„Lebensmittel und Biotechnologie“ - dbu.de · PDF file3 Die folgenden, teilweise fächerübergreifenden Tipps und Anregungen haben wir für Sie zum Thema Lebensmittel und Biotechnologie

Ausstellung „Faszination Biotechnologie“

Thema der Führung:

„Lebensmittel und Biotechnologie“

Handreichung für Lehrerinnen und Lehrer

Herausgegeben vom Zentrum für Umweltkommunikation der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gGmbH

Ansprechpartnerin für Führungen ist Kerstin Schulte (Tel.: 0541/9633-941)

Verantwortlich für die Ausstellung ist Ulrike Peters

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Zum Inhalt der Führung: Biotechnologie ist etwas ganz Alltägliches. Das zeigt nicht zuletzt die Ausstellung

„Faszination Biotechnologie“. Allein das Exponat „Tischlein deck dich“ zeigt dem Be-

sucher, bei der Herstellung welcher Lebensmittel beispielsweise heute Mikroorga-

nismen eine Hauptrolle spielen. Camenbert, Salami, Bier und Sauerteigbrot sind nur

einige von ihnen.

In der Ausstellung werden im Lebensmittelbereich drei Projekte präsentiert, die die

Deutsche Bundesstiftung Umwelt gefördert hat: Die umweltschonende Entalkoholi-

sierung von Bier, die sensorgesteuerte Überwachung des Brauprozesses und der

virtuelle Essigmeister. Die Bier- und Essigherstellung sind - auch wirtschaftlich gese-

hen - wichtige biotechnologische Prozesse in Deutschland. An deren Optimierung

wird beständig gearbeitet.

Um diese Projekte den Schülern nahe bringen zu können, ist es wünschenswert,

dass diesen die Prozesse der alkoholischen und auch der Essigsäuregärung geläufig

sind.

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Die folgenden, teilweise fächerübergreifenden Tipps und Anregungen haben wir für

Sie zum Thema Lebensmittel und Biotechnologie zusammengestellt. Berührt werden

die Fächer Biologie, Chemie und Biochemie.

Tipps zur Vor- und Nachbereitung des Ausstellungsbesuchs:

Das Bier gilt neben dem Brot als eines der ältesten biotechnologisch hergestellten

Lebensmittel. Die Geschichte des Bierbrauens könnten die Schüler selber zusam-

menstellen, sie birgt eine Menge Erstaunliches und viele Kuriositäten, z. B. die Zu-

gabe von Eierschalen zur Geschmacksverbesserung. Im Laufe der Zeit ist allerhand

Schmu mit dem Gerstensaft getrieben worden, bis das deutsche Reinheitsgebot aus

dem Jahre 1516 schließlich besagte, dass nur Wasser, Hopfen und Gerste in das

Bier gehören. Eine Menge Gesprächs- und Diskussionsbedarf dürfte sich dadurch

ergeben.

Wenn dann die Geschichte des Bierbrauens erarbeitet worden ist, wäre es sicher

eine nachhaltige Erfahrung Bier selber zu brauen. Damit auch das Alkoholfreie nicht

zu kurz kommt, könnte die Problematik bei dessen Herstellung in Angriff genommen

werden. Viel Wissenswertes zu diesem Thema finden Sie im pdf zur Sendung „Die

Wissenschaft vom Bier“, die im WDR 1996 ausgestrahlt wurde. Ein Link zum Deut-

schen Reinheitsgebot ist ebenfalls angegeben. Gerne senden wir Ihnen auf Anfrage

zwei Artikel aus einem Sonderheft des Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg,

zu. In den Artikeln werden die zwei Bierprojekte aus der Ausstellung vorgestellt.

Auch der Essig nimmt eine wirtschaftlich große Bedeutung ein. Rund zweieinhalb

Liter Essig verbraucht jeder Deutsche im Jahr. Die Schüler sollten sich einmal über-

legen, wozu Essig heute verwandt wird und woraus sich also die großen Produkti-

onsmengen ergeben könnten. Hiermit könnte eine Rechercheaufgabe im Internet

verbunden werden. Die Suche konzentriert sich auf Produkte, bei deren Herstellung

oder Konservierung Essig verwandt wird.

