegen die Atome auf
einer Ebene. Diese Strukturform wird als Primärstruktur bezeichnet. „Die ebene Anordnung
und die Tendenz der Peptidbindung von H-Brücken sind die Grundlage für das Entstehen
höherer Strukturformen“ (Ludwig 1963: 4). Gemeint sind damit die Sekundär-, Tertiär-, und
die Quartärstruktur. Bei der Sekundärstruktur kommt es zur Wechselwirkung zwischen dem
Wasserstoff und den CO- und NH-Gruppen des Proteinmoleküls. Im Vergleich zu den Vander-Waals-Kräften
oder
Wasserstoffbrückenbindung
der
als
Dipol-Dipol-Wechselwirkung
intramolekulare
Bindungskraft
sind
die
relativ
stabil
(Bindungsenthalpie: 17 kJ mol-1) (Brockhaus 1965: 1518). Dieser Aspekt hat nicht nur zur
Folge, dass relativ viel Energie benötigt wird um diese zu lösen, sondern die Sekundärstruktur
liegt dadurch spiralförmig und nicht in gestreckter Form vor. Bei der Sekundärstruktur wird
zwischen der α-Helix (siehe Abbildung 2) und dem β-Faltblatt (siehe Abbildung 3)
unterschieden.
10
Sachanalyse
Abb. 2: α- Helix: [2]
Abb. 3: β- Faltblatt [3]
Von den weiteren übergeordneten Strukturen ist noch die Tertiärstruktur erwähnt. Unter der
Tertiärstruktur versteht man eine räumliche Anordnung von mehreren Sekundärstrukturen, die
auch als globuläre Proteine bezeichnet werden. Für die Stabilisierung sorgen nicht nur
Wasserstoffbrücken und Van der Waals Kräfte, sondern auch die Disulfidbindungen zwischen
den Cysteinresten des Proteins. Die hier aufgezeigten intramolekularen Bindungskräfte sind
die Grundlage, um den Vorgang der Denaturierung verstehen zu können (Ludwig 1963: 5).
2.6.1 Denaturierung
Unter dem Begriff der Denaturierung wird im Allgemeinen die Strukturveränderung von
Eiweißmolekülen genannt, die durch Hitze- oder Säureeinwirkung sowie mechanisch
herbeigeführt werden können. In diesem Abschnitt soll auf die chemischen und
physikalischen Veränderungen bei der Denaturierung eingegangen werden (Ternes 2007: 603
- 606).
11
Sachanalyse
2.6.2 Hitzedenaturierung
Wie bereits beschrieben, kommt es bei Denaturierung zur Strukturänderung. Bei der
Hitzedenaturierung wird dieser Vorgang durch hohe Temperaturen verursacht. Die kovalenten
Bindungen zwischen den einzelnen Proteinen bleiben erhalten. Jedoch wird durch das
thermische Einwirken, das Molekül in Schwingung versetzt. „Dabei bleibt die Struktur der
Peptidketten
erhalten,
es
werden
jedoch
die
Querverbindungen
zwischen
den
Peptidbindungen, wie Wasserstoff- und Salzbrücken [...] aufgespalten“ (Brockhaus ABC
1965: 274). Die Proteinstruktur wird entfaltet und Wasserstoffbrücken und Disulfidbrücken
ordnen sich mehr oder minder nach dem Gesetz des Zufalls neu an (de Groot 2001: 92). Auf
Grund der eher zufälligen Anordnung und des hohen energetischen Einwirkens auf das
Proteinmolekül handelt es sich bei den meisten Hitzedenaturierungen um irreversible
Prozesse.
Eine
Ausnahme
wäre
die
mechanisch
herbeigeführte
Denaturierung.
Aufgeschlagenes Eiklar zum Beispiel wird nach kurzem Ruhen wieder flüssig. Der Grund für
die Re- oder Irreversibilität hängt vom Grad der Zerstörung der Ordnungsstufen ab. Sind die
Ordnungsstufen nur teilweise zerstört, können die Proteine in ihren ursprünglichen Zustand
zurückkehren (de Groot 2001: 91).
2.6.3 Säuredenaturierung
Wie bereits erwähnt, kann die Denaturierung auch durch Säuren herbeigeführt werden. Bei
der Säuredenaturierung handelt es sich um eine molekulare Ladungsverschiebung. Das
bedeutet, die Säure gibt H+-Ionen ab und verschiebt somit die Ladungsträger im
Proteinmolekül. Die Folge ist, ähnlich wie bei der Hitzedenaturierung, die Zerstörung und
Neuausbildung von intramolekularen Bindungskräften. (de Groot 2001: S. 93)
2.6.4 Denaturierung bei pochierten Eiern
Beide bereits beschriebene Denaturierungsformen spielen bei der gewählten Thematik die
zentrale Rolle. Bei der Betrachtung der folgenden Tabelle kann ein direkter Zusammenhang
beider Parameter hergestellt werden, denn die Tabelle 2 zeigt die Denaturierungstemperatur in
Abhängigkeit vom pH-Wert. Vor allem das Ovalalbumin wird bei der pH-Wertabsenkung
12
Sachanalyse
stark in seinem Denaturierungsverhalten beeinflusst. Dessen Gehalt liegt im Eiklar bei 58
Prozent und spielt somit bei der Zubereitung von pochierten Eiern eine entscheidende Rolle.
