Fearon’s Test
Fearon’s test, genauer: „Fearon’s test on methylamine“ ist eine von William Robert Fearon erstmals beschriebene halbquantitative nasschemische Nachweismethode aus dem Jahre 1942 für Lactose und Maltose.[1] Sie wurde vor allem im englischen Sprachgebiet bis in die 2000er Jahre (und teilweise darüber hinaus) im urologischen Labor zur Diagnose eines Milchstaus (Lactosurie) angewendet.[2]
Eine in Verwendung und Durchführung sehr ähnliche Nachweisreaktion ist die Wöhlk-Reaktion aus dem Jahre 1904, Fearon's Test funktioniert aber schneller und zuverlässiger.[3] Da Methylamin weniger ausgast und zudem in ca. 200 mal geringerer Konzentration angewendet werden kann als das Ammoniak in der Wöhlk-Reaktion, ist Fearon’s Test als Experiment im Chemieunterricht bei der vorgeschriebenen Gefährdungsbeurteilung und der Ersatzstoffprüfung gemäß RiSU die bessere Wahl.[4] Für die Durchführung der Nachweisreaktion gibt es mehrere Varianten, u. a. mit Erhitzen über der offenen Flamme; da alkalische Lösungen aber zu gefährlichen Siedeverzügen neigen, ist es besser, die Reaktion in einem 70 °C heißen Wasserbad durchzuführen. Anstelle der in der Originalliteratur[1] beschriebenen Zugabe der Reagenzien durch Hinzutropfen empfiehlt es sich, eine vorgefertigte Lösung zu verwenden, in der Methylamin dadurch entsteht, dass Methylammoniumchlorid in eine 0,5 molare Natronlauge gegeben wird. Diese Lösung wird Fearon's Reagenz genannt.
Herstellung und Aufbewahrung von Fearon's Reagenz
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]500 mL Fearon's Reagenz werden durch Lösen von 2,5 g Methylammoniumchlorid und 10 g NaOH in 500 mL entionisiertem Wasser hergestellt.[5] Die Lösung ist in einer Braunglasflasche an einem kühlen, dunklen Ort aufzubewahren und ca. ein Jahr haltbar.[5] Der Verfall lässt sich durch Bildung von Schwebstoffen in der Lösung feststellen. Das Etikett ist mit dem GHS-Piktogramm GHS05 (metallkorrosiv), dem Gefahrwort "Achtung" und dem Herstellungsdatum zu versehen.
Durchführung
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Die Nachweisreaktion sollte unter dem Abzug oder an einem gut gelüfteten Ort durchgeführt werden. Aufgrund der stark alkalischen Eigenschaften und muss eine Schutzbrille getragen. werden. In einem Wasserbad, alternativ einem 1000-mL-Becherglas werden 300 mL Wasser auf 60 °C erhitzt und bei dieser Temperatur gehalten. Von den unterschiedlichen 2,5 %igen Zuckerlösungen oder Milchprodukten werden je 2 mL mit Einmalpipetten in nummerierte Reagenzgläser pipettiert. Je nach Viskosität der Milchprodukte müssen die Spitzen der Einwegpipetten etwas aufgeweitet (abgeschnitten) werden.
Anschließend werden jeweils 2 mL Fearon's Reagenz hinzu pipettiert und vorsichtig und gründlich geschüttelt, bis sich alles gut durchmischt hat.
Die Reagenzgläser werden in das 60 °C heiße Wasserbad gestellt und für mindestens 5 Minuten dort belassen, bis die Farben der Proben sich gut entwickelt haben. Durch die unterschiedlich starke rote Färbung kann darauf geschlossen werden, ob die Probe viel oder wenig Lactose enthält. Lactosefreie Proben werden gelb, sofern Monosaccharide wie Glucose, Galactose oder Fructose enthalten waren. Nicht-reduzierende Zucker wie z. B. Saccharose ergeben keine Färbung.
Reaktionsmechanismus
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Zum Mechanismus von Fearon's Test und zur Struktur des kirschroten Farbstoffs gibt es mittlerweile begründete Annahmen.[6] Der rote Farbstoff nur im stark alkalischen Bereich (pH 12) stabil und lässt sich nicht mit bekannten Lösungsmitteln ausschütteln. Ketosen wie z. B. Lactulose und Fructose reagieren schneller als die analogen Aldosen, weil letztere erst noch eine Lobry-de-Bruyn-van-Ekenstein-Umlagerung durchführen müssen, um in den Reaktionsweg zum roten Farbstoff einzutreten. Der kirschrote Farbstoff von Fearon's Test hat ein Absorptionsmaximum bei 541 nm und entsteht auch mit anderen Zuckern, die analog Lactose und Maltose aufgebaut sind (z. B. Cellobiose, Maltotriose), aber auch mit Glucose, wenn sie an der OH-Gruppe in Position 4 eine Schutzgruppe trägt.[7]
Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- ↑ a b W. R. Fearon: The detection of lactose and maltose by means of methylamine. In: Analyst. Band 67, Nr. 793, 1. Januar 1942, S. 130–132, doi:10.1039/AN9426700130.
- ↑ V. K. Ahluwalia, S. Dhingra: Comprehensive practical organic chemistry. Qualitative analysis. Universities Press, Hyderabad 2000, ISBN 81-7371-428-2.
- ↑ Klaus Ruppersberg, Hanne Rautenstrauch, Wolfgang Proske: Kohlenhydratnachweise im Chemieunterricht – welche werden im Unterricht gelehrt, welche sollten gelehrt werden? Kohlenhydratnachweise im experimentellen Chemieunterricht unter Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten. 2022, ISSN 1439-9598, doi:10.25656/01:28447 (pedocs.de [abgerufen am 28. Mai 2024]).
- ↑ Klaus Ruppersberg, Horst Klemeyer: Lactose‐Schnelltest: Wie kann man in 60 Sekunden Milchzucker nachweisen? In: CHEMKON. Wiley-Verlag, 23. Januar 2020, ISSN 0944-5846, doi:10.1002/ckon.201900064.
- ↑ a b Klaus Ruppersberg: Nachweis von Lactose (und Maltose) im Kontext Schule (Dissertation Europa-Universität Flensburg). In: Zentrale Hochschulbibliothek Flensburg (ZHB). 1. November 2021, abgerufen am 2. Dezember 2021 (deutsch).
- ↑ Manfred W. Kussler, Klaus Ruppersberg: Über die rote Farbe bei Zuckernachweisen. Nachweisreaktionen für 1,4-verknüpfte Disaccharide. In: Nachrichten aus der Chemie. Band 71, Nr. 4, 2023, ISSN 1439-9598, S. 68–73 (pedocs.de [abgerufen am 28. Mai 2024]).
- ↑ Manfred W. Kussler, Klaus Ruppersberg: Neues von der Wöhlk-Probe: Eine Schutzgruppe in Position 4 reicht aus, um einen positiven Wöhlk- bzw. Fearon-Test mit Glucose hervorzurufen. In: Nachrichten aus der Chemie. Band 67, Nr. 2, 2019, ISSN 1439-9598, S. 63–65, urn:nbn:de:0111-pedocs-193267.