Nachvollziehen, wie Essig hergestellt wird, können die Schüler ganz einfach im Klei-

nen im Klassenzimmer. Aber wie sieht es mit der Essigproduktion im großen Maß-

stab aus? Die Schüler können diesen Prozess in der Ausstellung nachvollziehen und

könnten ein Produktionsprotokoll anfertigen: Vom Fermenter in die Flasche, der Weg

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der Essigsäure. Dazu ist folgendes Hintergrund-Material - teils aus dem Internet

(homepages sind auf den folgenden Seiten angegeben) - hilfreich: Der virtuelle Es-

sigmeister, Hobbytipp Nr. 280 Gesundheit aus dem Essig – selbstgemacht; Aus

Wein Essig machen; Die Herstellung von einfachen chemischen Verbindungen

In der Ausstellung begegnet den Schülern der Camenbert. Sie erfahren, dass der

Edelschimmel auf dem Camenbert von einem Mikroorganismus namens Penicillium

camenberti gebildet wird. Käse ist ein weiteres biotechnologisch hergestelltes Le-

bensmittel. Auch Käse ist einfach selber herzustellen, vielleicht eine Anregung für

Ihren Unterricht. Die Frage wie die Löcher in den Käse kommen, klärt sich dann von

ganz alleine. Eine Reihe von Mikroorganismen sorgen für den Geschmack in den

unterschiedlichsten Käsesorten. Die Käsestulle der Assistentin von Alexander Fle-

ming führte schließlich auch zur Entdeckung des Penicillins. Die Assistentin machte

das, was in Laboren streng verboten ist, sie aß dort ihre Stullen und verteilte somit

auch überall ihre Krümel. Unter anderem auf den Staphylococcenkulturen des Herrn

Fleming. Dem gab das Nicht-Wachsen seiner Kulturen zu denken, bis er auf die Idee

kam, dass eine Substanz im Käse antibakterielle Wirkung haben muss. Das Penicillin

war entdeckt. Die Geschichte der Entdeckung dieses wichtigen Antibiotikums könnte

von den Schülern recherchiert werden, denn die eigentliche Bedeutung des Penicil-

lins war im Jahr 1928 noch gar nicht so klar, sondern erst im zweiten Weltkrieg. Hin-

tergrundinformationen bekommen Sie unter den angegebenen Links. Beim Thema „Lebensmittel und Biotechnologie“ ist die Frage nach gentechnisch ver-

änderten Lebensmitteln oft nicht fern. Es ist aber zu beachten, dass die Gentechno-

logie nur ein Teilbereich der Biotechnologie ist. Die DBU fördert keine Projekte mit

gentechnisch veränderten Lebensmitteln. Außerdem fördert sie in keinem der derzeit

kritisch diskutierten Anwendungsfeldern wie Stammzellenforschung, Klonen von

Menschen und Tieren oder Präimplantationsdiagnostik.

Übrigens: Informationsmaterial zur gentechnischen Veränderung von Lebensmitteln

bekommen Sie unter anderem beim Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung. Dort können Sie sich das pdf-Dokument „Grüne Gentechnik“ herunterladen, weitere

Informationen über die wirtschaftliche Bedeutung und das Volumen biotechnisch

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hergestellter Lebensmittel finden Sie unter http://www.bfa-ernaehrung.de/Bfe-

Deutsch/Information/e-docs/janybericht/bfe3a.htm. Unter http://www.learn-

line.nrw.de/angebote/genbiotec gibt es für Schülerinnen und Schüler der Jahrgangs-

stufe 13. Informationen von Darwin über Kant bis zum Klonschaf Dolly. Quellen: Zum Bier: • http://www.quarks.de/bier/index.htm, ein pdf zur Sendung vom 24.09.1996 im

WDR „Die Wissenschaft vom Bier“.