Die Denaturierungstemperatur ändert sich bei der Verschiebung des pH-Wertes von fünf
Einheiten um 18 °Celsius. Ähnlich verhält sich das S-Ovalbumin bei der Verschiebung des
pH-Wertes. Seine Denaturierungstemperatur ändert sich um 17 °Celsius (siehe Tabelle).
Tabelle 2:Verschiebung des pH-Wertes/Denaturierungstemperatur (Ternes 2008: 603)
Eiklarproteine
Ovalalbumin
S- Ovalbumin
Conalbumin
Lysozym
Ovoblobulin
Ovomucin
Denaturierungstemperaturen ( °Celsius)
pH=4
pH= 5
pH=7
66
71,5
79
75
79
85
48
56
61,5
78
81,5
92,5
70
pH=9
84
92
60
-
Diesen Aspekt macht man sich bei der Zubereitung von pochierten Eiern zu Nutze. Auf
Grund der Herabsetzung der Denaturierungstemperatur koaguliert das Eiklar schneller. Fügt
man dem Pochierwasser keine Essigsäure hinzu, würde das Eiklar im Topf unkontrolliert
herumschwimmen und nicht wie gewollt das Eidotter umschließen. Ein gegenteiliger Effekt
lässt sich bei der Zugabe von Zucker beobachten. Durch die Zugabe von Zucker wird die
Denaturierungstemperatur erhöht. Dies erklärt auch, warum eine Sauce Hollandaise
(Essigsäurereduktion) über einem Wasserbad erwärmt werden muss und eine Sabayone (mit
Zucker) über dem Gas zubereitet werden kann. Zudem bewirkt die Zugabe von Zucker, dass
der Teig beim Backen elastisch verschiebbar bleibt (Ternes 2008: 603). Das bedeutet, die
Proteine des Teiges denaturieren erst nach dem Abschluss des Triebes beim Backen. Der
Zucker hat im Molekül eine Schutzfunktion, da er im Gegensatz zur Säure Vernetzungen
ausbildet, anstatt sie zu zerstören. Auch aus ernährungsphysiologischer Sicht lässt sich der
Prozess der Denaturierung beurteilen. Denaturierte Speisen sind im menschlichen Organismus
enzymatisch leichter angreifbar. Daraus folgt, dass rohes Fleisch beispielsweise ist schwerer
verdaulicher ist als gegartes. Des Weiteren verändern sich bei der Denaturierung die
Löslichkeit beziehungsweise Viskosität. Die Löslichkeit nimmt mit den Grad der
Denaturierung ab und die Viskosität zu ( Brockhaus 1965: 274).
13
Sachanalyse
2.7 Pochieren
Pochieren ist eine Gartechnik, in der ein Lebensmittel in wässriger Flüssigkeit gar zieht. Bei
diesem Verfahren liegt die Temperatur zwischen 70 – 98 °Celsius. Das Ziel ist es,
empfindliche Lebensmittel schonend für deren Konsistenz zu garen, wie beispielsweise beim
pochierten Ei oder bei zarten Fleischstücken. Dabei wird in direktes und indirektes Pochieren
unterschieden. Beim direkten Pochieren wird das Gargut direkt in die entweder kalte,
aromatisierte, wässrige Flüssigkeit gegeben oder in die bereits siedende, aromatisierte,
wässrige Flüssigkeit. Das direkte Pochieren wird beispielsweise bei Fleischklößen oder
kleineren Fischstücken angewandt. Das indirekte Pochieren unterscheidet sich insofern, dass
das Gargut in einer Form gegart wird, welches sich in dem Wasserbad mit entsprechender
Temperatur befindet. Dieses Verfahren wird teilweise auch beim Einwecken von Konfitüren
angewandt, wobei jedoch die Konfitüre nicht garen muss, sondern nur erwärmt wird und
dadurch konserviert (Hecker/Herrmann 2001: 125).
Beim pochierten Ei wird das direkte Pochieren angewandt, bei dem das Ei in etwa
80 – 90 °Celsius heißem Wasser mit etwas Essig gar zieht.
2.8 Frittieren
Frittieren ist das Garen von wasserhaltigen Lebensmitteln bei einer Temperatur von
140 – 180 °Celsius, bei dem das Gargut gewöhnlich vollständig von Speiseöl oder -fett
umgeben ist. In der Umgangssprache wird dieser Prozess als „Ausbacken im Fettbad“
bezeichnet. Jedoch wurde vor etwa zwölf Jahren ein neu entdeckter Stoff (Trehalose-Zucker)
legalisiert, der es erlaubt, Lebensmittel in Wasser zu frittieren. Im Folgenden soll auf beide
Methoden eingegangen werden (BfR 2001; Hecker/Herrmann 2002: 131).
