Sind “Superfoods” wirklich so super? Teach article

Übersetzt von Nicola Reusch Sollten wir „Superfoods” trotz des höheren Preises aus gesundheitlichen Gründen trotzdem kaufen? Diese Aufgaben regen die Schüler dazu an, einige der Behauptungen zu untersuchen, die für diese gefeierten Lebensmittel aufgestellt werden. 

Quinoa, goji berries and chia seeds
Quinoa, Gojibeeren und Chiasamen
Marco Verch/Flickr, CC BY 2.0
 

Der Mittagssnack oder die nächste Mahlzeit steht an. Denkst du jetzt an „Superfoods”? In den letzten Jahren hat ein unermüdliches Marketing dazu beigetragen, dass exotische Produkte wie Chiasamen, Gojibeeren und Avocados sehr populär geworden sind. Superfoods werden in den Medien als extrem nahrhaft und gesundheitsfördernd dargestellt – aber was genau sind „Superfoods“ und ist der Hype gerechtfertigt? Tatsächlich gibt es keine klare Definition des Begriffs. Trotzdem erzielen diese Lebensmittel oft sehr hohe Preise, obwohl wissenschaftliche Beweise für einen echten gesundheitlichen Nutzen fehlen (Van den Driessche, Plat & Mensin, 2018).

Wir möchten Schüler(innen) dazu anregen, über das Phänomen Superfoods nachzudenken, da junge Menschen eine wichtige Rolle bei Kaufentscheidungen für Lebensmittel der ganzen Familie spielen. Deshalb haben wir einige einfache Experimente entwickelt, die es ermöglichen, den Nährstoffgehalt ausgewählter Superfoods selbst zu analysieren und diese Lebensmittel mit konventionellen, günstigeren Alternativen zu vergleichen. Auf diese Weise hoffen wir auch, dass die Schüler(innen) zu medienkompetenten Bürger(inne)n und kritischen Verbraucher(inne)n werden, die die Wirkung von Werbeaussagen verstehen.

In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf die „Superfoods“ Gojibeerensaft und Chiasamen, die mit qualitativen und quantitativen Methoden auf bestimmte Nährstoffe hin untersucht werden.

Tabelle 1: Liste einiger Nahrungsmittel, die üblicherweise als „Superfood” bezeichnet werden
Beeren Heidelbeeren
Cranberries
Gojibeeren
Samen Chiasamen
Hanfsamen
Quinoa
Andere Knoblauch
Ingwer
Chillies
Bienenbrot
Spirulina
Weizengras

Die Aufgaben sind für Schüler(innen) von etwa 16 Jahren geeignet, wobei die quantitative Analyse einige tiefere chemische Kenntnisse erfordert.

Sicherheitshinweis

Für alle Experimente sollten die Schüler(innen) Schutzbrillen tragen und die generellen Sicherheitsvorschriften für den Chemieunterricht befolgen.

Aufgabe 1: Vergleich von Gojibeerensaft und Orangensaft

Gojibeeren und ihr Saft werden oft mit einem extrem hohen Vitamin-C-Gehalt in Verbindung gebracht. Aber ist das Trinken von Gojibeerensaft besser als die gute alte Gewohnheit eines Glases Orangensaft zum Frühstück, wenn man bedenkt, dass Gojisaft viel teurer ist? In diesem Experiment wird der Gehalt an Ascorbinsäure (Vitamin C) der beiden Säfte auf qualitative Weise mit Ascorbinsäure-Teststreifen verglichen.

Dieses Experiment dauert etwa 10 Minuten.

Materialien

  • Orangensaft
  • Gojibeerensaft
  • Zwei Bechergläser (50 mL)
  • Ascorbinsäure-Teststreifen (wir haben die Quantofix®-Streifen von Macherey-Nagel verwendet)

Durchführung

  1. Gib etwa 20 mL des Orangensaftes in ein Becherglas und eine ähnliche Menge Gojisaft in das andere Becherglas.
  2. Nimm einen Ascorbinsäure-Teststreifen und halte ihn für etwa 10 Sekunden in den Orangensaft. Das Testfeld muss dabei ganz in die Flüssigkeit eingetaucht werden.
  3. Entnehme den Teststreifen und warte für weitere 30 Sekunden.
  4. Vergleiche die Farbe des Testfelds mit der Skala auf der Verpackung. Was stellst du fest?
  5. Führe den gleichen Test mit dem Gojisaft durch.