• http://www.bier-keller.de/index.php?text=reinheitsgebot.html

• „Ethanolmesssystem für Brauereien“, Rainer Erb und Stefanie Heiden (Hrsg.),

Sensorik, Sonderausgabe der DBU in Kooperation mit BIOspektrum, Spektrum

Akademischer Verlag, Heidelberg, 2002

• „Optische Messtechnik für in situ-Brauprozessoptimierung“, Rainer Erb und Ste-

fanie Heiden (Hrsg.), Sensorik, Sonderausgabe der DBU in Kooperation mit BIO-

spektrum, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 2002

Zum Essig:

• „Der virtuelle Essigmeister“, Rainer Erb und Stefanie Heiden (Hrsg.), Sensorik,

Sonderausgabe der DBU in Kooperation mit BIOspektrum, Spektrum Akademi-

scher Verlag, Heidelberg, 2002

• http://www.seilnacht.tuttlingen.com/Chemie/ch_essig.htm

http://www.seilnacht.tuttlingen.com/Lexikon/Lebensmi.htm

http://www.seilnacht.tuttlingen.com/Lexikon/Essigsa.htm

• http://www.hamburger-bildungsserver.de/biotech/lebensm/bioleb-

411.html?target=&chap=0&sec=&id=

• http://www.ecowein.de/essigher.htm

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Zum Käse: • http://www.hamburger-bildungsserver.de/biotech/lebensm/bioleb-


Zum Penicillin: • http://www.tiscalinet.ch/biografien/biografien/fleming.htm

• http://www.kanzelgruss.de/gleichnisse/geschichten/Zum_zweiten_Mal.html

Ausstellung „Faszination Biotechnologie“ Fehlertext/Lehrerexemplar Mal sehen, ob Sie bei der Führung aufgepasst haben. In diesen Artikel haben sich elf Fehler eingeschlichen. Viel Spaß beim Suchen...

Alles Käse oder was?

Die Biotechnologie spielt bei der Pro-

duktion von Lebensmitteln für den

Menschen schon lange eine große

Rolle, im Grunde schon seit 2000

(falsch, 9000) Jahren. Schon damals

haben die Menschen biotechnologi-

sche Methoden angewandt, allerdings

ohne es zu wissen. Bier war beispiels-

weise neben Brot eines der ersten bio-

technologisch hergestellten Lebensmit-

tel. Flüssig vergorener Pizzateig

(falsch, Brotteig) war offensichtlich die

erste Form von Bier. Die Menschen

wussten damals zwar, wie man Bier

macht, und dass es ihnen gut

schmeckt, sogar so gut, dass die Ä-

gypter beispielsweise die Hälfte ihrer

Getreideernte verflüssigten. Die Men-

schen wussten aber nicht, was für Pro-

zesse dazu führen, dass sie Brot ba-

cken konnten oder Bier brauen. Ihre

kleinen Helfer, die Mikroorganismen,

Käfer, Ameisen (falsch, ergänzt), He-

fen und Enzyme entdeckten die Men-

schen erst sehr viel später. Diese

praktizierte oder auch empirische Bio-

technologie beruhte also auf dem

zufälligen Kontakt von Menschen mit

Mikroorganismen, die für die Nah-

rungsmittelzubereitung verantwortlich

waren. Die Menschen stellten damals

auch Papier aus Altpapier her, kannten

also schon das Prinzip des Recycling

(falsch, die Menschen konnten Papier

herstellen, aber aus den Stengeln des

Papyrusmarks), sie buken Brot oder

gerbten Leder.

Antonie von Leeuwenhoek, ein hollän-

discher Kaufmann und Naturforscher

war im Jahr 1683 der erste Mensch,

der letztendlich die kleinen Helfer ent-

deckte, Bakterien in der Probe seines

eigenen Zahnbelags, ein Riesenfort-

schritt.