2.8.1 Frittieren mit Speiseöl oder -fett
Frittieren mit Speiseöl oder -fett hat das Ziel, durch kurzzeitige und intensive
Hitzeeinwirkung das Lebensmittel zu garen. Außerdem soll das Gargut auf diese Weise eine
rösche Kruste und gleichmäßige Bräunung erhalten. Durch die gebildeten Röststoffe wird
14
Sachanalyse
eine Geschmacksverbesserung und ein attraktiveres Aussehen angestrebt (Hecker/Herrmann
2002: 131). Da Fette und Öle eine hohe Wärmekapazität haben und Temperaturen über den
Siedepunkt von Wasser annehmen können, erfolgt durch den Wärmetransfer das schnelle
Garen der Lebensmittel. Das gebundene Wasser der Frittierprodukte verdunstet nach und
nach an den Randzonen. Infolge des Massentransfers wird das innen liegende Wasser nach
außen transportiert und verdampft teilweise. Dadurch kann das Lebensmittel im Inneren eine
Temperatur von über 100 °Celsius erreichen, wohingegen die Temperatur an den Randzonen
höher ist als im Inneren. Je nach Beschaffenheit der Randzone beziehungsweise der Kruste
verläuft dieser Verdunstungsvorgang schneller oder langsamer ab (DGF 2007). Ein Beispiel
wäre, wenn ein rohes Stück Schweinefleisch und zur Gegenüberstellung ein mit Ei und
Semmelmehl paniertes Stück Schweinefleisch, wie beim Schnitzel „Wiener Art“, verglichen
werden würden. Die Verdunstung des gebundenen Wassers würde beim rohen unpanierten
Stück Fleisch schneller vorangehen als bei dem panierten Stück Schweinefleisch, da das Ei
schneller denaturiert und somit das gebundene Wasser bis zu einem gewissen Grad
einschließt, wodurch das Produkt saftig gehalten wird.
Im Bezug auf das bereits pochierte Ei, welches frittiert werden soll, wird das Ei wie beim
Wiener Schnitzel mit flüssigem Ei und Semmelmehl paniert. Wenn das auf diese Weise
panierte Ei nun in einem Fettbad frittiert wird, dann nur um eine rösche Kruste zu erzielen, da
das Ei bereits zuvor einen optimalen Garpunkt durch den Vorgang des Pochierens erhalten
hat.
2.8.2 Unerwünschte Veränderungen
In Bezug auf das Lebensmittel ist es, wie anfangs im Kapitel erwähnt, das wünschenswerte
Ziel, eine rösche Kruste sowie Geschmacksverbesserungen zu erlangen. Darüber hinaus gibt
es jedoch auch negative Auswirkung beim Frittieren. Zum einen ist hier der
ernährungsphysiologische Aspekt zu erwähnen. Da es sich beim Frittieren um das Backen im
Fettbad handelt, besitzen die verschiedenen Lebensmittel je eine Fettaufnahme von sechs bis
40 Prozent. Daher ist hierbei die richtige Auswahl des Öls beziehungsweise Fettes relevant
(DGF 2007). Es eignen sich besonders raffinierte Öle und Fette, die frei von Schwebstoffen
und anderen Verunreinigungen sind, die den Fettverderb begünstigen.
15
Sachanalyse
Abb. 4: Maillard-Reaktion von Acrylamid [4]
Zum anderen sollte der gesundheitliche Aspekt berücksichtigt werden. Durch die zu hohe
Erhitzung von reduzienden Zuckern und eiweißreichen Lebensmitteln, besonders von Glucose
oder Fructose und Asparagin, kann Acrylamid entstehen. Konkret bedeutet dies, dass
Acrylamid bei der Maillard-Reaktion aus Glucose beziehungsweise Fructose und Asparagin
entsteht (siehe Abbildung: 4). Acrylamid hat die Eigenschaft, dass es wasserlöslich ist und gut
vom
menschlichen
Organismus
absorbiert
werden
kann.
Wie
in
Tierversuchen
herausgefunden wurde, besteht das Risiko von Acrylamid darin, dass es neurotoxisch,
krebserzeugend und erbgutverändernd wirken kann. Diese Wirkungsweise ist auf den
menschlichen Organismus übertragbar. Die negative Auswirkung des Acrylamid aus dem zu
stark frittieren Lebensmittel können in die Muttermilch gelangen und bei dem
heranwachsenden Fötus erbgutverändernd und krebserzeugend wirken (DGF 2007).
2.8.3 Frittieren mit Wasser
Das Frittieren mit Wasser (siehe Abbildung: 5) erscheint auf den ersten Blick utopisch. Ohne
Zugabe des Stoffs Trehalose-Zucker ist dies auch nicht möglich, da Wasser einen Siedepunkt
von 98 – 100 °Celsius besitzt und das „normale“ Garen in Wasser dann lediglich „kochen“
heißt. Durch die Zugabe von Trehalose-Zucker erhöht sich jedoch der Siedepunkt des
Wassers um mehr als 20 °Celsius, sodass das Wasser beim Kochen eine Temperatur von etwa
120 – 125 °Celsius erreicht.
16
Sachanalyse
Dieser Vorgang kann ebenso als Frittieren in Wasser bezeichnet werden, da eine Temperatur,
ohne Druckerhöhung, von deutlich über 100 °Celsius erreicht wird.
Abb. 5: Frittieren in Wasser [5]
2.8.4 Trehalose-Zucker
Trehalose-Zucker ist ein Disaccharid, der aus zwei Glucosemolekülen besteht, die eine α,α1,1 glykosidische Bindung (siehe Abbildung: 6) besitzen. Im Vergleich zur Süßkraft des
Haushaltszuckers, der Saccharose, besitzt Trehalose-Zucker lediglich eine 45 prozentige
Süße, was dem geschmacklichen Eindruck beim frittierten Lebensmittel zugutekommt, da es
keine Beschränkung auf die süßen Lebensmittel festlegt. Mit der geringen Süßkraft und der
α,α-1,1 glykosidische Bindung karamellisiert der Zucker bei höherer Temperatur und erlaubt
so das Frittieren (Food Ingredients). Jedoch muss beim Garen in diesem Medium darauf
geachtet werden, dass nicht zu viel Wasser verdampft oder die Garstücke zu groß sind.
