Genußmittel: Tee, Kaffee, Schokolade, Honig
Das Thema Tee im Chemieunterricht
Tee gehört neben Kaffee zu den meist konsumierten Getränken der Welt. Der hohe Verbrauch liegt auch in seinem günstigen Preis begründet: So ist Tee nach Wasser das billigste Getränk.
Der Genuß von Tee hat eine lange Tradition und es existieren weltweit charakteristische Zubereitungs- und Trinkrituale. Man denke an den russischen Samowar, an die japanischen Tee-Zeremonien oder auch an die "tea-time" der Briten.
Schülerinnen und Schüler kennen Tee aus ihrem Familienalltag in unterschiedlichen Zubereitungsformen wie beispielsweise als schwarzen Tee oder auch als Eistee. Die Zusammensetzung und Herstellungsverfahren von Tee sind jedoch selbst den "Teetrinkern" nahezu unbekannt. Worin unterscheiden sich grüner und schwarzer Tee? Welche Inhaltsstoffe sind für den Geschmack, die Wirkung oder das Aussehen von Tee verantwortlich? Beruht die muntermachende Wirkung auf der im Volksmund als Thein bezeichneten Substanz? Warum wirkt Tee je nach Brühzeit anregend oder beruhigend? Dies alles sind Fragestellungen, die sich zwangsläufig aus einer näheren Beschäftigung mit dem Thema Tee ergeben.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß sich eine ganze Reihe von Themenbereichen der Alltagschemie verblüffend einfach im Unterricht erschließen lassen. Auf der anderen Seite erweisen sich bestimmte interessante und naheliegende Themen als so geartet, daß sie nur mit beträchtlichem chemischem Vorwissen vollständig verstanden werden können. Dies gilt ganz besonders für Vielstoffsysteme wie Tee, die auf den ersten Blick trivial und kaum erklärungsbedürftig erscheinen mögen. Entsprechend dieser Komplexität kommt der didaktischen Reduktion ein wesentlicher Stellenwert zu: Man kann im Chemieunterricht nur ausgewählte Aspekte der Thematik vereinfacht erarbeiten, wobei Stoffgruppen nur summarisch, keinesfalls aber die Einzelverbindungen nachgewiesen und untersucht werden können.
Trotz dieser Einschränkungen läßt sich Tee mit Erfolg experimentell erschließen. Dabei geht die Spannweite von sehr einfachen Versuchen - wie der Abtrennung von Coffein durch Sublimation - bis zu komplexen Experimenten, wie der quantitativen Bestimmung von Gerbstoffen. Wie viele Themen aus dem Bereich der Alltagschemie, eignet sich der Inhalt Tee sehr gut für ein Projekt bzw. einen projektorientierten Unterricht.
Das Thema Kaffee im Chemieunterricht
Kaffee ist ein Genußmittel, das Schülerinnen und Schülern aus dem Alltag gut kennen. Allerdings ist die chemische Zusammensetzung - sieht man vom Coffein ab - nahezu unbekannt. Es stellt sich damit die Frage nach einfachen Möglichkeiten, die Thematik im Chemieunterricht zu behandeln. Wegen der Vielzahl der im Kaffee nachgewiesenen Inhaltsstoffe erscheint dies auf den ersten Blick aussichtslos. Tatsächlich können aber mit relativ einfachen Experimenten wesentliche Gesichtspunkte der Chemie des Kaffees aufgezeigt werden. Dabei steht zwar die Analyse wichtiger Inhaltsstoffe im Vordergrund, es ergeben sich aber mit dem Dämpfen und Rösten auch präparative Aspekte.
Bereits im Unterricht der Sekundarstufe I können Schülerinnen und Schülern die wesentlichen Veränderungen, die der Kaffee auf seinem Weg von der Ernte zum Verbraucher erfährt, verdeutlicht werden. Dies geschieht allerdings nicht anhand der vertieften Analyse chemischer Inhaltsstoffe, sondern auf einer fast immer mit den fünf Sinnen erfahrbaren Ebene. Hierzu eignen sich Experimente, wie das Dämpfen von Rohkaffee, das Rösten von Kaffeebohnen im Reagenzglas, das Probieren von Kaffee unterschiedlicher Zubereitung, oder die Herstellung von Aromastoffen. Für diese Versuche sind nur sehr geringe chemische Vorkenntnisse notwendig.
Eine Behandlung des Themas in der Oberstufe kann als Ansatzpunkt dienen, um Methoden der Analytik kennenzulernen und Stoffgruppen wie Aminosäuren oder Fette zu erarbeiten; Grundkenntnisse der organischen Chemie sind somit notwendig.
Das Thema Kaffee ist ebenfalls sehr gut für einen fächerübergreifenden Unterricht oder ein Projekt geeignet. Es können Aspekte aus den Bereichen Biologie, Geschichte, Sozialkunde sowie Kunst integriert werden.
Woraus besteht Schokolade?
