2018学年高中生物第3章食品加工技术第11课时天然食品添加剂的制备同步备课教学案北师大版选修

第11课时　天然食品添加剂的制备[学习导航]　1.阅读教材P55内容，了解食品添加剂的作用和种类。2.阅读教材P58内容，掌握芳香油的性质和提取方法。3.结合教材P56～57内容，掌握橘皮芳香油的提取方法及过程。[重难点击]　1.食品添加剂的作用和种类。2.芳香油的性质和提取方法。3.学会使用蒸馏法提取芳香油。一、食品添加剂的种类和芳香油的提取方法食品添加剂的种类多种多样，不同的食品添加剂的提取方法不同。1.食品添加剂(1)作用：保护了食品的营养，延长了食品的储存时间；改善了食品的色、香、味等感官性状和质量。(2)种类种类来源优点不足天然食品添加剂从动植物体提纯的天然物质纯天然，使用安全提取过程较复杂，对食品的加工工艺有一定的要求人工合成添加剂人工合成的化学物质品种齐全、对食品加工工艺没有特殊的要求、加工后能保持原有性能、用量少滥用会造成食品污染，有的具有慢性毒性14 2.芳香油(1)理化性质：是一种植物次级代谢产物，相对分子质量较小，可随水蒸气蒸出，在常温下为液体，有特殊强烈的气味，易挥发；密度一般比水小，易溶于石油醚等极性小的有机溶剂，不溶于水；对空气、日光及温度较敏感，易分解。(2)分布：主要存在于芳香植物体内，其中柑橘类植物的果皮、叶、花朵都可以用来提取芳香油，出油率高，因此该类植物成为提取芳香油常用的材料。(3)橘皮芳香油：橘皮芳香油主要成分为柠檬烯，因其易被氧化，在储存过程中必须注意避光、防热、防潮。橘皮芳香油具有诱人的橘香味，是生产食品香精、化妆品香精和医药香精的优质原料。3.橘皮芳香油的提取方法常用的方法有压榨法、溶剂浸提法和蒸馏法。1.选择植物芳香油提取方法的依据是什么？答案　要根据植物原料的特点来确定。2.某植物芳香油易溶于有机溶剂，分析可用什么方法提取，如何操作？答案　溶剂浸提法。先将粉碎、干燥的原料用有机溶剂浸泡，溶解芳香油，然后蒸发出有机溶剂，获得纯净的植物芳香油。归纳总结　植物芳香油的提取方法提取方法原理常见材料材料特点优点缺点蒸馏法利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后再分离玫瑰、薄荷、金合欢、薰衣草，等等有效成分的化学性质稳定，不易水解设备简单，操作方便，是生产芳香油的 要方法油水混合物中水分含量较多；油水不易分离；部分有效成分不易随水蒸气散发出来压榨法通过机械压力将组织、器官中的有效成分挤压出来柑橘、柠檬，等等部分组织、结构中含有精油，如柑橘皮的油囊操作简单，针对性强材料中的其他成分会被压榨出来效率高14 溶剂浸提法利用芳香油易于溶入有机溶剂来进行分离(相似相溶原理)茉莉、桂花，等等有效成分不易随水蒸气挥发材料必须尽可能细小；有机溶剂可能有一定的毒性，而且不易与芳香油分离1.下列属于植物芳香油理化性质的是(　　)①具有较强的挥发性　②易溶于水　③易溶于有机溶剂④具有特殊的植物香味A.①②③B.②③④C.①③④D.①②④答案　C解析　植物芳香油是植物有效成分的提取液，其特点是有特殊的植物香味和较强的挥发性，且不溶于水，易溶于有机溶剂。2.溶剂浸提法是将粉碎、干燥的植物原料用有机溶剂浸泡，使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发出某种物质，就可以得到纯净的植物芳香油。蒸发出的物质是(　　)A.有机溶剂B.芳香油C.有机溶剂中的杂质D.芳香油中的杂质答案　A解析　溶剂浸提法是将粉碎、干燥的植物原料用有机溶剂浸泡，使芳香油溶解在有机溶剂中，然后再把有机溶剂蒸发，从而得到芳香油的方法。