Folglich muss das Verhältnis von Gargut und Garmedium gewahrt sein, da sonst die
Temperatur zu stark absinkt oder bei zu wenig Wasser der Zucker wieder kristallisiert. Das
Verhältnis von Trehalose-Zucker zu Wasser sollte dabei 3 : 1 betragen, dies entspricht einem
Verhältnis von drei Kilogramm Trehalose-Zucker zu einem Liter Wasser (Vilgis 2007: 195).
17
Sachanalyse
Abb. 6: Trehalose-Zucker [6]
Die Inverkehrbringung bzw. das Bereitstellen von Trehalose-Zucker an Dritte ist seit dem
25.09.2001 ohne Einschränkung vom Europäischen Parlament und des Rats legalisiert
worden. Jedoch wird Trehalose-Zucker eher selten zum Frittieren benutzt. In der Industrie
wird es hauptsächlich bei der Zubereitung von Getränken, Schokolade, Tiefkühlprodukten
oder Süßwaren eingesetzt. Der Trehalose-Zucker wird dabei durch mehrere Schritte von
enzymtechnischen Prozessen aus verflüssigter Stärke hergestellt. In der Natur findet man
Trehalose nicht nur in Pflanzen (BfR 2001). Da Trehalose-Zucker den Gefrierpunkt eines
Produktes oder Organismus‘ herabsetzen kann, findet sich Trehalose auch im tierischen
Organismus– der Zucker dient ihnen zum Schutz vor dem Erfrieren. Außerdem besitzt
Trehalose-Zucker eine niedrige Hygroskopizität, welches ihm erlaubt, selbst bei 94
prozentiger, relativer Luftfeuchtigkeit in frei fließender Form vorzuliegen. Dadurch wird das
Verkrusten der Lebensmittel, in denen Trehalose eingesetzt wird, verhindert (Food
Ingredients).
In Bezug auf das Frittieren des pochierten Eies lässt sich zusammenfassend Folgendes
festhalten: Es ist wichtig, dass der Trehalose-Zucker den Siedepunkt des Wassers auf über
120 °Celsius anhebt, da sonst die Panade des pochierten Eies nur gekocht und nicht knusprig
beziehungsweise rösch wird. Bei den mit einer Trehaloselösung erzielbaren Temperaturen ist
eine Bräunung der Panade jedoch nicht möglich. Daher wurden die pochierten Eier nach dem
Garen in dieser Lösung in der durch trockenes Erhitzen vorbereiteten Panade gewälzt, womit
ein knusprig-röscher Mantel erzielt wurde. Außerdem wird die Panade vermutlich leicht
süßlich schmecken, da der Trehalose-Zucker eine zwar geringe aber dennoch ausreichende
Süßkraft hat. Durch das Garen in Essigwasser, ist der leicht süßliche Geschmack der Panade
des
Eies
abgerundet.
18
Didaktische Reduktion
3
Didaktische Reduktion
Unter der didaktischen Reduktion versteht Wiater „alle Maßnahmen, komplexe, umfangreiche
oder schwierige Unterrichtsstoffe […] so zu vereinfachen und zu elementarisieren, dass sie
von Schüler/innen eines bestimmten Lern- und Entwicklungsalters aufgenommen und
verstanden werden können“ (Wiater 1997: 225). Um didaktisch reduzieren zu können, ist es
daher notwendig sich über die konkrete Lerngruppe, die Adressaten, zu informieren. Die
erarbeitete didaktische Reduktion aus Tabelle 3 bezieht sich auf eine Kochklasse im 1.
Lehrjahr, dessen Lernziel aus Tabelle 2 zu entnehmen ist.
Tabelle 3: Lernfeld 1.1 (KMK 1997)
Lernfeld 1.1
1. Ausbildungsjahr
Zeitrichtwert: 140 Stunden
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler können einfache Speisen unter Berücksichtigung von Rezepturen vorund zubereiten sowie anrichten. Die Arbeitsschritte werden nach ökonomischen und ökologischen
Gesichtspunkten geplant, die Arbeitsergebnisse selbstständig kontrolliert und bewertet.
Sie verstehen lebensmittelrechtliche Forderungen und handeln danach. Insbesondere werden
H gieneregeln von den Schülerinnen und Schülern begründet und im Umgang mit Lebensmitteln
angewandt.
Die
Rohstoffauswahl
für
die
Speisenherstellung
erfolgt
nach
sensorischen
und
ernährungsph siologischen
riterien,
nach
Verwendungszweck,
Beschaffenheit
und
Wirtschaftlichkeit.
Die Schülerinnen und Schüler wenden geeignete Verfahren der Vor- und ubereitung an, um die
Werterhaltung von Lebensmitteln zu sichern sowie ein ausgewogenes Verhältnis von
Nahrungsinhaltsstoffen und Energiewert zu erreichen. Sie führen Verlust-, Nähr- und
Energiewertberechnungen durch.
