Akademia Górniczo-Hutnicza
Kierunek:
Nazwisko i Imię
Temat ćwiczenia:
Data wykonania ćwiczenia:
29.05.2015

1. Rozkład sacharozy przez Saccharomyces cerevisiae (drożdże piekarniane).

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było sprawdzenie, czy Saccharomyces cerevisiae (drożdże piekarniane) rozkładają sacharozę. Doświadczenie odbywało się w oparciu o stworzoną skalę wzorcową roztworów glukozy o różnych stężeniach, oraz ich reakcji z odczynnikiem Benedicta.

1. Odczynniki chemiczne

• 160 mmol/dm³ roztwór sacharozy

• 160 mmol/dm³ roztwór glukozy

• woda destylowana

• odczynnik Benedicta

• drożdże piekarskie

1. Sprzęt laboratoryjny

• łaźnia parowa

• wirówka

• zestaw 8 probówek wraz ze statywem

• pipeta automatyczna

• zlewki szklane

1. Przebieg doświadczenia

1. Przygotowano zestaw 8 probówek.

2. 6 pierwszych probówek posłużyło do stworzenia skali wzorców z roztworami glukozy o kolejnych stężeniach: 160 mmol/dm³, 80 mmol/dm³, 40 mmol/dm³, 20 mmol/dm³, 10 mmol/dm³ oraz 0 mmol/dm³ (woda destylowana). Powyższe stężenia uzyskano na drodze kolejnych rozcieńczeń roztworu wyjściowego glukozy 160 mmol/dm³, przy wykorzystaniu zlewek szklanych i wody destylowanej. W każdej z probówek umieszczono po 0,3 ml glukozy o danym stężeniu.

3. W 7 probówce umieszczono 0,3 ml roztworu sacharozy o stężeniu 160 mmol/dm³.

4. Przygotowano roztwór sacharozy z drożdżami: 1 g drożdży zawieszono w 10 ml roztworu sacharozy o stężeniu 160 mmol/dm³. Całość inkubowano przez 20 min
   w 37^oC, a następnie próbkę zwirowano, w celu pozbycia się komórek drożdży. Pipetą automatyczną pobrano 0,3 ml roztworu i umieszczono w 8 probówce.

5. Do każdej z 8 probówek dodano 1,5 ml odczynnika Benedicta.

6. Zawartość wszystkich probówek wymieszano i równocześnie wstawiono do wrzącej łaźni wodnej na ok. 3 min.

1. Obserwacje

Zaobserwowano następujące zmiany zabarwień roztworów. Poniższy rysunek przedstawia schematycznie stosunek natężenia kolorów roztworów w kolejnych probówkach po podgrzaniu: niebieskiego i czerwieni.

Gdzie: G –glukoza, S – sacharoza, D – drożdże

Liczby oznaczają stężenie roztworu w mmol/dm³.

1. Wnioski

Stworzona skala wzorcowa roztworów glukozy o malejących stężeniach (pierwsze 6 probówek) pozwoliła na obserwację, że wzrost ilości cukru prostego - glukozy w roztworze
w połączeniu z odczynnikiem Benedicta powoduje zmianę barwy z niebieskiej na jasno pomarańczową, aż do czerwonej. Duże stężenie cukrów powoduje dodatkowo wytrącenie czerwonego osadu tlenku miedzi(I). Zależność ta nie dotyczy sacharozy, będącej cukrem złożonym, która w reakcji z odczynnikiem Benedicta nie powoduje zmiany barwy roztworu (probówka 7). W probówce 8, która zawiera drożdże obserwujemy zmianę zabarwienia na intensywny czerwony, połączoną z wydzieleniem wspomnianego wyżej osadu tlenku miedzi(I), co wskazuje na to, że sacharoza pod wpływem drożdży uległa rozkładowi na cukier prosty.

2. Zastosowanie Saccharomyces cerevisiae w produkcji wina

– przykład fermentacji alkoholowej

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z procesem fermentacji alkoholowej
i oznaczenie zawartości cukru i alkoholu.

1. Odczynniki chemiczne

• Drożdże winne

• 3 litr soku jabłkowego

• 1 litr wody źródlanej

• 0,5 kg cukru zwykłego (sacharoza)

1. Sprzęt laboratoryjny

• Balingomierz (pływak oraz probówka)

• Butla szklana

• Rurka fermentacyjna

1. Przebieg doświadczenia

1. W 1 litrze wody źródlanej rozpuszczono 0,5 kg cukru.

2. Przelano do butli sok wraz z roztworem cukrowym.

3. Do roztworu dodano drożdże.

4. Wylot butli zabezpieczono rurką fermentacyjną, której celem jest niedopuszczenie powietrza oraz zanieczyszczeń do wnętrza butli.