Die Naturwissenschaften des 19. Jahr-

hunderts erbrachten neue Erkenntnis-

se, der Franzose Gerard Depardieu

(falsch, Louis Pasteur) brachte die

Forschung ein ganzes Stück weiter. Er

nahm Gär- und Fäulnisprozesse ge-

nauer unter die Lupe und kam 1863 zu

der Erkenntnis, dass kleinste Einzellie-

8

ge Lebewesen bei diesen Prozessen

am Werk sind. Er nahm an, dass diese

sich bei der Abwesenheit von Sauer-

stoff durch Spaltung vermehren, und

unter Luftzufuhr verwesen - insbeson-

dere die Eiweißstoffe. Er nannte die

kugel-, schrauben- oder stäbchenför-

migen Mikroorganismen „Spaltpilze“,

später nannte man sie Bakterien oder

Mikroben. Er stellte fest, dass diese bei

der Gärung Malzzucker in Alkohol und

CO2 aufspalten, und brachte nach lan-

gem Streit unter anderen Wissen-

schaftlern wie Liebig, Wöhler, Robbi

Williams (falsch, ergänzt) und Berzeli-

us den Beweis, dass die alkoholische

Gärung eine Stoffwechselfunktion der

beobachteten Hefe ist. Seine Erkennt-

nisse konnten direkt in der Industrie

angewandt werden. Als Depardieu

(falsch, Pasteur) dann noch feststellte,

dass die „Spaltpilze“ nicht hitzebestän-

dig sind, konnte man die Gärung und

Zersetzung auch stoppen, Wein wurde

auch nicht mehr zu Saurem Paul also

sauer. Er hatte die „Depardisierung“

(falsch, Pasteurisierung) entwickelt.

Die stetig steigende Nachfrage nach

besseren Lebensmitteln, brachte Ver-

fahren zur Milchsäureproduktion – zur

Konservierung – und Backhefenher-

stellung – zur Brotteigherstellung – mit

sich.

1883 gelang es dann dem Dänen

Hans Christian Anderson (falsch, Emil

Christian Hansen) - auf Pasteurs For-

schungen aufbauend - eine einzige

Hefezelle zu isolieren und sie auf ei-

nem Nährboden zu vermehren. Damit

war der Weg frei zu gezielter Hefe-

Reinzucht. Reine Hefen bedeuten rei-

ne Gärungen und geschmacklich re-

produzierbares Bier. Abgefüllt wurde

es schon damals in Dosen (falsch, er-

gänzt). 1897 entdeckte dann Eduard

Buchner, dass auch subzelluläre Be-

standteile, also Enzyme in der Lage

sind, biotechnologische Prozesse zu

ermöglichen.

Im 20. Jahrhundert beschäftigte sich

die Forschung dann mit der gezielten

Suche nach bestimmten Mikroorga-

nismen und ihren Enzymen. Das führte

natürlich zu immer weiteren Entwick-

lungen. Auch die Ansprüche der

Verbraucher stiegen dementspre-

chend. Heute ist es selbstverständlich,

dass Penicillium camenberti den Edel-

schimmel auf den Camenbert zaubert

und Penicillium naligiovenses die Sa-

lami reifen lässt, in unserem Joghurt,

so diktiert uns die Werbung auf, müs-

9

müssen sogar lebende Joghurtkulturen

noch aktiv sein. Zig verschiedene Kä-

sesorten, die mit Hilfe von den unter-

schiedlichsten Mikroorganismen ihren

speziellen Geschmack bekommen,

lassen den Verbraucher an der Käse-

theke schon

einmal verzweifeln, alles Käse oder

was?

weitere Informationen unter:

http://www.dbu.de/ausstellungen

Ausstellung „Faszination Biotechnologie“ Fehlertext/Schülerexemplar Mal sehen, ob Sie bei der Führung aufgepasst haben. In diesen Artikel haben sich elf Fehler eingeschlichen. Viel Spaß beim Suchen...

Alles Käse oder was?