Sie verstehen die Bedeutung des Umweltschutzes und sind in der Lage, umweltbewusst zu handeln.
Die Schülerinnen und Schüler verfügen über enntnisse zur Unfallverhütung und halten die
Sicherheitsvorschriften ein.
Sie arbeiten im Team und erkennen die Vorteile dieser Arbeitsorganisation.
Sie wenden die Fachsprache und einfache Formulierungen in der Fremdsprache an.
Inhalte:
−
Vor-, ubereitung und Präsentation einfacher Speisen
−
Technologische und ernährungsph siologische enntnisse zu ausgewählten Rohstoffen −
Lebensmittelrechtliche Grundlagen
−
Personal-, Betriebs- und Produkthygiene
−
Umweltschutz
−
Arbeitssicherheit
−
Teamarbeit
−
Berechnungen (Maße, Gewichte, Verluste, Rohstoffmengen, Nähr- und Energiewerte)
Fachsprache
19
Didaktische Reduktion
Tabelle 4: Didaktische Reduktion (Arnold 1990: S 584) (modifiziert)
Reduktionsschritte nach Arnold
1.
Wodurch ist die Komplexität
bestimmt?
2.
Zentrale und weniger zentrale
Strukturbestandteile.
Ausarbeitung mit Bezug auf die Sachanalyse
Kennzeichnung von Eiern
 Aufbau, physikalische Eigenschaften und
Zusammensetzung des Eies
 Komplexität der Eiklarproteine
 Biologische Wertigkeit des Eies
 Struktur von Proteinen und dessen Veränderung
bei Wärme- oder Säureeinfluss
 Garverfahren: Pochieren und Frittieren in Fett
oder Wasser als Herstellungsprozess
 Denaturierung bei pochierten Eiern
 Osmose beim Frittieren in Wasser
 Maillard Reaktion
 Struktur und Eigenschaften des Trehalose-Zuckers
Zentral:


Aufbau des Eies
Aufbau
der
Eiklarproteine
und
dessen
Veränderung bei Wärme- oder Säureeinfluss
 Garverfahren: Pochieren und Frittieren als
Herstellungsprozesse
 Denaturierung und Osmose
 Eigenschaften des Trehalosezuckers
Weniger Zentral:



Kennzeichnung von Eiern
Qualitätsbestimmung und mikrobielle Einflüsse
Physikalische
Eigenschaften
und
Zusammensetzung des Eies
 Detaillierter
Proteinaufbau
und
dessen
Strukturveränderung
 Detaillierte Prozesse der Denaturierung und
Osmose
 Maillard Reaktion
 Struktur des Trehalosezuckers
Verstanden:
3. Welche Strukturbestandteile können
von den Adressaten verstanden
werden, welche nicht?






Kennzeichnung von Eiern
Qualitätsbestimmung und mikrobielle Einflüsse
Aufbau des Eies
Aufbau
der
Eiklarproteine
und
dessen
Veränderung bei Wärme- oder Säureeinfluss in
vereinfachter Form
Garverfahren: Pochieren und Frittieren als
Herstellungsprozesse
Proteinveränderung bei der Denaturierung
20
Didaktische Reduktion
(Modell)
 Vorgänge beim Frittieren vereinfacht dargestellt –
Osmose (Modell)
Nicht verstanden:




4.
Auf welche Bestandteile kann
verzichtet werden, ohne den
Gültigkeitsumfang der Aussage
einzuschränken?







5.
Welche Einschränkungen des
Gültigkeitsumfanges müssen in Kauf
genommen werden, damit die Thematik
verstanden wird?



6.
Kann die Verständlichkeit durch
Beispiele, Analogien, Erläuterungen
und Veranschaulichung erhöht
werden?

Molekulare Schreibweise der Eiklarproteine und
dessen
Bindungsarten
(Wasserstoffbrückenbindung, Van-der-Waals-Kräfte)
Einfluss verschiedener Parameter auf molekularer
Ebene (Temperatur, Säure)
Physikalische
Eigenschaften
(Viskosität,
Siedetemperatur des Wasser, Veränderung
Frittiermedium/-gut)
Naturwissenschaftliche und physikalische Abläufe
der Osmose und Denaturierung
Kennzeichnung von Eiern
Qualitätsbestimmung und mikrobielle Einflüsse
Diverse Proteinbestandteile
Molekulare Schreibweise (Strukturformel und
Bindungen)
Maillard Reaktion
Viskositätsveränderungen
Aufbau
der
Eiklarproteine
und
dessen
Veränderung bei Wärme- oder Säureeinfluss
Proteinveränderung bei der Denaturierung
Vorgänge beim Frittieren– Osmose
Vereinfachter Molekülaufbau der Eiweißmoleküle
bei
der
Denaturierung
(3D-Modell).
Veranschaulichung durch Lichtdurchlässigkeit
Bildhafte Darstellung der Osmose in vereinfachter
Form.
Modellversuch: Karton mit Zwischenwand, die
perforiert in der Größe der kleineren Kugelart ist. In
den Karton zwei Kugelarten unterschiedlicher Größe.
