Wikipedia · einfach zusammengefasst · Stand
Molisch-Probe
Die Molisch-Probe (auch: Reaktion nach Molisch, Ringprobe) ist eine sehr empfindliche nasschemische Nachweisreaktion für Kohlenhydrate.
Inhalt5 Abschnitte
Kernidee und Zweck
Die Molisch-Probe, auch Reaktion nach Molisch oder Ringprobe genannt, ist eine sehr empfindliche nasschemische Nachweisreaktion für Kohlenhydrate. Nasschemisch bedeutet, dass der Nachweis in Lösung mit chemischen Reagenzien durchgeführt wird. Die Probe geht auf den österreichischen Botaniker Hans Molisch (1856–1937) zurück.
Heute wird die Molisch-Probe fast ausschließlich in Schulen, Universitäten und Lehranstalten zu Ausbildungszwecken verwendet. Sie zeigt an, ob Kohlenhydrate beziehungsweise Zucker in einer Probe vorhanden sind. Der klassische positive Nachweis ist ein farbiger Ring oder eine Farbreaktion, die durch Reaktion der Zuckerabbauprodukte mit einem phenolischen Reagenz entsteht.
Klassische Durchführung
Bei der ursprünglichen und bekanntesten Variante wird in einem frischen Reagenzglas eine glucosehaltige Lösung mit α-Naphthol versetzt, das in Ethanol gelöst ist. Danach wird konzentrierte Schwefelsäure vorsichtig unterschichtet. Unterschichten bedeutet, dass die Säure so zugegeben wird, dass sie eine eigene Schicht unter der Probenlösung bildet.
An der Grenzfläche zwischen den Flüssigkeiten entsteht ein violetter Ring. Deshalb wird die Molisch-Probe auch Ringprobe genannt. Schon 1886 schlug Molisch vor, statt α-Naphthol Thymol zu verwenden; dabei entsteht ein karminroter Ring.
Die Richtlinie zur Sicherheit im Unterricht (RiSU) verlangt bei Gefahrstoffen eine Ersatzstoffprüfung. Das bedeutet: Wenn möglich, muss ein weniger gefährlicher Stoff verwendet werden. Da α-Naphthol zurzeit als giftig eingestuft ist, wurden Ersatzstoffe untersucht. Systematische Untersuchungen an der Europa-Universität Flensburg zeigten, dass Carvacrol („Oregano“) als Ersatzstoff eingesetzt werden kann. Thymol wäre ebenfalls geeignet, liefert aber bei Pentosen, Hexosen und Desoxyhexosen farblich schwer unterscheidbare Ergebnisse.
Variante mit Carvacrol
Für die Molisch-Probe mit Carvacrol werden drei Reagenzgläser, ein Reagenzglasständer und fünf Pasteurpipetten verwendet. Als Chemikalien werden benötigt: ethanolische Carvacrol-Lösung (0,5 ml Carvacrol in 99,5 ml Ethanol), Schwefelsäure mit ω = 98 %, Arabinoselösung mit ω = 1 %, Rhamnoselösung mit ω = 1 % und Glucoselösung mit ω = 1 %. Das Symbol ω bezeichnet hier den Massenanteil.
In drei neue Reagenzgläser wird jeweils ein Tropfen einer Zuckerlösung gegeben. Danach kommen fünf Tropfen der ethanolischen Carvacrol-Lösung hinzu. Zum Schluss werden fünf Tropfen konzentrierte Schwefelsäure zugegeben. Bei dieser Variante entfällt das Unterschichten mit konzentrierter Schwefelsäure, das für ungeübte Lernende eine zusätzliche Gefährdung darstellen könnte. Zusätzlich können Blindproben angesetzt werden, also Proben ohne Zuckerzugabe oder ohne Carvacrolzugabe.
Der Nachweis ist sehr empfindlich. Deshalb sollten neue Reagenzgläser verwendet werden, weil schon kleinste Zuckerrückstände das Ergebnis stören können. Laut Untersuchungen genügt ein einziger Tropfen einer 0,005%igen Rhamnose-Lösung, um eine gut sichtbare Farbreaktion hervorzurufen.
Beobachtungen bei Zuckerarten
Die untersuchten Zuckerarten bilden bei der Carvacrol-Variante gut unterscheidbare Farbstoffe. Die Pentose Arabinose bildet nach Zugabe von Carvacrol und Schwefelsäure einen gelben Farbstoff. Eine Pentose ist ein Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen.
Der Desoxyzucker Rhamnose bildet einen orangefarbenen Farbstoff. Ein Desoxyzucker ist ein Zucker, bei dem im Vergleich zu einem entsprechenden Zucker eine Sauerstofffunktion fehlt. Die Hexose Glucose bildet einen lachsfarbenen Farbstoff. Eine Hexose ist ein Zucker mit sechs Kohlenstoffatomen.
Reaktionsprinzip
Der genaue Reaktionsmechanismus und die Struktur der entstehenden Farbstoffe sind noch nicht abschließend geklärt. Bredereck sowie Ohta et al. haben die Molisch-Reaktion untersucht, kommen aber zu unterschiedlichen Ergebnissen.
Einigkeit besteht über den ersten Schritt: Durch Zugabe konzentrierter Schwefelsäure findet eine intramolekulare Dehydratisierung des Zuckers statt. Dehydratisierung bedeutet Wasserabspaltung innerhalb des Moleküls. Dabei entstehen aus Pentosen Furfural und aus Hexosen 5-Hydroxymethylfurfural.
Im weiteren Verlauf reagieren bei Hexosen 1-Naphthol-Moleküle mit dem (5-Hydroxymethyl-)Furfural. Dabei unterscheiden sich die Strukturvorschläge von Bredereck und Ohta et al. darin, an welcher Position die Addition erfolgt. Anschließend wird das Additionsprodukt oxidiert, wodurch der eigentliche Farbstoff entsteht. Eine Erklärung nach Ohta et al. beschreibt für D-Glucose, dass das durch Dehydratisierung gebildete 5-Hydroxymethylfurfural mit zwei Äquivalenten 1-Naphthol im sauren Medium zu einem mesomeriestabilisierten violetten Farbstoff reagiert.