 

Goji berry juice (left) and orange juice (right)
Gojibeerensaft (links) und Orangensaft (rechts)
Nadja Frerichs

 

Vitamin C test strip and scale after immersion in orange juice
Vitamin-C-Teststreifen und Skala nach dem Eintauchen in Orangensaft
Nadja Frerichs

 

Vitamin C test strip and scale after immersion in goji berry juice
Vitamin-C-Teststreifen und Skala nach dem Eintauchen in Gojibeerensaft
Nadja Frerichs

 

Ergebnisse

Die Ergebnisse des Teststreifens zeigen die ungefähre Konzentration von Vitamin C in jedem Saft an. Im Orangensaft färbt sich der Teststreifen grün, was anzeigt, dass dieser Saft eine recht hohe Konzentration an Vitamin C enthält, also eine gute Quelle für dieses Vitamin ist. Bei Gojisaft färbt sich der Teststreifen dunkler grün und zeigt damit an, dass dieser Saft mehr Vitamin C enthält als Orangensaft.

In der nächsten Aufgabe verwenden die Schüler eine Titrationsmethode, um die Vitamin-C-Konzentration in jedem Saft genau zu messen und diese mit dem empfohlenen Tagesbedarf zu vergleichen.

Aufgabe 2: Quantitative Analyse von Vitamin C in Saft

Von Aufgabe 1 wissen wir, dass sowohl Gojisaft als auch Orangensaft Vitamin C enthalten. Aber welcher Saft ist besser geeignet, um unseren Tagesbedarf an Vitamin C zu decken?

Die Titration mit 2,6-Dichlorphenolindophenol-Natrium-Lösung ist ein gängiges Verfahren zum Nachweis der Ascorbinsäuremenge. Ein Mol (wasserfreies) 2,6-Dichlorphenolindophenol-Natrium reagiert mit einem Mol Ascorbinsäure, wobei sich die Lösung zunächst von hellblau nach farblos und am Endpunkt (wenn die gesamte Ascorbinsäure reagiert hat) wieder von farblos nach hellblau verändert. Da die Ascorbinsäure ständig durch Luftsauerstoff oxidiert wird, wird Oxalsäure zugesetzt, um dies zu verhindern.

Diese Aufgabe dauert etwa 45 Minuten (plus 15 Minuten für die Vorbereitung der Lösungen).

Materialien

  • Orangensaft
  • Gojibeerensaft
  • Oxalsäurelösung (2 % w/w)
  • 2,6-Dichlorphenolindophenol-Natrium-Lösung (0,001 mol/L)
  • Messzylinder (zweimal 10 mL und einmal 20 mL)
  • Bechergläser (100 mL)
  • Bürette (an Klemmständer befestigt)
  • Trichter
  • Magnetrührer und -stäbchen

Durchführung

  1. Fülle 50 mL der 2,6-Dichlorphenolindophenol-Natrium-Lösung  in die Bürette.
  2. Verwende den Trichter und die Messzylinder, um 10 mL Orangensaft und 20 mL Oxalsäurelösung und das Magnetrührstäbchen in das Becherglas zu geben.
  3. Stelle das Becherglas nun auf den Magnetrührer direkt unter die Bürette. Stelle den Rührer an.
  4. Notiere die Füllmenge der Lösung in der Bürette (V1). Öffne vorsichtig und langsam die Bürette und beginne mit der Titration.
  5. Sobald du eine Farbänderung im Becherglas wahrnimmst, stoppe die Titration und notiere den Flüssigkeitsstand der Lösung in der Bürette als V2.
  6. Führe die gleichen Schritte mit dem Gojibeerensaft durch. Eventuell musst du die Bürette erneut füllen.
  7. Nach dem Experiment sollten die Lösungen in einem verschlossenen Behälter für Lösungen mit organischen Verbindungen entsorgt werden.

