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Seite 6 Rhône-Poulenc-Rorer GmbH Vollmer: KIS Köln Didaktische Kopiervorlage Bemerkungen 15 Einsatzmöglichkleiten der Kopiervorlagen im „Normalunterricht“ und Anbindung an die Lehrpläne der drei Schulformen Thymian (Thymus vulgaris) hält als Gewürz- und Arzneimittelpflanze zunehmend Einzug in die Lebenswelt der Schüler. Am Beispiel der Extraktion von Thymianöl lassen sich exemplarisch Trennmethoden für Stoffgemische im Mittelstufenunterricht erarbeiten. Das aus der Pflanze mittels Destillation gewonnene Thymianöl kann genutzt werden, um mit einem weiteren Trennverfahren, der Papierchromatographie, Reinstoffe wie z.B. Thymol abzutrennen und nachzuweisen (siehe nebenstehendes Schema). Thymol kennen die Schüler als Inhaltsstoff von Hustensäften. Die Isolierung von Thymianöl als Duftstoffgemisch kann auch als integraler Bestandteil einer Unterrichtsreihe über Wasch- und Reinigungsmittel eingesetzt werden. Schließlich läßt sich über das gewonnene Thymianöl auch eine Reihe mit dem Thema „Psychologie olfaktorischer Wahrnehmung“ oder eine Unterrichtssequenz zum Thema „Parfum“ entwickeln. Beim Umgang mit Thymianöl haben die Schüler keinen Kontakt mit Gefahrstoffen und es gibt keine Entsorgungsprobleme. Die Versuche können von Schülern aller Jahrgangsstufen mit einfachen Apparaturen durchgeführt werden. Das Pflanzenmaterial sollte während der Blütezeit des Thymians im Sommer gesammelt werden, da die Ausbeute an ätherischem Öl zu dieser Zeit am größten ist. Das nachstehende Fließschema gibt einen Überblick über die Einsatzmöglichkeiten und die mögliche Abfolge der Kopiervorlagen: . Informationen, Bemerkungen, Lösungen A. Bemerkungen zu den Kopiervorlagen Kopiervorlage 1 Mit der Kopiervorlage 1 kann zu den Schwerpunktthemen dieser Materialien „Wirkstoffklassen in Arzneimitteln auf Naturstoffbasis“ und „Stofftrennung“ übergeleitet werden. Im Vorder- grund stehen jedoch wirtschaftliche Aspekte wie der Aufbau von Produktionslinien und der Firmenzusammenschluß zu Konzernen. Die Schüler sollen Kompetenzen für das Verständnis
Vollmer: KIS Köln Rhône-Poulenc-Rorer GmbH Seite 17 Didaktische Kopiervorlage Bemerkungen 1 dieser unternehmerischen Aktivitäten entwickeln. Die Kopiervorlage kann fachübergreifender Ausgangspunkt sein für die erste Kontaktaufnahme der Schüler mit dem Unternehmen. Kopiervorlage 2 Die Schüler sollen erkennen, daß nicht die ganze Pflanze, sondern daß nur bestimmte Inhaltsstoffe die erwünschte (oder unerwünschte) Wirkung hervorrufen. Sie lernen einfache, lebensnahe Methoden kennen, um ätherische Öle, Saponine und Bitterstoffe voneinander zu unterscheiden. Als Beispiel für Pflanzen mit ätherischem Öl sollte Thymian gewählt werden, weil mit dieser Pflanze anschließend weiter gearbeitet wird. Geeignete Beispiele für Pflanzen mit ätherischem Öl sind Salbei, Pfefferminze oder Kamille. Saponine findet man z.B. in den Samen der Roßkastanie und im Süßholz. Als Beispiel für eine Pflanze mit Bitterstoffen ist Wermut geeignet. Kopiervorlage 3 Schon beim leichten Durchstreifen des Pflanzenmaterials setzt Gartenthymian (Thymus vulgaris) stark duftendes ätherisches Öl frei. Das mikroskopische Bild läßt erkennn, daß das ätherische Öl in Drüsenschuppen an der Blattunterseite gespeichert wird. Der „Ölflecktest“ zeigt, daß das von der Pflanze produzierte ätherische Öl