Die Biotechnologie spielt bei der Pro-

duktion von Lebensmitteln für den

Menschen schon lange eine große

Rolle, im Grunde schon seit 2000 Jah-

ren. Schon damals haben die Men-

schen biotechnologische Methoden

angewandt, allerdings ohne es zu wis-

sen. Bier war beispielsweise neben

Brot eines der ersten biotechnologisch

hergestellten Lebensmittel. Flüssig

vergorener Pizzateig war offensichtlich

die erste Form von Bier. Die Menschen

wussten damals zwar, wie man Bier

macht, und dass es ihnen gut

schmeckt, sogar so gut, dass die Ä-

gypter beispielsweise die Hälfte ihrer

Getreideernte verflüssigten. Die Men-

schen wussten aber nicht, was für Pro-

zesse dazu führen, dass sie Brot ba-

cken konnten oder Bier brauen. Ihre

kleinen Helfer, die Mikroorganismen,

Käfer, Ameisen, Hefen und Enzyme

entdeckten die Menschen erst sehr viel

später. Diese

praktizierte oder auch empirische Bio-

technologie beruhte also auf dem

zufälligen Kontakt von Menschen mit

Mikroorganismen, die für die Nah-

rungsmittelzubereitung verantwortlich

waren. Die Menschen stellten damals

auch Papier aus Altpapier her, kannten

also schon das Prinzip des Recycling,

sie bucken Brot oder gerbten Leder.

Antonie von Leeuwenhoek, ein hollän-

discher Kaufmann und Naturforscher

war im Jahr 1683 der erste Mensch,

der letztendlich die kleinen Helfer ent-

deckte, Bakterien in der Probe seines

eigenen Zahnbelags, ein Riesenfort-

schritt.

Die Naturwissenschaften des 19. Jahr-

hunderts erbrachten neue Erkenntnis-

se, der Franzose Gerard Depardieu

brachte die Forschung ein ganzes

Stück weiter. Er nahm Gär- und Fäul-

nisprozesse genauer unter die Lupe

und kam 1863 zu der Erkenntnis, dass

kleinste Einzelliege Lebewesen bei

diesen Prozessen am Werk sind. Er

nahm an, dass diese sich bei der Ab-

wesenheit von Sauerstoff durch Spal-

tung vermehren, und unter Luftzufuhr

verwesen - insbesondere die Eiweiß-

stoffe. Er nannte die kugel-, schrau-

ben- oder stäbchenförmigen Mikroor-

ganismen „Spaltpilze“, später nannte

man sie Bakterien oder Mikroben. Er

stellte fest, dass diese bei der Gärung

Malzzucker in Alkohol und CO2 auf-

spalten, und brachte nach langem

Streit unter anderen Wissenschaftlern

wie Liebig, Wöhler, Robbi Williams und

Berzelius den Beweis, dass die alkoho-

lische Gärung eine Stoffwechselfunkti-

on der beobachteten Hefe ist. Seine

Erkenntnisse konnten direkt in der In-

dustrie angewandt werden. Als Depar-

dieu dann noch feststellte, dass die

„Spaltpilze“ nicht hitzebeständig sind,

konnte man die Gärung und Zerset-

zung auch stoppen, Wein wurde

auch nicht mehr zu Saurem Paul also

sauer. Er hatte die „Depardisierung“

entwickelt. Die stetig steigende Nach-

frage nach besseren Lebensmitteln,

brachte Verfahren zur Milchsäurepro-

duktion – zur Konservierung – und

Backhefenherstellung – zur Brotteig-

herstellung – mit sich.

1883 gelang es dann dem Dänen

Hans Christian Anderson - auf Pas-

teurs Forschungen aufbauend - eine

einzige Hefezelle zu isolieren und sie

auf einem Nährboden zu vermehren.

Damit war der Weg frei zu gezielter

Hefe-Reinzucht. Reine Hefen bedeu-

ten reine Gärungen und geschmacklich

reproduzierbares Bier. Abgefüllt wurde

es schon damals in Dosen. 1897 ent-

deckte dann Eduard Buchner, dass

auch subzelluläre Bestandteile, also

Enzyme in der Lage sind, biotechnolo-

gische Prozesse zu ermöglichen.

Im 20. Jahrhundert beschäftigte sich

die Forschung dann mit der gezielten

Suche nach bestimmten Mikroorga-

nismen und ihren Enzymen. Das führte

natürlich zu immer weiteren Entwick-

lungen. Auch die Ansprüche der

Verbraucher stiegen dementspre-

chend. Heute ist es selbstverständlich,

dass Penicillium camenberti den Edel-

schimmel auf den Camenbert zaubert

und Penicillium naligiovenses die Sa-

lami reifen lässt, in unserem Joghurt,

so diktiert uns die Werbung auf, müs

sen sogar lebende Joghurtkulturen

noch aktiv sein.

