果酒和果醋的制作:一、实验原理
(1)酵母菌的细胞呼吸
①酵母菌是营异养生活的真菌。
②酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖,表达式为:C
6H
12O
6+O
2→CO
2+H
2O+能量(反应中均需要酶的参与)
③酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳,表达式为:C
6H
12O
6→C
2H
5OH+CO
2+能量(反应中均需要酶的参与)
(2)酵母菌发酵的最佳环境
①酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生活:在有氧时,酵母菌大量繁殖,但是不起到发酵效果;在无氧时,繁殖速度减慢,但是此时可以进行发酵。
②在利用酵母菌发酵时最好是先通入足够的无菌空气在有氧环境下一段时间使其繁殖,再隔绝氧气进行发酵。
③20℃左右最适合酵母菌繁殖,酒精发酵的最佳温度是在18℃~25℃。
④pH最好是弱酸性。
(3)醋酸菌好氧性细菌,当缺少糖源时和有氧条件下,可将乙醇(酒精)氧化成醋酸。
①表达式为:C
2H
5OH→CH
3COOH+H
2O;当氧气、糖源都充足时,醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。
②醋酸菌生长的最佳温度是在30℃~35℃
二、果酒果醋的制作
项目 |
果酒的制作 |
果醋的制作 |
主要菌种 |
酵母菌 |
醋酸菌 |
原理 |
果酒:酵母菌的无氧呼吸
|
果醋:醋酸菌有氧呼吸 (1)当氧气、糖源都充足时,糖→醋酸 (2)当缺少糖源时,乙醇→乙醛→醋酸 |
实验流程 |
挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→果酒 |
挑选葡萄→冲洗→榨汁→醋酸发酵→果醋 |
温度 |
18~25℃ |
30~35℃ |
氧的需求 |
前期需氧,后期不需氧 |
需充足氧 |
提示 |
在果酒制作过程的前期通入空气或在发酵瓶中留有一定的空间(大约1/3),可以给酵母菌提供氧气,使其进行 有氧呼吸,为酵母菌的生长、增殖提供能量,酵母菌迅速增殖,缩短发酵时间。在生产酒精的阶段要求严格的无氧环境,此阶段如果有氧,则会抑制酒精发酵。 |
果醋制作过程中要求始终通氧,因为醋酸菌是好氧细菌,缺氧时醋酸菌的生长、增殖都会受到影响,另外醋酸的生成也会受到影响。 |
知识拓展:1、注意问题:充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的;排气口是在酒精发酵时用来排出CO
2的;出料口是用来取样的。排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接,其目的是防止空气中微生物的污染。使用该装置制酒时,应该关闭充气口;制醋时,应将充气口连接气泵,输入氧气。
2、特别提醒:在葡萄酒的自然发酵过程中,起主要作用的事附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。发酵过程中,随着酒精度地提高,红葡萄皮的色素也进入发酵液,使葡萄酒呈深红色。在缺氧、呈酸性的发酵液中,酵母菌能大量生长繁殖,而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。
3、注意事项:
(1)果醋的制作需用醋酸菌,醋酸菌是一种好氧菌,所以在制作过程中需通氧气;当氧气、糖源充足时,醋酸菌可将葡萄糖氧化成醋酸;醋酸菌的呼吸作用为严格的有氧呼吸。
(2)防止发酵液被污染的方法:
①榨汁机要清洗干净,并晾干
②发酵瓶要清洗干净,用体积分数为70%的酒精消毒
③装入葡萄汁后,封闭充气口
④发酵装置的排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接
(3)榨汁机要清洗干净并晾干;将先冲洗后除梗的葡萄放入冲洗晾干的榨汁机内进行榨汁。
(4)产醋最多的措施:往果酒中加入变酸的酒表面的菌膜,并通气。醋酸菌能将葡萄汁中的糖分解成醋酸的条件:氧气、糖源充足。
(5)在家庭中用鲜葡萄制作果酒时,正确的操作是给发酵装置适时排气。
