Glucose | mikrokristalle

Hallo liebe Freunde der Mikrokristalle,

im letzten Blogbeitrag stand die D-Glucose (Traubenzucker) im Mittelpunkt der Betrachtung.

Hier ein Foto, das nach 4 Tagen Kristallwachstum aufgenommen wurde:

D-Glucose
Aufnahme nach 4 Tagen Kristallwachstum

Heute wenden wir uns dem bekanntesten aller Zucker, dem Haushaltszucker zu. Er wird auch Rohrzucker und Rübenzucker genannt. Chemiker nennen ihn Saccharose und ganz genau heißt er O-Alpha-D-Glucopyranosyl-(1->2)-Beta-D-fructofuranose. Hier seine Formel:

Saccharose
O-Alpha-Glucopyranosyl-(1->2)-Beta-D-fructofuranose)

Saccharose besteht aus einem Molekül D-Glucose (Traubenzucker), das ist der linker Ring und einem Molekül D-Fructose (Fruchtzucker), rechter Ring. Auch hier noch einmal der kleine Hinweis: Die Natur zaubert aus einigen wenigen Stoffen, durch geringfügige räumliche Variation, hier der OH-Gruppen, die unterschiedlichsten Stoffe.

Das Zuckermolekül ist nicht sehr stabil. Schon ganz geringe Säuremengen führen zur sogenannten Invertierung. Das heißt, Zerfall in die Ausgangsstoffe D-Glucose und D-Fructose. Man nennt diese Zuckermischung Invertzucker. Honig z.B. besteht im Wesentlichen aus Invertzucker. Wässrige Lösungen von Saccharose invertieren beim Erhitzen. Wenn wir mit Saccharose Kristalle züchten, die wässrige Lösung also nicht erhitzen!

Auch beim Kristallisieren von Saccharose muß man sich Zeit lassen. Meist setzt die Kristallisation erst nach 4 Tagen ein und benötigt 1 – 3 Wochen bis zur vollständigen Kristallisation. Man gibt auf einen sauberen Objektträger einige wenige Zuckerkörner. Wenig ist hier besser als zuviel. Dann einen Tropfen dest. Wasser zugeben. Die Kristalle lösen sich vollständig auf. Ohne Deckglas an einem staubfreien Ort stehenlassen. Staub ist hier besonders gefährlich, weil die Probe lange steht und am klebrigen Zucker gerne Staub hängen bleibt.

Nach einigen Tagen setzt die Kristallisation punktförmig ein. Bis zur vollständigen Kristallisation dauert es eine Weile. Man kann aber zwischendurch fotografieren, aber auch hier auf Staub aufpassen.

Hier 2 Fotos, die nach 4 Tagen aufgenommen wurden:

Saccharose
Aufnahme nach 4 Tagen

Zucker lassen sich nicht aus Schmelzen kristallisieren, da sie sich bereits unterhalb ihrer Schmelzpunkte zersetzen. Die verschiedenen Zucker sind praktisch nur in Wasser löslich. (Traubenzucker löst sich etwas in Spiritus in der Wärme).

Die hier bislang behandelten Zucker waren sogenannte Hexosen, weil sie 6 Kohlenstoffatome besitzen. Es gibt auch Zucker, die bestehen aus 5 Kohlenstoffatomen, man nennt sie Pentosen. Der bekannteste ist die Beta-D-Ribose, sie ist Bestandteil unserer DNA und RNA. Ein ganz ähnlicher Zucker ist die Arabinose. Sie bildet sehr schöne Kristalle.

Hier schon mal ein kleiner Vorgeschmack:

L-(+)-Arabinose

Die Arabinose wird der Gegenstand meines nächsten Blogbeitrags sein.

Bis dahin, liebe Freunde der Mikrokristalle,

wünsche ich viel Spaß und Geduld beim Experimentieren mit Zucker und eine schöne Zeit.