5. Tak przygotowany trunek odstawiono do fermentacji w dogodnych warunkach temperaturowych na czas ok. 2 tygodni.

1. Obliczenia

Obliczenie mocy wina:

Proces fermentacji alkoholowej:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂↑

1 mol cukru 2 mole alkoholu + 2 mole CO₂

Masa C₆H₁₂O₆: 180 g/mol

Masa C₂H₅OH: 46 g/mol

Całkowita masa cukru: 500g (cukier biały) + 300g ( cukier w soku)

1 mol C₆H₁₂O₆ 2 mole C₂H₅OH

180g glukozy 92g etanolu

800g cukru x g etanolu

x = 431,89 g etanolu

431,89 g etanolu 4 dm³

y g etanolu 1 dm³

y = 107,97 g ≈ 10,8%

przy wydajności 88% 107,97 • 88% = 95,01 ≈ 9,5%

W związku z zastosowaną na zajęciach metodą aerometru wino uzyska zawartość cukru na poziomie 19^oBlg co odpowiada stężeniu alkoholu na poziomie 10%. Na podstawie powyższych obliczeń stężenie alkoholu otrzymanego trunku wyniesie ok 10,8%. Jednak po uwzględnieniu maksymalnej wydajności procesu fermentacji - 88%, ostateczna moc wina wyniesie ok 9,5%.

1. Wnioski

Do produkcji wina wykorzystano drożdże piekarniane Saccharomyces cerevisiae, które były odpowiedzialne za fermentację glukozy, która uległa rozkładowi na dwutlenek węgla oraz etanol. Zawartość cukru w otrzymanym winie oraz fazę fermentacji można zmierzyć za pomocą balingomierza. Głównymi elementami miernika są pływak z naniesioną skalą oraz probówka, w której dokonywany jest pomiar. Balingomierz wyskalowany jest w stopniach Ballinga w temperaturze do 20^oC, a jej zakres wynosi od 0 do 23^oBlg.

Z powyższych obliczeń wynika, że stężenie alkoholu wskazane przez ballingometr równe 10% w niewielkim stopniu odbiega od stężenia wyliczonego na podstawie procesu fermentacji alkoholowej równego 9,5%. Prawdopodobnie jest to skutkiem niedostatecznego ustabilizowania się areometru podczas odczytu.

5. Obliczenia

Obliczenie mocy wina:

Proces fermentacji alkoholowej:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + CO₂ ↑

1 mol cukru 2 mole alkoholu + 2 mole CO₂

Masa C₁₂H₂₂O₁₁: 342 g/mol

Masa C₆H₁₂O₆: 180 g/mol

Masa C₂H₅OH: 46 g/mol

Całkowita masa cukru: 500g (cukier biały) + 300g ( cukier w soku)

1. Przeliczenie masy sacharozy na glukozę:

C₁₂H₂₂O₁₁ +H₂O C₆H₁₂O₆ +C₆H₁₂O₆   

1 mol C₁₂H₂₂O₁₁ 2 mole C₆H₁₂O₆

800 g sacharozy x g glukozy

342 g sacharozy 360 g glukozy (bo 2 mole 2 • 180g)

x = 842,11 g glukozy

1. Fermentacja alkoholowa

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂↑

1 mol cukru 2 mole alkoholu + 2 mole CO₂

1 mol C₆H₁₂O₆ 2 mole C₂H₅OH

180 g glukozy 92g etanolu

842,11 g glukozy y g etanolu

y = 430,41 g etanolu

430,41 g etanolu 4 dm³

z g etanolu 1 dm³

z = 107,53 g ≈10,75%

przy wydajności 88% 107,53 • 88% = 94,63 ≈ 9,46%

W związku z zastosowaną na zajęciach metodą aerometru wino uzyska zawartość cukru na poziomie 19^oBlg co odpowiada stężeniu alkoholu na poziomie 10%. Na podstawie powyższych obliczeń stężenie alkoholu otrzymanego trunku wyniesie ok 10,75%. Jednak po uwzględnieniu maksymalnej wydajności procesu fermentacji - 88%, ostateczna moc wina wyniesie ok 9,46%.

5. Wnioski

Do produkcji wina wykorzystano drożdże piekarniane Saccharomyces cerevisiae, które były odpowiedzialne na fermentację glukozy, która uległa rozkładowi na dwutlenek węgla oraz etanol. Zawartość cukru w otrzymanym winie oraz fazę fermentacji można zmierzyć za pomocą winomierza. Głównymi elementami miernika są pływak z naniesioną skalą oraz probówka, w której dokonywany jest pomiar. Winiomierz wyskalowany jest w stopniach Ballinga w temperaturze do 20^oC, a jej zakres wynosi od 0 do 23^oBlg.

Z powyższych obliczeń wynika, że stężenie alkoholu wskazane przez ballingometr równe 10% w niewielkim stopniu odbiega od stężenia wyliczonego na podstawie procesu fermentacji alkoholowej równego 9,5%. Prawdopodobnie jest to skutkiem niedostatecznego ustabilizowania się areometru podczas odczytu.