(6)发酵条件:葡萄汁装入发酵瓶时,要留有约1/3的空间;制葡萄酒的过程中,除在适宜的条件下,时间应控制在10d~12d左右;制葡萄醋的温度要比制葡萄酒的温度高些,但时间一般控制在7d~8d左右。
(7)酒精与重铬酸钾在酸性条件下发生的颜色反应为灰绿色。
制作泡菜并检测亚硝酸盐的含量:
1、菌种:制作泡菜所用微生物是乳酸菌。
2、实验原理:
(1)乳酸菌在无氧条件下,将糖分解为乳酸。
(2)利用乳酸菌制作泡菜的过程中会引起亚硝酸盐的含量的变化。
温度过高,食盐用量不足10%、腌制时间过短,容易造成细菌大量繁殖,亚硝酸盐含量增加。一般在腌制10天后,亚硝酸盐的含量开始下降。
(3)测定亚硝酸盐含量的原理:在盐酸酸化条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后,与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料,与已知浓度的标准显色液目测比较,估算泡菜中亚硝酸盐含量。
3、泡菜的制作:
①将新鲜蔬菜预先处理成条状或片状。
②泡菜盐水按清水和盐为4:1质量比配制煮沸冷却备用。
③预处理的新鲜蔬菜装至半坛时放入蒜瓣、生姜、香辛料等佐料,并继续装至八成满。
④倒入配制好的盐水,使盐水浸没全部菜料。
⑤盖上泡菜坛盖子,并用水密封发酵,发酵时间受到温度影响。
4、检测亚硝酸盐的步骤注意:
a、配制标准显色液的步骤是:
①用刻度移液管吸取体积0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5mL的亚硝酸钠溶液分别置于比色管中,另取1支比色管为空白对照。
②向各管加入2.0mL对氨基苯磺酸溶液混匀静置3~5分钟。
③向各管加入1、0mLN-1-萘基乙二胺盐酸盐溶液。
b、比色的步骤是:
①将40mL滤液移入50mL比色管中并编号。
②分别加入2、0mL的对氨基苯磺酸溶液和1.0mL的N-1-萘基乙二胺盐酸溶液,定容到50mL,混匀静置15min。
③观察颜色变化并与标准显色液比较,记录亚硝酸盐含量。
④计算样品滤液(40mL)中亚硝酸盐含量。计算公式是:样品中亚硝酸盐含量(mg)/取样量(40mL滤液质量kg)。
泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化情况分析:
发酵时期 |
乳酸菌 |
乳酸 |
亚硝酸盐 |
发酵初期 |
少(有氧气,乳酸菌活动受到抑制) |
少 |
增加(硝酸盐还原菌的作用) |
发酵中期 |
最多(乳酸抑制其他菌活动) |
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下降(硝酸盐还原菌受抑制,部分亚硝酸盐被分解) |
发酵后期 |
减少(乳酸积累,PH下降,抑制其活动) |
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下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制) |
知识点拨:1、制作泡菜时的注意问题:泡菜坛的选择标准:是火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好。否则容易引起蔬菜腐烂。
2、亚硝酸盐含量升高是因为蔬菜组织和细菌内硝酸还原酶将硝酸盐还原为亚硝酸。亚硝酸盐含量降低的原因是硝酸还原酶活性减弱,亚硝酸盐还原减少并且被微生物利用。
知识拓展:1、乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌,生产酸奶的是乳酸杆菌。乳酸菌的种类很多,常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌,在自然界中分布广泛,空气、土壤、植物体表、人和动物的肠道内均有,乳酸菌是严格厌氧型微生物。
2、亚硝酸盐为白色粉末,易溶于水;亚硝酸盐的分布广泛,其中蔬菜中亚硝酸盐的平均含量约为4mg/kg;咸菜中亚硝酸盐的平均含量在7mg/kg以上,所以尽量少吃咸菜;亚硝酸盐在人体胃内易变成亚硝胺。
果胶酶在果汁生产中的作用:
1、果胶酶的作用:能够分解果胶,瓦解植物的细胞壁及胞间层,使榨取果汁变得容易,也是果汁变得澄清。