H-D-S

Hallo liebe Freunde der Mikrokristalle,

es wurde schon erwähnt, Traubenzucker verhält sich beim Kristallisieren etwas sperrig. Man benötigt Geduld! Dann erhält man aber auch schöne Ergebnisse. Der Grund für die langsame Kristallisation wurde im letzten Blogbeitrag schon erwähnt: Traubenzucker liegt in wässriger Lösung in einer ringförmigen Struktur vor. Bei diesem Ringschluß entstehen 2 neue Strukturisomere die hier Anomere genannt werden. Es sind dies die Alpha-D-Glucopyranose und die Beta-D-Glucopyranose. In Traubenzucker-Kristallen die aus wässriger Lösung bei Raumtemperatur gezüchtet werden, liegt nur die Alpha-Form vor. Das heißt aber, daß Beta-D-Glucopyranose in die Alpha-Form umgewandelt werden muß. Dieser Umwandlungsprozess vollzieht sich sehr langsam. Auf dem Objektträger dauert es manchmal mehrere Tage, bis eine sichtbare Kristallisation einsetzt.

Nun zum ganz praktischen Teil:

Traubenzucker erhält man in jedem Supermarkt, aber Vorsicht: Er enthält meist Zusatzstoffe wie z.B. Vitamine. Auf der Verpackung sind diese Stoffe aufgeführt. Es ist zweckmäßig, sie so gut es geht, zu entfernen. Da Traubenzucker in Spiritus nur wenig löslich ist, kann man ihn mit Spiritus waschen. Dazu übergießt man in einem Becherglas 1/2 Teelöffel Traubenzucker mit ca. 10 ml Spiritus und rührt ein paar Sekunden. Dann gießt man den Spiritus vorsichtig ab, (man nennt das dekantieren). Diesen Vorgang wiederholt man 3-4 mal. Der vorher meist etwas gelbliche Traubenzucker ist jetzt ganz weiß. Man gibt ca. 20 ml dest. Wasser zu. Der Traubenzucker löst sich vollständig. Von dieser Lösung gibt man einen Tropfen auf einen sauberen Objektträger und läßt ihn an einem staubfreien Ort stehen. Wenn man Glück hat, beginnt die Kristallisation nach einigen Tagen. Wenn nach 3-4 Tagen noch keinerlei sichtbare Kristallisation eingesetzt hat, nimmt man 1-2 Traubenzuckerkörnchen und gibt sie vorsichtig auf den Objektträger. Manchmal, nach einigen Stunden, setzt dann die Kristallisation im Bereich des Impfkristalls ein. Man kann auch, z.B. mit der Spitze eines Objektträgers, an der Probe etwas kratzen, auch das hilft, die Kristallisation in Gang zu setzen.

Hier ein Beispiel einer Aufnahme, die ca. 24 Stunden nach dem Animpfen mit einem Traubenzucker-Körnchen aufgenommen wurde:

D-Glucose (Traubenzucker) ca. 24 Stunden nach Animpfen

Wie schon erwähnt, löst sich Traubenzucker nur wenig in kaltem Spiritus. In heißem Spiritus löst er sich etwas besser. Man kann etwas von dem durch Dekantieren gereinigten Traubenzucker mit Spiritus zum Kochen bringen (Niemals bei offener Flamme !!!), und einen Tropfen der heißen Lösung auf einen Objektträger geben. Manchmal erfolgt die Kristallisation über Nacht, da hier nur Alpha-D-Glucopyranose entsteht. Manchmal hat man aber auch die gleichen Probleme wie mit der wässrigen Lösung. Wenn sich bei diesem Verfahren nur Einzelkristalle bilden, (weil die Lösung sehr dünn ist), eignen sich diese sehr gut zum Animpfen.

Soviel für heute, liebe Freunde der Mikrokristalle.

Wie sich die angeimpften Traubenzucker-Kristalle weiterentwickeln und was man mit Haushaltszucker anstellen kann, wird das Thema meines nächsten Blogbeitrags sein.

Bis dahin wünsche ich eine gute Zeit.

H-D-S

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