nach dem bisherigen Schülerverständnis kein „normales Öl“ ist. Der Ölflecktest soll die Schüler motivieren, nach Möglichkeiten zu suchen, diesen Stoff zu isolieren, um ihn genauer zu untersuchen. Kopiervorlage 4 Ein geeignetes Verfahren zur Isolierung von Thymianöl aus Thymian ist die Wasserdampfdestillation. Um die Ausbeutemengen zu optimieren, muß möglichst intensiv gekühlt werden, d.h. es sollten ein möglichst langer Kühler, ein Kältebad und ein Destillationsvorstoß verwendet werden. Im Anschluß an die Wasserdampfdestillation kann das gewonnene ätherische Öl dünnschichtchromatographisch aufgetrennt werden. Folgende Verfahren werden dazu vorgeschlagen: Dünnschichtchromatographische Auftrennung von Thymianöl Das aus den Thymianblättern freigesetzte Thymianöl ist ein Gemisch aus Thymol und Carvacrol (40-60 %) sowie Gerbstoffen und Flavonoiden. Für die dünnschichtchromatographische Trennung kann das ätherische Öl auf verschiedene Weise gewonnen werden. 1. Das aus der Wasserdampfdestillation gewonnene Thymianöl wird mit Pentan ausgeschüttelt. Zu dem Öl-Wasser-Gemisch gibt man etwa 5 ml Pentan und schüttelt vorsichtig (Schaumbildung vermeiden). Anschließend trennt man die beiden Phasen im Scheidetrichter. 2. In einem Mörser zerreibt man 10 g Pflanzenmaterial unter Zugabe von 10 ml Ethanol. Anschließend gibt man das Gemisch in ein Reagenzglas. Dünnschichtchromatographische Trennung von Thymianöl, freigesetzt durch Wasserdampfdestillation (Ansatz 1) bzw. kalte alkoholische Extraktion (Ansatz 2). Material: DC-Fertigplatten Cellulose, Butanol, dest. H 2 O, Trennkammer, Kapillare oder Mikropipette, Nachweisreagenz Molybdatphosphorsäure, UV-Lampe Zusätzlich für Ansatz 1: Öl-Wasser-Gemisch aus Wasserdampfdestillation, Scheidetrichter, Pentan, kleines Becherglas Zusätzlich für Ansatz 2: Thymian (Thymus vulgaris), Ethanol (96 %ig), Reagenzglasständer, Reagenzgläser Durchführung: Mit einer feinen Kapillare oder Mikropipette wird eine kleine Menge des Gemisches auf die DC-Platte strichförmig aufgetragen. Der Vorgang wird ggf. mehrmals wiederholt. Als Fließmittel wird ein Gemisch aus Butanol/Wasser im Vol.-Verhältnis 3:7 verwendet. Die Platte wird nach 30 Minuten Laufzeit aus der Trennkammer genommen und an der Luft getrocknet. Mit einer UV-Lampe werden die Substanzen auf der DC-Platte sichtbar gemacht, aber nicht fixiert. Zum Fixieren wird die Platte mit dem Nachweisreagenz Molybdatphosphorsäure besprüht und bei 100 °C im Trockenschrank für 5 Minuten getrocknet. Die Komponenten des Thymianöls sind dann dauerhaft blau gefärbt. Zum Erkennen der Thymolbande wird eine Thymolvergleichsprobe eingesetzt. Hinweise: Wegen der Flüchtigkeit der ätherischen Öle sollten die Proben nach dem Auftragen auf der DC-Platte nicht mit einem Fön getrocknet werden. Die Versuche sollten zügig durchgeführt werden. Zum besseren Erkennen der Banden bei Verwendung von Thymianöl, das durch Wasserdampfdestillation gewonnen wurde (Ansatz 1), sollte die aufgetragene Thymianölprobe „großzügig“ bemessen sein, da nur geringe Mengen an Thymianöl in dem aufgetragenen Öl-Wasser-Gemisch vorhanden sind. Deutlichere Ergebnisse lassen sich unter Verwendung von Thymianöl erzielen, das durch kalte alkoholische Extraktion gewonnen wurde (Ansatz 2). CH 3 H 3C CH 3 CH 3 OH OH H 3C3 C CH 3 Thymol H 3 C Carvacrol
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