Danach den Kasten schütteln
21
Arbeitsauftrag
4
Arbeitsauftrag
Das Thema „Pochiertes Ei“ kann in einer Unterrichtsstunde durch verschiedene Sozialformen
dargestellt werden. Eine Option, wie die Lehrkraft seinen Schülern das Wesentliche des Themas auf
der theoretischen Ebene vermitteln kann, wird in dem folgenden Arbeitsauftrag beschrieben.
Thema: Pochierte Eier frittiert in Fett oder Wasser
Name____________________
Datum______________
1.) Lesen Sie die folgenden Texte über die Zubereitungsarten von:
a) Pochierte Eier,
b) Frittierte Eier in Fett,
c) Frittierte Eier in Wasser.
Markieren Sie sich die wesentlichen Schritte und schreiben Sie diese stichpunkthaltig in die dafür
vorgesehenen freien Felder.
Pochierte Eier:
Anfänglich werden 1 ½ Liter Wasser mit 5 Esslöffel Essig vermengt und zum Kochen
gebracht. Anschließend das Essigwasser auf niedriger Flamme köcheln lassen. Nun werden
die Eier benötigt, die vorzugsweise die Größe L und Zimmertemperatur haben sollten.
Wichtig hierbei ist, dass die Eier frisch sind. Einzeln die Eier in einer Schöpfkelle
aufgeschlagen und vorsichtig in das Essigwasser gleiten lassen. Das Erzeugen eines Strudels,
durch kreisförmiges Rühren mit einem Kochlöffel im Essigwasser, verhindert eine zu große
Verteilung des Eiklars im Essigwasser. Das Ei 3 Minuten ziehen lassen. Das Eigelb sollte
noch flüssig sein. Anschließend das Ei mit einer Schöpfkelle aus dem Essigwasser
herausheben, kurz im kalten Wasser abschrecken und auf einem Tuch abtropfen lassen.
Gegebenenfalls unregelmäßige Ränder abschneiden, um die gewünschte Form zu erreichen.
Frittierte Eier in Fett:
In einem kleinen Topf das Öl zum Frittieren auf circa 160-180 Grad Celsius erhitzen. Parallel
dazu in einer extra Schüssel die Eimischung vorbereiten. Dazu werden Hühnereier mit einer
Gabel aufgeschlagen und mit Salz und Pfeffer gewürzt. Auf einem extra Teller wird die
Panade vorbereitet. Diese besteht aus Semmelbröseln und Blattpetersilie. Die pochierten Eier
werden vorsichtig in Mehl gewälzt. Das überschüssige Mehl abklopfen und die Eier durch die
Eimischung ziehen. Anschließend in den Bröseln panieren. Die Panade dabei nur leicht
andrücken. Danach die Eier in das erhitzte Fett geben und circa 1-2 Minuten frittieren. Sobald
die Panade eine goldbraune Farbe erhalten hat, die Eier aus dem Topf nehmen und auf einem
Küchenpapier kurz abtropfen lassen. Zum Schluss auf einem Teller anrichten und servieren.
22
Arbeitsauftrag
Frittierte Eier in Wasser:
In einem kleinen Topf 100 Milliliter Wasser mit 300 Gramm Trehalose-Zucker vermengen.
Anschließend das Gemisch zum Kochen bringen, bis eine Temperatur von circa 120 Grad
Celsius erreicht wird. Beim Frittieren in Fett wird das pochierte Ei in Mehl gewälzt, durch die
Eimischung gezogen und dann paniert. Dies ist beim Frittieren in Wasser nicht möglich, da
keine Bräunung der Panade stattfinden würde. Demnach nur das pochierte Ei
in die
Trehalose-Lösung geben und circa 2 Minuten frittieren. Wichtig, hierbei darf immer nur ein
Ei in das kochende Wasser gegeben werden. Anschließend das Ei aus dem kochenden Wasser
nehmen, kurz auf einem Küchenpapier abtropfen lassen und dann in den vorgerösteten
Semmelbröseln wälzen. Die Semmelbrösel halten am pochierten, frittieren Ei durch den im
Wasser gelösten Zucker. Das Ei kann nun serviert werden.
Pochierte Eier
Frittierte Eier in Fett
Frittierte Eier in Wasser
__________________
_____________________
___________________
__________________
_____________________
___________________
__________________
_____________________
___________________
__________________
_____________________
___________________
__________________
_____________________
___________________
__________________
_____________________
___________________
__________________
_____________________
___________________
__________________
_____________________
___________________
__________________
_____________________
___________________
23
Arbeitsauftrag
Thema: Pochierte Eier frittiert in Fett oder Wasser
Name____________________
Datum______________
2.) Ordnen Sie die untenstehenden Begriffe, mit Hilfe des Textes, den entsprechenden Feldern in der
Graphik zu!
__________________
Zustand des Eies
Zustand des Eies
_____________
_____________
Hitze, Denaturierung, roh, Säure, gekocht
Beim Pochieren des Eies findet eine Hitzedenaturierung statt. Unter dem Begriff der
Denaturierung wird im Allgemeinen die Strukturveränderung von Eiweißmolekülen
verstanden, die durch Hitze- oder Säureeinwirkung sowie mechanisch herbeigeführt werden
kann. Die Strukturveränderung erfolgt auf Grund von Neubildung oder Verschiebung der
Bindungen
zwischen
den
benachbarten
Molekülen.