 

The burette set up for the titration with orange juice
Die Bürette ist für die Titration von Orangensaft vorbereitet
Nadja Frerichs

 

Carrying out the titration with orange juice
Durchführung der Titration von Orangensaft
Nadja Frerichs

 

Colour change at the end point of the orange juice titration
Farbumschlag am Endpunkt der Orangensaft-Titration
Nadja Frerichs

 

Berechnung

In dieser Berechnung ermitteln wir, wie viel Vitamin C in 100 mL (entspricht einem kleinen Glas) der beiden Fruchtsäfte enthalten ist.

In unseren Experimenten haben wir bestimmt, dass 28 mL der  2,6-Dichlorphenolindophenol-Natrium-Lösung benötigt wurden, um mit 10 mL des Orangensafts zu reagieren. 58 mL wurden für die Reaktion mit 10 mL Gojibeerensaft benötigt. In der folgenden Berechnung verwenden wir diese Werte als Beispiel. Die Schüler(innen) sollten an dieser Stelle die selbst ermittelten Werte verwenden.

Berechnung für Orangensaft:

Vtotal = V1 – V2 = 50 ml – 22 ml = 28 ml

Bei diesem Wert hat ein Mol  2,6-Dichlorphenolindophenol-Natrium mit einem Mol Ascorbinsäure reagiert.

1 mL der 0,001M 2,6-Dichlorphenolindophenol-Natrium-Lösung reagiert mit 0,176 mg Ascorbinsäure (relative Molekularmasse der Ascorbinsäure = 176).

28 mL der  0,001M 2,6-Dichlorphenolindophenol-Natrium-Lösung reagieren mit 0,176 mg x 28 der Ascorbinsäure

= 4.93 mg

Dies entspricht 10 mL Saft. 100 mL Orangensaft enthalten also 49,3 mg Vitamin C.

Berechnung für Gojibeerensaft:

Vtotal = V1 – V2 = 70 ml – 12 ml = 58 ml

1 mL der  0,001M 2,6-Dichlorphenolindophenol-Natrium-Lösung reagiert mit 0,176 mg Ascorbinsäure.

58 mL der  0,001M 2,6-Dichlorphenolindophenol-Natrium-Lösung reagieren mit 0,176 mg × 58 der Ascorbinsäure

= 10.21 mg

Dies entspricht 10 mL Saft, 100 mL Gojibeerensaft enthalten also 102,1 mg Vitamin C.

Für ein großes Glas (300 mL) jedes Saftes entspricht der Vitamin-C-Gehalt:

Orangensaft: 49.3 × 3 = 147.9 mg

Gojibeerensaft: 102.1 × 3 = 306.3 mg

Diskussion

In Deutschland kostet ein Liter Gojibeerensaft etwa 15 €, während Orangensaft für weniger als 1 € pro Liter erhältlich ist. Der Tagesbedarf an Vitamin C liegt bei etwa 75-100 mg (abhängig von Alter, Gewicht und anderen Faktoren). Ein großes Glas (300 mL) Orangensaft enthält etwa 150 mg Vitamin C, was bereits etwa 30 % über dem Tagesbedarf liegt. Es ist also nicht notwendig, Gojibeerensaft wegen seiner noch größeren Menge an Vitamin C zu trinken.

Natürlich wurden auch andere positive Wirkungen von Gojibeerensaft vorgeschlagen, wie z. B. die antioxidative Wirkung, aber bisher wurden diese Vorteile beim Menschen nicht nachgewiesen (Kulczyński & Gramza-Michałowska, 2016).

Aufgabe 3: Nachweis von Proteinen in Samen

Diese Aufgabe vergleicht den Proteingehalt von Leinsamen mit dem „Superfood” Chiasamen.

Proteine sind ein wichtiger Bestandteil einer ausgewogenen Ernährung, insbesondere für Menschen mit einem aktiven Lebensstil. Es gibt viele “eiweißreiche” Produkte auf dem Markt – zum Beispiel mit Leinsamen angereicherte Frühstückscerealien oder die viel teureren Chiasamen. Tragen diese Produkte wirklich zu einer proteinreichen Ernährung bei?

