www.projektsako.cz
CHEMIE Pracovní list č. 6 - žákovská verze Téma: Kvašení
Lektor:
Mgr. Kateřina Dlouhá
Projekt: Student a konkurenceschopnost Reg. číslo: CZ.1.07/1.1.07/03.0075
Teorie: Kvašení je anaerobní proces (probíhá za nepřístupu kyslíku). Nejčastějšími produkty kvašení jsou etanol a kyselina mléčná – proto také rozlišujeme kvašení alkoholové a mléčné. Při alkoholovém i mléčném kvašení dochází k fosforylaci D-glukózy na D-glukóza-6fosfát, která se fosforyluje na D-fruktóza-1,6-bisfosfát. Dále dochází k rozštěpení Dfruktóza-1,6-bisfosfátu na dihydroxyacetonfosfát a D-glyceraldehydfosfát. Oxidací těchto sacharidů vznikají fosforylované karboxylové kyseliny, ze kterých po odštěpení fosfátů (za vzniku molekul ATP) vzniká kyselina pyrohroznová (obr. 1). Obrázek č.1: schéma anaerobní glykolýzy
-2-
Obrázek č.2: alkoholové kvašení
Takto vzniklá kyselina pyrohroznová se následně mění na kyselinu mléčnou – mléčné kvašení nebo probíhá dekarboxylace, vzniká acetaldehyd, který se redukuje na etanol (obr. 2). Kvašení bylo známo již ve starém Babylónu (6000 – 4000 let před n. l.), ve kterém ze zkvašeného odvaru z naklíčeného obilí byl připravován nápoj, který lze považovat za předchůdce
piva.
Proces
kvašení
probíhá
za
přítomnosti
kvasinek
(např.
Saccharomyces cerevisiae – pivovarské kvasinky). Kvasinky jsou jednobuněčné mikroorganismy, které mají schopnost přeměňovat zkvasitelné cukry na etanol (pivovarské kvasinky) a oxid uhličitý – ten způsobuje tzv. vykynutí těsta (pekárenské droždí), přičemž malé množství vzniklého ethanolu se v průběhu pečení odpaří a nepřeměněná glukóza dodává těstu sladkou chuť. Obrázek č.3: schéma buňky kvasinek1
Obrázek č.4: pivovarské kvasnice2
Obrázek č.5: pekařské droždí3
1
http://www.vseodrozdi.cz/cs/ziva-a-prirodni-bunka.php http://pivni.info/galerie/492-pivovarskym-tovarysem-snadno-a-rychle.html 3 http://www.tomasbrazdil.cz/?page=sortiment/drozdi 2
-3-
Úkol č.1: odpovězte, doplňte 1. Jakým jiným výrazem lze ještě označit kvašení? ………………………………………………………………………………………….. 2. Napište chemickou rovnici alkoholového kvašení (meziprodukt reakce je kyselina pyrohroznová). ………………………………………………………………………………………….. 3. Napište využití alkoholového nebo mléčného kvašení. ………………………………………………………………………………………….. 4. Kde v lidském těle dochází k mléčnému kvašení? ………………………………………………………………………………………….. 5. Které vitamíny obsahuje droždí? ………………………………………………………………………………………….. 6. Z jakých surovin se vyrábí pivo? ………………………………………………………………………………………….. 7. Do následující tabulky vepište přibližný obsah alkoholu podle stupně piva. Tabulka č.1: hodnoty alkoholu v pivu stupeň piva nealkoholické obsah alkoholu
8°
10°
12°
-4-
Praktická část Úkol č.2: Vliv obsahu živin na průběh kvašení Chemikálie: cukr, voda, kvasnice, dusičnan draselný, chlorid hořečnatý, dusičnan vápenatý, hydrogenfosforečnan draselný Pomůcky: odsávací baňka (4x), zátka, kádinka, gumová hadička, čidlo pro měření oxidu uhličitého, čidlo pro měření etanolu, USB link, program Datastudio Postup měření: 1. Odsávací baňky si očíslujeme. Do prvních dvou baněk vlijeme roztok 20 g cukru ve 160 ml vody a do třetí vlijeme roztok 40 g cukru ve 160 ml vody. 2. Do první a třetí baňky přidáme 4 g kvasnic rozetřených s vodou a do druhé baňky dáme 8 g kvasnic rozetřených s vodou. 3. Do všech tří baněk přilijeme roztok 1 g dusičnanu draselného, 0,5 g chloridu hořečnatého, 0,5 g dusičnanu vápenatého, 0,5 g hydrogenfosforečnanu draselného v 50 ml vody (slouží jako výživa kvasinek). Na baňku dáme zátku a necháme kvasit. 4. Odsávací baňku s kvasinkami spojíme pomocí hadičky s prázdnou odsávací baňkou, kterou rovněž uzavřeme zátkou. 5. Po 30 minutách kvašení vložíme místo zátky prázdné baňky senzor pro měření obsahu oxidu uhličitého a zjistíme, zda dochází k uvolňování této plynné látky. 6. Na konci laboratorního cvičení změříme pomocí čidla na měření etanolu obsah uvolňujícího se alkoholu (z baňky s roztokem odklopíme zátku a vložíme čidlo pro měření etanolu – čidlo se nesmí dotýkat roztoku). 7. Měření obsahu oxidu uhličitého i etanolu opakujeme po nejméně 7 dnech (nejlépe po dvou týdnech) a srovnáme obsahy obou látek ve všech třech baňkách.
-5-
Obrázek č.6: roztok s kvasnicemi
Obrázek č.7: Spojení dvou odsávacích baněk a měření obsahu CO2
Obrázek č.8: čidlo pro měření etanolu
Obrázek č.9: čidlo pro měření CO2
-6-
Chemická rovnice: napište chemickou rovnici ………………………………………………………………………………………….. Zpracování dat: Tabulka č.2: hodnoty měření úkolu č.2 baňka č. 1
baňka č. 2
baňka č. 3
obsah etanolu na konci cvičení (%) obsah etanolu po 2 týdnech (%) obsah oxidu uhličitého po 2 týdnech (%) Graf č.1: graf hodnot úkolu č.2
Pozorování ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………..
Doplňující úkoly 1. Ze zjištěných výsledků určete, zda je pro činnost kvasinek vhodnější přidat cukr nebo zdvojnásobit jejich množství. ………………………………………………………………………………………….. 2. Navrhněte způsob, kterým by šel izolovat etanol z kvasinkového roztoku. …………………………………………………………………………………………... -7-
Závěr: ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………..
-8-
Zdroje: 1. http://www.vseodrozdi.cz/cs/ziva-a-prirodni-bunka.php 2. http://pivni.info/galerie/492-pivovarskym-tovarysem-snadno-a-rychle.html 3. http://www.tomasbrazdil.cz/?page=sortiment/drozdi
-9-
