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Projektarbeit (Milchsäuregärung/alkoholische Gärung)
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Hallo,
ich hoffe, es kann mir jemand ein paar Anregungen für meine Projektarbeit (Ausbildung UTA) geben.

Ich würde gern Untersuchungen bei der alkoholische Gärung oder bei der Milchsäuregärung vornehmen, da ich mit beiden schon hobbymäßig Erfahrung habe. Allerdings weiß ich nicht, was man da außer Zuckerabnahme und Alkohol- bzw. Milchsäurezunahme noch untersuchen kann.
Also ich suche nach weiteren Stoffen, von denen es interessant zu wissen wäre, wie viel vor und nach der Gärung vorhanden ist (Großgeräte wie HPLC, AAS, GC, etc. stehen uns zur Verfügung).
Zusätzlich könnte man vielleicht untersuchen, zu welchem Zeitpunkt welche Mikrooorganismen in welcher Zahl vorliegen, falls so etwas realisierbar ist.

Natürlich werde ich auch den entsprechenden Lehrer nach Möglichkeiten fragen. Trotzdem wäre es gut, wenn ich schon vorher konkrete Pläne hätte, vor allem deswegen, weil ich schon ein Thema hatte und nun auf Milchsäuregärung oder alkoholische Gärung switchen möchte.
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Re: Projektarbeit (Milchsäuregärung/alkoholische Gärung)
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Hallo und Herzlich Willkommen,

also die ganzen Gärungsprozesse sind sehr gut erforscht, bis in das kleinste biochemische Detail. Daher wird es schwer in diesem Bereich etwas neues anzugehen, zumindest was die ganzen Standardorganismen, wie Saccharomyces oder Lactobacillen angeht. Gärungen gibt es natürlich bei ganz vielen anderen Organismen auch, ebenfalls im menschlichen Körper.
Aber ich nehme an, dass dieses Projekt rein für die Schule sein soll und nicht für einen Wettbewerb wie Jugend forscht o.ä.? Bei so etwas wäre ja was Neues eine ganz feine Sache.

Aber nun zur Frage: Grundsätzlich kann man mit relativ einfachen Mittel schon viel Untersuchen.
Wenn man natürlich Zugang zur anständigen instrumentellen Analytik hat, ist natürlich noch mehr möglich. Interessant wäre eine quantitative Bestimmung bestimmter Produkte über HPLC. Dafür musst du eine geeignete Säule haben. AAS kannst du für solche Untersuchungen nicht gebrauchen und GC ist auch eher eine ungeeignete Methode für diese Art von Proben.
Wenn das aber im Rahmen einer schulischen Arbeit ist, würde ich von der Arbeit auf diesem Nievau abraten, vor allem, weil so etwas zeitaufwendig (viel Methodenentwicklung) und eher geeignet für eine Masterarbeit ist.
Mit einfachen Mittel und nicht allzu großem Zeitaufwand, ist ein Nachweis der Enzymaktivität beispielsweise von Alkoholdehydrogenase oder Lactatdehydrogenase über Photometrie möglich. Du kannst auch versuchen Intermediate nachzuweisen wie Pyruvat.
Die Zählung von Mikroorganismen ist eine weitere Möglichkeit, welche mit einfachstem mikrobiologischen Equipment zu realisieren wäre. Dazu findest viele Anleitungen im Internet: Photometrische, als auch klassische Methoden, wie das erstellen von Verdünnungsreihen und ausplattieren auf Nährböden.


Wo machst du deine UTA Ausbildung? Ist ja relativ selten in Deutschland.

Grüße von einem anderen UTA Wink

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Hallo und vielen Dank für deine Antwort,

Ob die Arbeit zu neuen Erkenntnissen führt, spielt keine so große Rolle. Die Benutzung von Großgeräten ist bei uns sogar erwünscht . Wüsstest du denn konkret, welche Stoffe bei der alkoholischen Gärung bzw. Milchsäuregärung für eine Untersuchung in Frage kommen würden (UV-VIS und IR haben wir auch noch).
Das mit der Enzymaktivität ist schon mal eine gute Idee.
Und bei den Mikroorganismen ist es glaub ich so, dass bei der alkoholischen Gärung nur Hefe vorkommt und bei der Milchsäuregärung Hefe, Essigsäurebakterien und Milchsäurebakterien vorkommen; dann wäre da wohl die Milchsäuregärung interessanter.