Bei dieser Aufgabe wird die Biuret-Reaktion verwendet, um auf das Vorhandensein von Proteinen zu testen. In der Reaktion ist eine violette Farbe zu sehen, wenn Proteine vorhanden sind, da Kupferionen einen farbigen Komplex mit Proteinen bilden.

Diese Aufgabe dauert etwa 30 Minuten, plus 15 Minuten für die Vorbereitung der Lösungen.

Materialien

  • Chiasamen
  • Leinsamen
  • Milch (zur Kontrolle)
  • Destilliertes Wasser
  • Natriumhydroxidlösung (1 mol/L)
  • Kupfer(II)sulfatlösung (7 % w/w)
  • Waagen
  • Reagenzglasständer und 4 Reagenzgläser mit Stopfen
  • 2 Pipetten (5 mL)
  • Tropfpipette
  • 2x Mörser und Stößel

Durchführung

  1. Wiege jeweils 0,5 g Chiasamen und Leinsamen ab und zermahle diese jeweils separat mit Mörser und Stößel.
  2. Fülle die gemahlenen Samen in separate Reaganzgläser und füge jeweils 5 mL destilliertes Wasser hinzu.
  3. Verschließe die Reagenzgläser mit den Stopfen und schüttele sie gut.
  4. Fülle 5 mL Milch in das dritte Reagenzglas und 5 mL destilliertes Wasser in das vierte Reagenzglas.
  5. Gebe jeweils 10 Tropfen Kupfer(II)sulfatlösung in die vier Reagenzgläser.
  6. Pipettiere je 1 mL der Natriumhydroxidlösung in jedes Reagenzglas.
  7. Schüttele die Reagenzgläser gut.
  8. Was beobachtest du? Achte auf die Farbänderungen.
  9. Entsorge die Lösungen nach dem Experiment in einem verschlossenen Behälter für schwermetallhaltige Lösungen.

 

Test tubes with (from left) chia seeds, linseeds, milk, water
Reagenzgläser (von links) Chiasamen, Leinsamen, Milch, Wasser
Nadja Frerichs

 

Colour change after adding copper(II) sulfate solution to chia seeds (left) and linseeds (right)
Farbänderung nach dem Hinzufügen von Kupfer(II)sulfatlösung zu Chiasamen (links) und Leinsamen (rechts)
Nadja Frerichs

 

Ergebnisse und Diskussion

Die erwarteten Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2: Erwartete Ergebnisse des Biuret-Tests mit Chiasamen und Leinsamen
Reaganzglasinhalte Farbänderung
Milch (Kontrolle) Violett
Wasser (Kontrolle) HellBlau
Chiasamen Violett
Leinsamen Violett

Milch enthält Eiweiß, daher färbt sich die Milchlösung violett. Die Chiasamen- und Leinsamenmischungen färben sich ebenfalls violett, also müssen beide Arten von Samen auch Protein enthalten. Die Schüler(innen) können feststellen, dass die violette Färbung in der Chiasamenprobe intensiver ist, was zeigt, dass diese Samen eine höhere Konzentration an Protein enthalten.

Proteine können das Muskelwachstum verbessern und zu einer ausgewogenen Ernährung beitragen, aber ist es notwendig, mehr für Chiasamen zu bezahlen? Die empfohlene tägliche Proteinmenge für einen Erwachsenen liegt bei etwa 0,8–1 g pro kg Körpergewicht (Rodriguez, 2015) – Das heißt, eine 60 kg schwere Person benötigt etwa 48 g pro Tag. Bei diesen Mengen ist es also für jeden recht einfach, genügend Protein zu sich zu nehmen, indem man sich einfach ausgewogen ernährt und normale, proteinreiche Lebensmittel zu sich nimmt.

