Didaktik der Chemie / Universität Bayreuth

Stand: 19.03.14

L 01.1

12.03a

Experimentelle Lebensmittelchemie für den Unterricht

Fruchtgummi, "Gummibärchen"

Anleitung für Lehrer, Arbeitsbl. für Schüler
Erstellt und ausprobiert von Andreas Bock.

Kompetenz/Ziel: F: Saure Hydrolyse von Kohlenhydraten und Proteinen, Neutralisation,
B: Ergebnisse beim  Färben und Aromatisieren von Lebensmitteln.
Zeitbedarf: 60 Minuten + min. 2 Stunden (Aushärten der Fruchtgummis)
Material:
  • Esslöffel
  • ggf. Pinzette
  • 2 Bechergläser 250mL
  • Becherglas 400mL
  • Glasstab
  • Spatel
  • Magnetrührer, heizbar
  • Thermometer T < 120°C
  • ggf. Wasserbad
  • ggf. Glastrichter
  • Messzylinder 50mL
  • heißes Wasser
  • Parafilm/Alufolie
  • Stärkebett (feinste Maisstärke im Backblech)
  • Stempel   (Gießvorlagen für Fruchtgummis)
Chemikalien:

 

  • Saccharose (Haushaltszucker)
  • Gelatine
  • Lebensmittelfarben
  • Fruchtaromen
  • Weinsäure
  • Äpfelsäure
Vorbereitung: Puderkasten: Die Stärke über Nacht bei 100°C im Brutschrank (Backofen) trocknen (sollte mindestens einmal im Jahr erfolgen).
Durchführung: I) Herstellung von Invertzucker:
67g Saccharose und eine Spatelspitze Weinsäure werden in einem 250mL Becherglas mit 33mL Wasser vermischt und auf den heizbaren Magnetrührer auf ca. 75°C erhitzt; dies kann bis zu 30min dauern. Das Becherglas wird mit Parafilm oder Alufolie abgedeckt und bis zur Gummibärchen - Produktion aufgehoben (Haltbarkeit: min. 4 Wochen).
II) Eigentliche Fruchtgummi - Produktion:
Im 400ml Becherglas 30g Gelatine einwiegen und mit 50mL Wasser verrühren bis die gesamte Gelatine durchfeuchtet ist; nun 15min quellen lassen.
Ins zweite 250mL Becherglas 80g Saccharose einwiegen, 25mL Wasser zugeben und so lange kochen, bis die Temperatur der Lösung genau 115°C beträgt. Sofort von der Platte nehmen.
 

Jetzt die Gelatine vorsichtig (brennt schnell an) unter Rühren auf der heißen Platte schmelzen; die Temperatur von 75°C nicht überschreiten (bei ungeübten oder unkonzentrierten oder ungeduldigen Schülern besser ein Wasserbad verwenden!).
Nun erst den Invertzucker, dann die Zuckerlösung zur Gelatine gießen und mit dem Glasstab gut durchmischen.


Studenten beim Mischen

Nun beginnt die Aromatisierung der Fruchtgummi-Masse, d.h. ab hier muss immer wieder abgeschmeckt werden (Das Aroma schmeckt in der warmen Masse intensiver als später im Produkt!):

Erst mit 5 Tropfen Aroma versetzen, dann portionsweise Äpfelsäure zugeben und dazwischen stets probieren. Dann den Rest Aroma zugeben ( siehe folgende Tabelle). Zum Schluss mit 1-3 Tropfen Lebensmittelfarbe tönen. Die Masse nun einige Minuten warm ruhen lassen und entstehenden Schaum mit einem Löffel abschöpfen.

  Aroma, Volumen* Äpfelsäure, Masse
Kirsche 20Tr. 5,5g
Zitrone 2ml 8,0g
Ananas 30Tr. 5,5g
Erdbeere 10Tr. 4,5g
Himbeere 20Tr. 5,5g
Pflaume 30Tr. 5,5g
Aprikose 40Tr. 6,0g

*Dosierung hängt ab vom sauren Charakter der natürlichen Frucht und von persönlichen Vorlieben sowie von der Konzentration und der Sorte (Hersteller, Produkt) des verwendeten Aromas. Die hier angegebenen Mengen gelten für natürlichen Geschmack und Produkte der Fa. Symrise, bei Zitrone für Backaroma.

 

Puderkasten: Ein Backblech wird mit Stärke befüllt und mit einer Streichleiste so verteilt, dass sich eine glatte Oberfläche bildet, die mit der Blechkante abschließt. Gegebenenfalls muss Stärke nachgefüllt werden; nie festdrücken! Nun werden mit einer Pinzette handelsübliche Gummibärchen oder mit der Hand andere Stempel vorsichtig in die Stärke eingedrückt. Der Abstand soll so gewählt werden, dass die einzelnen Vertiefungen gerade nicht einfallen.


Lehrer am Puderkasten

Die warme Masse wird nun in die Abdrücke in der Maisstärke gegossen (Becherglas mit "Bärchenmasse" evtl. in Gefäß mit warmen Wasser lagern, da sie sehr schnell erkaltet und härtet). Die Masse kann durch einen Glastrichter oder, für Geübte, entlang eines Glasstabes in die Formen gegossen werden.


Schülerin beim Giessen

Hinweis 1: Als Formen eignen sich für erste Versuche auch Milkaherzen- Packungen, beschichtete Backformen oder Wachsgießformen aus dem Bastelbedarf.
Hinweis 2: Invertzucker kann man auch im Lebensmittelhandel erwerben. Die Produkte sind sirupartig bis feucht-kristallin, aber honigfarben bis dunkelbraun, so dass helle Farben nicht mehr zu realisieren sind.