2、成分:由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。
3、特点:不溶于水。
4、酶的活性
(1)概念:指酶催化一定化学反应的能力。
(2)表示方法:用一定条件下酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。
(3)酶反应速度的表示方法:用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。
(4)酶活性的影响因素:温度、pH和酶的抑制剂等。
5、探究温度和pH对酶活性的影响实验和探究果胶酶的用量。
(1)实验流程
制备苹果泥→设置一系列具有梯度的温度和pH→加入果胶酶反应一段时间→过滤果汁
(2)该实验的自变量是温度或pH,因变量是酶的活性,检测因变量是通过测定果汁的体积或澄清度来实现的。
6、探究果胶酶的最适用量
(1)实验流程
配制9个不同浓度梯度的果胶酶溶液,各取等量酶溶液分别放人试管中,并依次编号。制取苹果泥,各取等 量苹果泥分别放入9支试管中,并依次对应编号 → 37℃恒温水浴一段时间后,迅速混合对应编号的酶溶液和苹果泥→37℃恒温水浴20min过滤后测量果汁体积
(2)实验结果分析说明:如果随着酶浓度的增大,过滤得到的果汁的体积也增加,说明酶的用量不足;当酶的浓度增大到某个值后,再增加酶的用量,过滤得到的果汁的体积不再改变,说明酶的用量已经足够,这个值就是酶的最适用量。
知识点拨:
1、制备苹果泥时,可先将苹果切成小块放入榨汁机中,加入适量的水都再搅拌;如果用橙子做实验不必去掉橙皮。
2、在探究不同pH果胶酶活性的影响时,可以用体积分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸进行调试。
3、在果胶酶处理果泥时,为了使果胶酶充分的催化反应,应用玻璃棒不时的搅拌反应混合物。
植物芳香油的提取:
1、植物芳香油的提取方法:蒸馏法、压榨法和萃取等。
(1)蒸馏法:芳香油具有挥发性。把含有芳香油的花、叶等放入水中加热,水蒸气能将挥发性较强的芳香油携带出来,形成油水混合物;冷却后,油水混合物又会重新分成油层和水层,除去水层便得到芳香油,这种提取方法叫蒸馏法。
根据蒸馏过程中原料放置的位置的标准,将水蒸气蒸馏法划分为水中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏。
(2)萃取法:这种方法需要将新鲜的香花等植物材料浸泡在乙醚、石油醚等低沸点的有机溶剂中,是芳香油充分溶解,然后蒸去低沸点的溶剂,剩下的就是芳香油。
(3)压榨法:在橘子、柠檬、甜橙等植物的果皮中,芳香油的含量较多,可以用机械压力直接榨出,这种提取方法叫压榨法。
植物芳香油的蒸馏提取过程:浸泡、加热蒸馏、乳浊液的分离。
2、植物芳香油的主要成分:主要包括萜类化合物及其衍生物。橘皮精油的主要成分:柠檬烯。
粗提玫瑰精油:
1、玫瑰精油的提取
(1)玫瑰精油的性质:化学性质稳定,难溶于水,易溶于有机溶剂,能随水蒸气一同蒸馏。
(2)提取流程
①在开花的盛期(时期)采收玫瑰花瓣,与清水以质量比为1:4的比例进行混合。
②在水蒸气蒸馏装置中进行蒸馏,在锥形瓶中收集到乳白色(颜色)的乳浊液。
③向乳化液中加入NaCl,增加盐的浓度,静置,出现油水分层。
④用分液漏斗将其两层分开,得到油层。
⑤向油层中加入一些无水硫酸钠吸水,静置约12h,过滤得到的液体为玫瑰油。
(3)分析:加入氯化钠的目的是增大盐水的密度,有利于玫瑰油与水的分层;加入无水Na2SO4。的目的是吸收精油中残留的水分。
提取橘皮精油:
(1)橘皮精油的性质:无色透明,具有诱人的橘香味,主要成分为柠檬烯,一般采用压榨法提取。
(2)提取流程:石灰水浸泡→漂洗→压榨→过滤→静置→再次过滤→橘皮油
(3)分析:橘皮洗净晾干后,要浸泡在pH为12、质量分数为 7%~8%的石灰水中16~24h,其目的是防止橘皮压榨时滑脱,提高出油率。
知识点拨:
1、萃取前,要将胡萝卜进行粉碎和干燥。
2、一般来说,原料颗粒小,萃取的温度高、时间长,需要提取的物质就能够充分溶解,萃取效果就好。
3、萃取的最佳温度和时间可以通过设置对照实验来探索。
4、新鲜的胡萝卜含有大量的水分,在干燥时要注意控制温度,可以用烘箱来烘干,也可以用热风吹干。