Chiasamen gelten auch aufgrund anderer Nährstoffe, insbesondere der ungesättigten Fette, als äußerst gesund. Außerdem findet man in den Medien den Hinweis, dass der Verzehr von Chiasamen ein längeres Sättigungsgefühl hervorruft und somit möglicherweise beim Abnehmen hilft, da sich die Samen ausdehnen, wenn sie in Flüssigkeit eingelegt werden, wodurch ein gallertartiger „Chia-Pudding” entsteht. Bislang gibt es jedoch keine Studien, die den ernährungsphysiologischen Nutzen oder die gewichtsreduzierende Wirkung von Chiasamen bestätigen  (Ulbricht et al., 2009; Egras et al., 2011).

Chia seeds (left) and linseeds (right) on sale in a German supermarket, showing the price difference
Preisdifferenz von Chiasamen (links) und Leinsamen (rechts) in einem deutschen Supermarkt
Nadja Frerichs

Zusammenfassung

Aus den Ergebnissen dieser Experimente können die Schüler(innen) schließen, dass in vielen Fällen nicht exotische, weniger teure, vielleicht lokal bezogene Alternativen völlig ausreichen können, um den täglichen Bedarf an Nährstoffen zu decken und eine gesunde Ernährung zu erhalten. Für die meisten Superfoods gibt es keine Studien am Menschen, die den möglichen gesundheitlichen Nutzen bestätigen. Vielmehr ist eine insgesamt ausgewogene Ernährung der Schlüssel zu gesunden Ernährungsgewohnheiten.

Zur Ergänzung dieser Aufgaben bietet sich eine Diskussion über die ethischen und ökologischen Aspekte von Superfoods an. So führt zum Beispiel der exzessive Anbau von Avocados dazu, dass große Mengen an Pestiziden in die Umwelt gelangen, und lange Transportwege aus Südamerika belasten die Umwelt. Ein sozialer Aspekt ist, dass die Beliebtheit bestimmter Produkte (z. B. Quinoa) in den entwickelten Ländern zu steigenden Preisen in den Herkunftsländern (in diesem Fall vor allem Chile und Bolivien) führt, wo sich die Menschen ihre Grundnahrungsmittel nicht mehr leisten können. Solche Diskussionen können zur Frage der nachhaltigen Ernährung und zur Bildung für nachhaltige Entwicklung führen.

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References

Resources

  • Ein umfassender und zugänglicher Überblick über Superfoods von der Harvard T H Chan School of Public Health kann helfen, Diskussionen im Klassenzimmer zu entfachen.
  • Ein Artikel der Harvard Medical School hebt einige weniger exotische Lebensmittel hervor, die wichtige Nährstoffe zur Verbesserung einer gesunden Ernährung liefern können.

Author(s)

Dr. Nadja Frerichs ist Postdoktorandin in der Abteilung für Chemieunterricht, Institut für Naturwissenschaftliche Bildung (IDN) an der Universität Bremen und außerdem Lehrerin an einer Sekundarschule in Bremen. Ihre Forschungsschwerpunkte sind wissenschaftliche Medienkompetenz und Lehrplaninnovationen.

Sosin Ahmad ist Master of Education-Studentin der Chemie und Mathematik an der Universität Bremen. In ihrer Bachelorarbeit beschäftigte sie sich mit der Chemie ausgewählter Superfoods.


Review

Dieser Artikel und die Experimente vermitteln Lehrer(inne)n und Schüler(inne)n die Fähigkeiten, einige wichtige Bestandteile innerhalb verschiedener Lebensmittel zu analysieren und zu vergleichen. Die Analyse von Lebensmitteln durch Laborexperimente ermöglicht es den Schüler(inne)n, ihren Nährwert selbst einzuschätzen und zu untersuchen, ob die Bezeichnung „Superfood” gerechtfertigt ist. Die Experimente können jedoch für viele verschiedene Lebensmittel verwendet werden, nicht nur für „Superfoods”.

Der Artikel regt die Schüler(innen) auch dazu an, Ernährungsinformationen mit Laborexperimenten zu kombinieren, was dazu beiträgt, ihre Fähigkeiten zur wissenschaftlichen Analyse und zum kritischen Denken im weiteren Sinne zu entwickeln.


Dr Bartolomé Pizà Mir, Lehrer der Naturwissenschaften, Sant Vicenç de Paül, Sóller, Spanien




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