Zig verschiedene Käsesorten, die mit

Hilfe von den unterschiedlichsten Mik-

roorganismen ihren speziellen Ge-

schmack bekommen, lassen den

Verbraucher an der Käsetheke schon

einmal verzweifeln, alles Käse oder

was?

weitere Informationen unter:

http://www.dbu.de/ausstellungen


Thema: Lebensmittel und Biotechnologie

Informationen zum Thema Bier finden Sie hier:

Zum Bier:

• http://www.quarks.de/bier/index.htm → Hier können Sie ein pdf zur Sendung vom

24.09.1996 im WDR „Die Wissenschaft vom Bier“ herunterladen und erfahren ei-

gentlich alles, was man zum Thema Bier wissen sollte.

• http://www.bier-keller.de/index.php?text=reinheitsgebot.html → Hier findet sich

der Originalwortlaut des Deutschen Reinheitsgebotes.

• „Ethanolmesssystem für Brauereien“, Rainer Erb und Stefanie Heiden (Hrsg.),

BIOspektrum Sensorik, Sonderausgabe der DBU in Kooperation mit Spektrum

Akademischer Verlag, Heidelberg, 2002 ٭ • „Optische Messtechnik für in situ-Brauprozessoptimierung“, Rainer Erb und Ste-

fanie Heiden (Hrsg.), BIOspektrum Sensorik, Sonderausgabe der DBU in Koope-

ration mit Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 2002 ٭



Informationen zum Essig

Zum Essig: • http://www.hobbythek.de/archiv/280/ → Hoppytipp Nr. 280 “Gesundheit aus dem

Essig selbstgemacht”.

• „Der virtuelle Essigmeister“, Rainer Erb und Stefanie Heiden (Hrsg.), Sensorik,

Sonderausgabe der DBU in Kooperation mit BIOspektrum, Spektrum Akademi-

scher Verlag, Heidelberg, 2002 ٭

• http://www.seilnacht.tuttlingen.com/Chemie/ch_essig.htm → Formel zur Essigsäu-

re, Eigenschaften und Herstellung von dieser Säure werden kurz und knapp be-

schrieben.

• http://www.seilnacht.tuttlingen.com/Lexikon/Lebensmi.htm → Kurze Erläuterung

zu Lebensmittel-Zusatzstoffen wie Essig einer ist.

• http://www.seilnacht.tuttlingen.com/Lexikon/Essigsa.htm → Formel zur Essigsäu-

re, Eigenschaften und Herstellung von dieser Säure werden kurz und knapp be-

schrieben, und das Vorkommen der Essigsäureproduzierenden Bakterien.


411.html?target=&chap=0&sec=&id= → Die Herstellung von einfachen chemi-

schen Verbindungen wie Essigsäure wird beschrieben.

• http://www.ecowein.de/essigher.htm → Wie man aus Wein Essig machen kann,

erfährt der Leser hier.



Informationen zum Thema Käse

Zum Käse: • http://www.verbraucherministerium.de/forschungsreport/rep2-98/kaese.htm

→ Hier finden Sie einen ausführlichen Artikel zum Thema „Biotechnologie in

der Käseherstellung“.



→ Hier geht es um die Herstellung von Milch und Käse



Informationen zu Alexander Fleming und dem Penicillin

Zum Penicillin: • http://www.tiscalinet.ch/biografien/biografien/fleming.htm → Eine Biographie von

Alexander Fleming ist hier zu finden.

• http://www.kanzelgruss.de/gleichnisse/geschichten/Zum_zweiten_Mal.html →

Wie Alexander Fleming Winston Churchill zweimal das Leben rettete.

http://www.herb.lsa.umich.edu/kidpage/penicillin.htm → Englische Seite, die kurz die

Entdeckung des Penicillins beschreibt, und den Zeitpunkt wann es letztendlich in

großen Mengen produziert werden konnte.

Die mit einem ٭ angemarkerten Artikel senden wir Ihnen gerne auf Anfrage kostenlos zu, einfach per Mail an [email protected] anfordern.

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