Durch
die
Veränderung der
Eiweißstruktur verändert sich auch die Lichtdurchlässigkeit. Diese ist erkennbar, vergleicht
man ein rohes mit einem gekochten Ei. Das vorerst durchsichtige Eiklar hat nach dem
Erhitzen eine weiße Farbe. Beim Kochen von Eiern ist diese Veränderung irreversibel. Das
heißt, dass ein hartgekochtes Ei nicht wieder in seinen ursprünglichen Zustand gebracht
werden kann.
24
Arbeitsauftrag
Thema: Pochierte Eier frittiert in Fett oder Wasser
Name____________________
3.)
Datum______________
Ordnen Sie die untenstehenden Begriffe, mit Hilfe des Textes, den entsprechenden
Feldern in der Graphik zu!
________________________
Nach einiger Zeit
Hoher
Ionebgehalt
niedriger
Ionengehalt
Wasser, Osmose, „halbdurchlässige“ Membran, ausgeglichene Konzentration von Ionen und Wasser,
Ionen
Beim Frittieren des pochierten Eies in Wasser findet eine Osmose des Garguts statt. Anhand
der obigen Graphik soll die Osmose näher erklärt werden. Bei der Osmose streben zwei
Flüssigkeiten an, ihren unterschiedlichen Ionengehalt auszugleichen. In der obigen Graphik
ist ein Behältnis mit zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlichem Ionengehalt zu sehen. Beide
Flüssigkeiten sind mit einer „halbdurchlässigen“ Membran voneinander getrennt. Lediglich
das Wasser kann diese Membran durchqueren, die Ionen hingegen nicht. Durch den
unterschiedlichen Ionengehalt der beiden Flüssigkeiten entsteht ein sogenannter Osmotischer
Druck. Dieser bewirkt, dass das Wasser von der ionenarmen Seite durch die Membran dringt,
um auf der anderen Seite das Wasser mit hohem Ionengehalt zu verdünnen. Dieser Vorgang
hält solange an, bis der Ionengehalt auf beiden Seiten gleich ist. Um dies auf das pochierte Ei
zu übertragen, kann gesagt werden, dass die Trehalose-Lösung einen hohen Ionengehalt
besitzt und das pochierte Ei einen niedrigen Ionengehalt hat.
25
Reflexion
5.
R fl x
s P j k s am Tag
„La g
Na
W ss s af “
Unser Team stellte zur „Langen Nacht der Wissenschaft“ am 02.06.2012 im Franklingebäude
der Technischen Universität Berlin unser Projekt, pochiertes Ei frittiert in Fett oder Wasser, dar.
Die einzelnen Gruppenmitglieder konnten sich mit dem Thema gut identifizieren. Jeder
erarbeitete ein Themengebiet und stellte es den anderen Gruppenmitgliedern vor, sodass jeder
über den gesamten Umfang der Ausarbeitung Auskünfte geben konnte.
Die didaktische Reduktion, Modellbildung und Fassung des Arbeitsmaterials fand in
Gemeinschaftsarbeit statt. Mit einem einheitlichen Wissensstand begannen wir am Tag der
„Langen Nacht der Wissensschaft um 16 Uhr mit den Vorbereitungen. Wir bereiteten das
Essigwasser zum Pochieren vor, erhitzten das Fett und das Wasser mit Trehalose-Zucker, bauten
eine „Panierstrasse“ auf und präparierten unsere Station mit den im Vorfeld gestalteten
Arbeitsmaterialien (Abbildung 7). Um 18 Uhr empfingen wir unsere ersten Besucher.
Abb. 7: Vorbereitung Lange Nacht der Wissenschaft
26
Reflexion
Unser Stand wurde von vielen Besuchern begutachtet und durch hintergründige Fragen
bezüglich unseres Projekts konnten wir ein reges Interesse feststellen. Es wurden nicht
nur Fragen über die Zubereitung von pochierten Eiern gestellt, sondern auch das
Frittieren in Wasser, die Alternative zum Frittieren in Fett, verlangte eine detaillierte
Informationsausgabe
unsererseits.
Hierfür
erleichterte
uns
nicht
nur
das
Präsentationsmaterial den Besuchern unser komplexes Thema verständlich zu erklären,
sondern auch die selbst entworfenen Modelle, in Abbildung 8 und 9 zu sehen, trugen zur
Veranschaulichung bei.
Abb. 8: Osmose
Abb. 9: Denaturierung
Wir ernteten eine positive Resonanz für die innovative Idee des Frittierens in Wasser.
Nicht nur der
ernährungsphysiologische Aspekt spielte eine zentrale Rolle, auch
geschmacklich konnten wir eine Mehrzahl der Besucher, mit Hilfe unserer zubereiteten
Kostproben, von unserem Projekt überzeugen und schließlich begeistern.
Abb. 10: Kostprobe
27
Reflexion
Grundsätzlich können wir von einer gelungenen Veranstaltung ausgehen, wobei nicht
nur unser Thema Anklang fand, sondern auch die Zusammenarbeit unseres Teams trug
zu einer angenehmen Gesamtatmosphäre bei. Auch für unsere spätere Tätigkeit als
Lehrer wirkt sich diese Veranstaltung als eine gewinnbringende Erfahrung aus. Vom
komplexen Prozess der Wissensaneignung, über die anschließende Wissensreduktion zur
Anpassung an spezifische Adressaten bis hin zur praktischen Anwendung von Modellen
zur Veranschaulichung und der Präsentation, konnten wir einen effektiven Lernerfolg
erzielen.