Beobachtung: Die Zugabe von Aroma erscheint ohne Säure wenig wirkungsvoll, da die Masse süß und fade schmeckt. Erst durch die Säure wird das Aroma geschmacklich wahrnehmbar. Die Geschmackintensität kann also erst nach Säurezugabe beurteilt werden.
Nach 2 - 12 Stunden sind die Fruchtgummis ausgehärtet und können mit den Fingern oder einer Pinzette aus dem Stärkebett geholt werden. Um die Stärke abzubekommen legen Sie die Bärchen am besten in ein Sieb und pusten die Stärke (evtl. mit Druckluft) ab. Denken Sie jedoch daran die Gummibärchen mit wenig Stärke bestäubt zu lassen - die Stärke dient als Trennmittel.
Haltbarkeit: min. 3 Monate ohne auszutrocknen.


Studenten bei Geschmacksproben

Deutung: Der fruchtige Geschmack ist Ergebnis der Kombination Säure und Aroma, wobei die Säure die bedeutendere Rolle spielt. Auch die Farbe des Fruchtgummis spielt eine Rolle bei der Geschmackswahrnehmung, da man mit bestimmten Farben automatisch bestimmte Geschmacksrichtungen verbindet (rot z.B. mit Erdbeergeschmack).
Entsorgung: Oral
Quelle: Aromen:
  1. Kleine Mengen (ca. Euro 1.50 je 10mL): http://www.omikron-online.de/naturhaus/preise/016leben.htm
    (Himbeere, Erdbeere; Kirsche, Mango, Orange)

  2. Große Mengen (ca. Euro 40 je Liter): Fa. Th. Geyer, Pf.1336, 71266 Renningen.

  3. Supermärkte in Österreich: Birne, Aprikose, Himbeere, Erdbeere, Pflaume

  4. Zitrone: Backaroma

Gelatine: Metzgereibedarf, Metzgereigenossenschaft, ggf. Großhandel (ca. Euro 12-16 je kg, je nach Bloomzahl = Farbreinheit)

Hintergrund: 1. Invertzucker:

Eine Saccharoselösung dreht die Ebene polarisierten Lichtes nach rechts:

α(D,20°C)=+66,5°

Nach Kochen mit verdünnten Säuren wird die Saccharose hydrolytisch gespalten; in der Lösung liegen dann

D-(+)- Glucose: D-(-)-Fructose:
 α(D,20°C)=+52°  α(D,20°C)=-92°

als äquimolares Gemisch vor. Diese Lösung dreht die Ebene polarisierten Lichtes nach links; es hat bzgl. der Drehrichtung eine Inversion stattgefunden. Das so entstandene Glucose/Fructose – Gemisch bezeichnet man als Invertzucker.

2. Aromen:

  • Natürliche Aromastoffe: aus pflanzlichen oder tierischen Rohstoffen gewonnene Extrakte.
  • Künstliche Aromastoffe: besitzen i. d. Natur keine strukturelle oder aromawirksame Entsprechung.
  • Naturidentische Aromastoffe: chemisch synthetisierte Aromen, die den Natürlichen chemisch gleich sind.

3. Trennmittel:

Trennmittel sind feste oder flüssige Stoffe, die die Adhäsionskräfte zwischen zwei aneinandergrenzenden Oberflächen durch Bildung eines leicht trennbaren Films verringern. Bei Lebensmitteln v.a. natürliche Öle und Fette sowie Überzüge aus Wachsen.

4. Temperaturgrenzen bei Zucker- und Gelatinelösungen:

Durch die Kochtemperatur einer Zuckerlösung lässt sich der Trockenmassenanteil einstellen. Bei der Gelatine ist zu bedenken, dass sie als Polypeptid beim Erhitzen unter Säureanwesenheit der Sauren Hydrolyse unterliegt. Die langen Ketten werden aufgebrochen und die Eigenschaft der Gelatine in Lösung gallertartig zu erstarren wird stark vermindert.

Did. Hinweise:
  1. Diskutieren Sie die Bedeutung von Sicherheitssymbolen und ihre Reichweite vom Reinstoff bis zum eingesetzten Massenanteil.
  2. Legen Sie Wert auf die geschmackliche Erfahrung der Wirkung der Zutaten (Wechselwirkung (!) Aroma und Säure).
  3. Weisen Sie auf die technologische Lösung des Problems hin: wie formt man eine so stark klebrige Masse?
  4. Diskutieren Sie die optische Wirkung des "Trennmittels" Bienenwachs.
  5. Stellen Sie asynchrone Gummibärchen her: rote, die nach Zitrone schmecken, gelbe mit Himbeer- oder Erdbeergeschmack. Testen Sie damit Kollegen, Schüler und Eltern.
  6. Probieren Sie ungewöhnliche Geschmacksrichtungen (Vanille, Kaffe, Menthol, Pfefferminz), Farben (blau, violett, türkis, rosa) und Formen (Handabdruck, Schlangenlinie, Alltagsgegenstände) aus.


Der Welt erstes Gummi-Mainboard

Die besten WWW-Links:

  1. http://www.haribo.com/planet/de/startseite.php, 29.09.2003. Produktbeschreibung, News, Bewertungsbogen...

  2. http://www.kopfball-online.de/
    arcexp.phtml?kbsec=arcexp&selExperiment=219&dr=datum,29.09.2003. Tanzendes Gummibärchen auf einer Kaliumsalzschmelze. Links.

  3. http://www.nolte-net.de/de/article/news_gummibaer.html, 06.02.2004. Zoologie der Gummibärchen, Systematik der "Gelatina", Uni Münster.

  4. http://www.gummibaeren-forschung.de/, 29.09.2003. Ergötzliches.


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