Milch ist mehr als nur ein kühles Getränk - es ist auch ein faszinierender chemischer Cocktail. Zwei wichtige Komponenten in Milch sind ein Protein namens Casein und ein Zucker namens Laktose. Extrahieren dieser Komponenten ist ein beliebtes Experiment in Bachelor-Laborkursen, weil es einige der Methoden zeigt, die Chemiker verwenden, um bestimmte Verbindungen aus Pflanzen und anderen natürlichen Produkten zu extrahieren.
Chemie der Milch
Gewöhnlich lösen sich Öle wie Fett nicht in Wasser auf. Milch enthält jedoch Fett, das in unzähligen kleinen Kügelchen gespeichert ist. Moleküle wie Phospholipide und bestimmte Proteine, die in Milch gefunden werden, haben eine hydrophile oder "wasserliebende" Region und eine hydrophobe oder "wasserabstoßende" Region. Diese sogenannten amphipathischen Moleküle umgeben die Fettkügelchen und erlauben ihnen, sich mit dem Wasser zu vermischen. Die Kügelchen sind jedoch weniger dicht als das Wasser, und wenn Sie die Milch lange genug stehen lassen, werden viele von ihnen an die Oberfläche steigen und eine Schicht Creme bilden, die Sie von der Oberfläche abziehen können.
Casein und Laktose
Laktose ist ein Disaccharid oder Zwei-für-eins-Paket, das aus zwei einfachen Zuckern gebildet wird; es löst sich leicht in Wasser. Es ist jedoch in einer Wasser-Ethanol-Mischung weniger löslich, und man kann es aus einer Lösung dieser Art kristallisieren. Casein dagegen ist eigentlich eine Mischung aus drei Proteinen, von denen sich zwei in Wasser schlecht auflösen. Wie die Fettkügelchen werden diese Proteine durch ein drittes wasserlösliches Protein mit negativ geladenen Phosphatgruppen, die an einige seiner Aminosäuren gebunden sind, stabilisiert. Wenn der pH-Wert der Milch unter 4,6 fällt, nehmen die Phosphatgruppen Wasserstoffionen auf und verlieren ihre negative Ladung, und das Casein fällt aus oder fällt aus der Lösung.
Acid
Um das Casein zu isolieren, können Sie Essigsäure zu warmer Milch tropfenweise hinzufügen. Das Casein wird ausfallen und Sie können es mit Hilfe eines Spatels entfernen. Es ist jedoch wichtig, dass Sie nicht zu viel Säure hinzufügen, denn wenn der pH-Wert zu niedrig wird, teilen Sie die Laktose in Glukose und Galaktose auf. Sobald Sie das Casein entfernt haben, führt das Erwärmen der Mischung auf eine noch höhere Temperatur dazu, dass die Albuminproteine, die auch in der Milch gefunden werden, ihre Struktur verlieren und ausfallen.
Lactose-Kristallisation
Durch Zentrifugieren der erhitzten Milch wird sichergestellt, dass das gesamte Albumin entfernt wird. Eine Zentrifuge ist eine relativ einfache Vorrichtung, die in einem Rotor angeordnete Rohre schnell dreht, ihren Inhalt nach außen schleudert und den dichten Niederschlag aus den Flüssigkeiten in dem Gemisch sedimentiert. Als nächstes können Sie Ethanol hinzufügen und die Milch erhitzen; Die höhere Temperatur hält die Laktose davon ab, auszufallen, während Sie die Mischung zentrifugieren und andere Verbindungen entfernen, die Ihr Laktoseprodukt kontaminieren könnten. Das erhaltene Gemisch wird für einige Tage ausfällen gelassen, wodurch Lactose-Zuckerkristalle erhalten werden.