Schokolade ist geradezu das Sinnbild für eine wohlschmeckende Süßigkeit. Gleichzeitig steht Schokolade aber auch in Verruf, ein wenig gesundes Genußmittel zu sein, das am Übergewicht so mancher Bürger eine Mitschuld trägt. Wie die Umsätze der Süßwarenindustrie zeigen, siegt allerdings bei der Abwägung zwischen Genuß und Gesundheitsbewußtsein oft die "süße Versuchung" in ihren vielen heute erhältlichen Variationen. Doch was wissen wir üblicherweise über Schokolade wirklich, wenn man von den Kenntnissen über die eigene Lieblingssorte und die der Freunde und Familienmitglieder absieht? Das Alltagswissen beschränkt sich darauf, daß Schokolade Zucker enthalten muß, da sie süß schmeckt, Fett enthalten muß, da sie Fettflecken hinterläßt und wohl - wie man an Farbe und Geschmack feststellen kann - zumindest teilweise aus Kakao besteht.
Die Experimente sollen nicht etwa dieses Alltagswissen Lügen strafen. Vielmehr soll gezeigt werden, wie man durch den Einsatz schulchemischer Mittel die wichtigsten Inhaltsstoffe der Schokolade qualitativ und quantitativ nachweisen kann. Dabei wird allerdings nicht nur die Frage beantwortet, wieviel Zucker, Fett und Eiweiß Schokolade enthält. Vielmehr werden auch Wege aufgezeigt, wie man die geschmacksbestimmenden Gerbstoffe und die Purinbasen bestimmen kann. Über dieses analytische Vorgehen hinaus erscheint es wichtig, weitere Informationen zu geben, die sonst mühsam aus unterschiedlichen Quellen zusammengetragen werden müßten. Es werden deshalb die Biologie des Kakaos, die Herstellung und die Geschichte von Schokolade zusätzlich ausführlich beschrieben. Weiterhin dürfen Versuche zur "Synthese" von Schokolade nicht fehlen. Hier sei aber vor zu hohen Erwartungen gewarnt: Der technische Prozeß läßt sich mit geringen Mengen, schulchemischen Mitteln und in dem vorgegebenen zeitlichen Rahmen kaum nachvollziehen. Man muß sich deshalb in diesem Bereich auf Modellversuche beschränken.
Vielleicht kann die Analyse von Schokolade über diese Aspekte hinaus dazu beitragen, die eine oder andere Ernährungsgewohnheit zu beeinflussen - obwohl dieses nicht eine vorrangige Begründung für unsere Arbeit war.
Honig
Die Behandlung von Produkten des alltäglichen Lebens im Chemieunterricht, insbesondere Lebensmitteln, führt immer zu einer großen Motivation der Schülerinnen und Schüler. Das jedem bekannte Lebensmittel Honig ist für eine Behandlung im Unterricht besonders geeignet, weil alle wesentlichen Inhaltsstoffe experimentell erschlossen werden können: Zucker, Wasser, Aminosäuren, Enzyme, Aromastoffe, Metallionen und Pollen. Hierbei werden mit der Dünnschichtchromatographie, Photometrie, Titration und Mikroskopie sehr verschiedene Verfahren angewendet, und es wird darüber hinaus auch präparativ gearbeitet. Somit können anhand eines einzigen Beispiels wesentliche chemische Stoffklassen und Grundoperationen behandelt werden.
Beispielsweise im Rahmen eines fächerübergreifenden Unterrichts in Zusammenarbeit mit der Biologie kann darüber hinaus auch die Produktion des Honigs ausgehend von den Rohstoffen über die Honigbereitung durch die Biene bis hin zur Gewinnung und Behandlung des Honigs durch den Imker ausführlicher diskutiert werden.
Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter:
Sigrid Juchelka, Stefan Kaiser, Insa Melle, Sabine Nick, Stefan Rottmann, Dieter Sgoff, Alexandra Wörn
Publikationen:
- S. Kaiser, I. Melle und H. J. Bader: Zur Chemie des Kaffees, Praxis(Chemie) 46 (1997) Nr. 6, 17-22.
- A. Wörn, A. Lühken und I. Melle.: Honig - Chemieunterricht an einem interessanten Lebensmittel, Praxis(Chemie) 46 (1997) Nr. 6, 9-16.
- A. Wörn, I. Melle und H. J. Bader: Einfache Stofftrennung am Beispiel Schokolade - CHEMKON 6 (1999) Nr. 1, 25.
- H. J. Bader, I. Melle, S. Nick und D. Sgoff, Tee - chemische Aspekte eines alltäglichen Getränks, PRAXIS (Chemie) 46/6 (1997) 23.
- H. J. Bader, T. Asunta und S. Nick, Muovi, kahvi ja tee - Some chemistry of plastics, coffee and tea, Journal of teacher researcher/ Tutkiva opettaja 4/1997, University Printing House, Jyväskylä 1997.
- S. Juchelka und H. J. Bader, Schokolade aus der Sicht der Chemie. in: Frankfurter Beiträge zur Didaktik der Chemie, Band 1 (Hrsg.: H. J. Bader und A. Flint), Harri Deutsch, Thun und Frankfurt 1998, S. 43.