Abb.11: Das Team
28
Quellen
6 Quellenverzeichnis
6.1 Literaturverzeichnis:
Belitz,
Hans-Dieter; Grosch, Werner; Schieberle, Peter (2008):
Lebensmittelchemie. 6., Berlin, Heidelberg: Springer Verlag.
Lehrbuch
der
Brockhaus ABC (1965): Chemie in zwei Bänden. Leipzig: Brockhaus Verlag Leipzig.
Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR), Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften
(2001): Genehmigung des Inverkehrbringens von Trehalose als ein neuartiges
Lebensmittel. Online verfügbar unter www.bfr.bund.de/cm/343/trehalose.pdf, zuletzt
geprüft am 26.04.2012.
de Groot, Hilka (2007): Ernährungswissenschaft. Ernährungslehre. 4., Haan-Gruiten: Verlag
E Europa Lehrmittel.
Deutsche Gesellschaft für Fettwissenschaft (DGF), Gertz (2007): Optimal Frittieren,
Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Fettwissenschaft. Online verfügbar
unter www.dgfett.de/material/frittierempfehlungen_dgf.pdf, zuletzt geprüft am
26.04.2012.
Deutscher Landwirtschaftsverlag GmbH, Agrarheute, Wörle, Hans (2011): Pro-Kopf
Verbrauch von Eiern steigt kontinuierlich, Hannover. Online verfügbar unter
http://www.agrarheute.com/eierverbrauch, zuletzt geprüft am 18.04.2012.
Dörr, Martin (2009): Ernährung und Stoffwechsel für das berufliche Gymnasium.
1.,korrigierter Nachdruck. Troisdorf: Bildungsverlag EINS.
Erbersdobler, Helmut; Möhring, Jennifer; Rimbach, Gerald (2010): Lebensmittel
Warenkunde für Einsteiger. Berlin, Heidelberg: Springer Verlag.
Food Ingredients; Georg Breuer GmbH; Pflanzliche Nahrungsmittelrohstoffe, Trehalose – Ein
multifunktioneller
Zucker.
Online
verfügbar
unter
www.foodingredients.de/objects/stoffe/25.pdf, zuletzt geprüft am 26.04.2012.
Kultusministerkonferenz
(1997):
Rahmenlehrplan
für
den
Ausbildungsberu
Koch/Köchin.
Online
verfügbar
unter:
http://www.der-junge
koch.de/uploads/media/KMK_RLP_Koch.pdf, zuletzt geprüft am 13.05.2012.
Ludwig, Eberhard (1963): Die Denaturierung von β- Lactoglobulin in saurer Lösung.
Versuche zur Charakterisierung des nicht koagulierten Anteils. Dissertation.
Universität Dresden, Fakultät Mathematik und Naturwissenschaften.
Lück, Gisela; Gaymann, Peter (2005): Eiweisheiten, Experimente rund um das Ei. Freiburg
im Breisgau: Verlag Herder.
Schlieper, Cornelia A. (2004): Grundfragen der Ernährung. 17., Kiel: Verlag Handwerk und
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29
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Siegfried (1994): Ei und Eiprodukte. Berlin und Hamburg: Verlag Paul Parey.
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3., Hamburg: Behr`s Verlag.
Vilgis, Thomas (2007): Die Molekül-Küche. Physik und Chemie des feinen Geschmacks.
6., Stuttgart: Hirzel Verlag.
Vilgis, Thomas (2007): Die Molekularküche – Das Kochbuch. Wiesbaden.: Tre Torri Verlag.
VNR Verlag für die Deutsche Wirtschaft, Riedel, Christian: Eier sind unschuldig. Bonn.
Online verfügbar
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http://www.experto.de/b2c/gesundheit/krankheiten/cholesterin/cholesterineiersind
unschuldig.html, zuletzt geprüft am 20.04.2012.
Wiater, W. (1997): Unterrichten und Lernen in der Schule, Eine Einführung in die
Didaktik.6., Donauwörth: Auer Verlag.
Wirths, Willi (1977): Lebensmittel in ernährungsphysiologischer Bedeutung. 2., Paderborn:
UTB Schöningh.
6.2 Abbildungsquellen:
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α-Helix:
http://www.cgg.at/www.cgg.at/chemie/schuelerdaten_alt/berufswettbewerb_2000_01
/3a/pt/helix.gif zuletzt geprüft am 19.02.2013.
[3]
Reiser,
Oliver
(2012):
β-Faltblatt.
In
URL:
http://www.chemie-imalltag.de/articles/0039/Falt.jpg, zuletzt geprüft am 22.04.2012.
[4]
Haase, Günter 2002: Krebs – Acrylamid. In URL: http://www.ghaase.de/ch_acrylamid.htm, zuletzt geprüft am 22.04.2012.
[5]
StockFood GmbH (2012): Kaisergranat, Zucchini in Wasser frittiert (Molekularküche). In
URL: http://mediaserver02.stockfood.com/previews/NDI4OTU1Ng==/00357463.jpg
zuletzt geprüft am 22.04.2012
[6]
Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH (2012): Trehalose. In URL:
http://www.wissenschaft-online.de/lexika/images/bio/faf6783.jpg zuletzt geprüft am
19.02.2013.
30
Anhang
7. Anhang
31