Meine Ausbildungsstätte ist in Ellwangen, wo lag deine? Klingt so, als würdest du etwas Chemisch/Biologisches studieren, und, als würdest du schon älter als 19 sein.
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Das Problem bei der Verwendung von Großgeräten, wie der HPLC ist, dass da ein Haufen Methodenentwicklung dazu kommen würde. Sicher wird es dazu in irgendeiner Form Paper geben, allerdings brauchst du eine geeignete Säule für deinen Analyten und du must das ganze so optimieren, dass du auch etwas anständiges heraus bekommst. Was in irgendeinem Paper funktioniert, muss bei dir nicht unbedingt funktionieren. Du würdest deine HPLC nicht für irgendein standardisierts Verfahren nutzen. Und da ist schon der Knackpunkt im schulischen Bereich. Wenn ihr HPLC für bestimmte Untersuchungen nach DIN (oder was auch immer) nutzt, ist es etwas ganz anderes, als wenn man selbst eine Methode entwickelt. Letzteres macht man im universitären Bereich. Du willst ja auch mit deiner Arbeit fertig werden.
Wenn ich du wäre, dann würde ich Versuche zur Bestimmung der Enzymaktivität von ADH oder LDH machen. Du kannst ja versuchen Faktoren zu finden, die diese Aktivität positiv oder negativ beeinflussen. In der Hinsicht könntest du auch Wachstumsraten einbeziehen.
Deine Produkte, oder wie gesagt Zwischenprodukte, kannst du auch versuchen nachzuweisen. Ich denke damit wärst du schon gut bei der Sache.
Wenn du Zugang zu Publikationsdatenbanken hast, kannst du ja mal gucken, ob es alternative Verfahren zur photometrischen Bestimmung gibt. Genau bin allerdings auch nicht informiert.

grischa hat Folgendes geschrieben:

Und bei den Mikroorganismen ist es glaub ich so, dass bei der alkoholischen Gärung nur Hefe vorkommt und bei der Milchsäuregärung Hefe, Essigsäurebakterien und Milchsäurebakterien vorkommen; dann wäre da wohl die Milchsäuregärung interessanter.


Nein, Hefe betreibt nur alkoholische Gärung, jedenfalls die normale Backhefe S. cerevisia. Aber Milchsäuregärung ist vielleicht interessanter, da sie aus biotechnologischer Sicht eine wichtige Rolle heute spielt. Denke mal an die ganzen Biopolymere auf Basis von Lactat, die im übrigen alle biologisch abbaubar sind. Da könntest du eine Brücke zu deiner Ausbildung schaffen.

grischa hat Folgendes geschrieben:

Meine Ausbildungsstätte ist in Ellwangen, wo lag deine? Klingt so, als würdest du etwas Chemisch/Biologisches studieren, und, als würdest du schon älter als 19 sein.


Ich bin auch noch in der Ausbildung, in Duisburg. Nächstes Jahr fange ich an zu studieren.

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Hallo,
jetzt brauch ich nochmal eure Hilfe!

Ich habe mich jetzt für folgende Projektarbeit entschieden: Glycerinherstellung mit Hefe durch 1. Sulfitzugabe und 2. pH-Wert-Verschiebung ins Alkalische unter Zugabe von Na2CO3.

1. Sulfitzugabe
Durch die Zugabe von Sulfit soll das Acetaldehyd abgefangen (Bildung von Hydroxyethansulfonat) werden und so der Reaktionsweg von der Glucose zum Ethanol unterbrochen werden. Die Hefe verarbeitet die Glucose dann alternativ über Glycerin-3-phosphat zu Glycerin.
Mir ist nur nicht klar, wie hoch die Konzentration des Sulfit sein soll. Wie viel würdet ihr zugeben?

2. pH- Wertverschiebung ins Alkalische unter Zugabe von Na2CO3
Acetaldehyd reagiert dann in einer Disproportionierung zu Ethanol und Acetat. Acetaldehyd steht dann nicht mehr als Akzeptor für die Reduktionsäquivalente, die bei der Oxidation von Glycerinaldehyd-3-phosphat entsteht, zur Verfügung. Somit ist der Reaktionsweg zum Ethanol wieder unterbrochen.
Auch hier stellt sich die Frage wie viel Soda (alternativ auch NaHCO3 und NaHPO4) ich zugebe und in welchem Bereich der pH-Wert liegen soll.

Beide Verfahren werde ich unter folgenden Standardbedingungen durchführen:
-Substrat: Glucose mit einem Gehalt von 25%
-Temperatur: 20-25°C
-Hefenährsalz: 0,5g/l
-anaerobe Bedingungen

Beide Verfahren geben anscheinend eine ca. 20%ige Ausbeute an Glycerin.


Woran liegt das eigentlich, dass bei der alkoholischen Gärung immer in geringen Mengen Glycerin produziert wird und warum entscheidet sich die Hefe bevorzugt für den Reaktionsweg über Pyruvat und Acetaldehyd zu Ethanol und nicht den Reaktionsweg über Glycerin-3-phopshat zu Glycerin?

Warum bekommt man durch diese Verfahren nur gesteigerte Glycerinausbeuten und nicht 100%?
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