Fearon’s Test
Fearon’s test, genauer: „Fearon’s test on methylamine“ ist eine von William Robert Fearon erstmals beschriebene halbquantitative Nachweismethode für Lactose und Maltose, die sehr der Wöhlk-Reaktion ähnelt.[1]
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.[2] 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[3] 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 von 500 mL Fearon's Reagenz (in Braungasflasche ca. 12 Monate haltbar): Fearon's Reagenz wird durch Lösen von 2,5 g Methylammoniumchlorid und 10 g NaOH in 500 ml entionisiertem Wasser hergestellt.[4] Die Lösung ist ca. ein Jahr haltbar, 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 der Nachweisreaktion: Bei dem Versuch werden Nitril-Einmalhandschuhe und Schutzbrillen getragen. In einem 1000-ml-Becherglas werden 300 ml Wasser auf 70 °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.
Zum Mechanismus von Fearon's Test und zur Struktur des kirschroten Farbstoffs gibt es mittlerweile begründete Annahmen, die in Richtung eines Pyridiniumsalzes mit intramolekularer Ladungstrennung gehen.[5] Der betainartige Farbstoff ist nur im stark alkalischen Bereich 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. Immerhin weiß man nun, dass der kirschrote Farbstoff von Fearon's Test ein Absorptionsmaximum bei 541 nm hat und auch mit anderen Zuckern entsteht, 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.[6]
Einzelnachweise
- Klaus Ruppersberg: Dem Milchzucker auf der Spur? Eine europäische Detektivgeschichte. In: Praxis der Naturwissenschaften – Chemie in der Schule: PdN. Band 65, Nr. 8, 2016, S. 30–33. urn:nbn:de:0111-pedocs-150938
- 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.
- 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.
- 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).
- Klaus Ruppersberg, Stefanie Herzog, Manfred W. Kussler, Ilka Parchmann: How to visualize the different lactose content of dairy products by Fearon’s test and Woehlk test in classroom experiments and a new approach to the mechanisms and formulae of the mysterious red dyes. In: Chemistry Teacher International. De Gruyter, 17. Oktober 2019, ISSN 2569-3263, doi:10.1515/cti-2019-0008.
- Manfred W. Kussler, Klaus Ruppersberg: Der Farbstoff aus der Wöhlk‐Probe. In: Nachrichten aus der Chemie. Band 67, Nr. 2, Februar 2019, ISSN 1439-9598, S. 63–65, doi:10.1002/nadc.20194083855.