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Modul 7A: Enzymreaktionen - Herstellen lactosefreier Milch

Herstellen lactosefreier Milch

In der Biotechnologie werden unter anderem auch Nahrungsmittel aufbereitet, um sie genießbarer oder besser verträglich zu machen, z.B. für Personen mit Laktoseintoleranz (Milchzuckerunverträglichkeit). Diese Unverträglichkeit beruht auf dem Fehlen eines Enzyms, das Milchzucker spaltet. Betroffene Personen dürfen deshalb keine Produkte zu sich nehmen, die Laktose enthalten. Wird dieser Zucker jedoch vor dem Verzehr durch das Enzym Laktase (ß-Galaktosidase) in Glukose und Galaktose gespalten, können betroffene Personen wieder ohne Bedenken Milch trinken. Die in Bakterien hergestellte Laktase wird zunächst gereinigt (siehe “Isolierung rekombinanter Proteine”) und dann verwendet, um Laktose in Mich zu spalten. Die Reaktion wird durch Messung der ansteigenden Glukosemenge in der Milch verfolgt.

Als Erweiterung dieses Moduls können ergänzend Experimente mit gekaufter Lactase aus dem Reformhaus durchgeführt werden, um Vergleiche mit der selbst hergestellten Lactase zu ziehen.
Eine weitere Erweiterung besteht in der Immobilisierung des Enzyms: In der Industrie werden Enzyme häufig immobilisiert, d.h. beispielsweise in eine Matrix eingeschlossen und somit fixiert. Dies hat den ökonomischen Vorteil, dass die Enzyme wieder aus dem Versuchsansatz entfernt und mehrfach verwendet werden können. In unserem Experiment kann die Lactase in Alginatkugeln immobilisiert werden.

Themen, die in Zusammenhang mit diesem Experiment im Unterricht bearbeitet werden können:
Enzyme als Biokatalysatoren, aktives Zentrum, Schlüssel-Schloss-Prinzip bzw. induced fit, Substratspezifität, Verdauung von Kohlenhydraten und Anbindung an den Stoffwechsel, Lactoseintoleranz, Milchwirtschaft (Entwicklung, Bedeutung etc.), Gentechnik in der Lebensmittelherstellung, Biotechnologische Methoden – früher und heute, Wirtschaftlichkeit von Bioprozessen (Bsp: Immobilisierung)
für chemisch orientierten Unterricht:
chemischer Aufbau und Eigenschaften von Kohlenhydraten, Hydrolyse von Kohlenhydraten (sauer, enzymatisch), quantitative und qualitative Nachweismethoden reduzierender Zucker

Methoden

Enzymassay, Glucosenachweis (Teststäbchen)

Dauer

30-60 min

Vorraussetzungen

Enzym, Enzymreaktion

Altersstufe

Mittel- & Oberstufe

Material

Materialien und Skripte sind für Science Bridge Mitglieder frei verfügbar.

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