方法链接　植物芳香油提取方法的选择原则植物芳香油提取方法的选择主要根据植物原料的性质确定：(1)挥发性强、热稳定性高的芳香油可以用水蒸气蒸馏法提取。(2)植物芳香油含量高的材料一般采用压榨法提取。(3)易溶于有机溶剂的植物芳香油可以采用溶剂浸提法提取。二、用蒸馏法从柑橘皮中提取芳香油下面我们以橘皮芳香油的提取为例，学习蒸馏法的基本程序和注意事项。1.实验原理：橘皮芳香油存在于柑橘类果皮的油细胞中，有一定的挥发性，且沸点14 低于水的沸点。在蒸馏时，因温度的升高和水分的侵入，果皮油细胞涨破，芳香油便随水蒸气蒸馏出来。蒸汽通过冷凝器，经导管流入收集瓶，由于油轻水重，静置后油便浮在水面，再经分离即可得到芳香油。2.实验装置(1)图中的A是温度计，作用是控制烧瓶内的蒸馏温度；B是直形冷凝管，其中C是出水口，D是进水口。(2)安装仪器一般都按照自下而上、从左到右的顺序，请结合上图把下列的安装步骤进行排序(提示：温度计易在安装中损坏，可以最后安装)：d→f→c→a→b→e→g。a.连接冷凝管　b.连接接液管(或称尾接管)　c.安装蒸馏头　d.固定酒精灯　e.安装接收瓶　f.固定蒸馏瓶　g.将温度计固定在蒸馏头上3.方法步骤(1)准备材料：将新鲜或晾干的柑橘皮洗净，剪碎。(2)称量加水：称量一定量的柑橘皮，放入蒸馏瓶内加水。(3)蒸馏：连接冷凝器，加热蒸馏，收集蒸馏液。(4)油水分离：静置分层，用移液管小心将上层油状物移入小量筒，静置后，测量油状物体积。(5)计算：出油率＝芳香油体积(mL)/柑橘皮重(g)×100%。1.将柑橘皮粉碎的目的是什么？橘皮的大小与出油率的关系怎样？答案　(1)将柑橘皮粉碎的目的是增大材料的相对表面积，有利于提高出油率。(2)随着实验材料颗粒的减小或实验材料破碎率的增加，实验材料的表面积增加，与水接触更加充分，出油率会显著提高。但如果实验材料过小，成粉末状，出油率反而会降低，这是因为过细的实验材料在水中不能充分分散开，即“冲团”现象，反而影响了实验材料和水的接触。2.收集液体积和出油率有何关系？请在下图中用曲线表示，并加以解释。14 答案　随着收集液体积的增加，出油率有一定的增加。在实验材料和蒸馏速度一定的情况下，随着收集液体积的增加，蒸馏时间越长，橘皮油细胞破碎更完全，芳香油蒸出更充分。3.提高出油率的方法有哪些？答案　由影响出油率的影响因素可以得知：通过加大实验材料的破碎度，增加蒸馏时间、控制蒸馏速度、增加浸泡时间、增加一定浓度的盐均可以提高出油率。归纳总结　(1)用蒸馏法从柑橘皮中提取芳香油的实验过程中要注意以下事项：①实验装置安装时，注意连接处要严密。②保证实验过程中打开冷凝系统。③蒸馏瓶中的加水量注意不能超过瓶体积的三分之二。④实验过程中注意蒸馏不要将水蒸干，否则实验材料焦化，会有一些分解的成分，影响芳香油的质量。⑤蒸馏结束后一定要等实验装置冷却后再拆洗实验用具。(2)蒸馏法的影响因素：蒸馏法的影响因素较多，蒸馏的加热方式、蒸汽速度、破碎度、浸泡度、加入添加剂、操作压力、操作温度等因素对出油率均有影响。但不同植物的主要影响因素不同，如山苍籽油的出油率主要随蒸馏方式的不同而不同，橘皮芳香油的出油率随破碎度的不同而有较大差别。研究结果表明，破碎后出油率比不破碎提高50%。3.在蒸馏过程中，要提高产品质量，应该采取的措施是(　　)A.提高蒸馏温度，延长蒸馏时间14 B.提高蒸馏温度，缩短蒸馏时间C.降低蒸馏温度，缩短蒸馏时间D.严控蒸馏温度，延长蒸馏时间答案　D解析　用蒸馏法分离植物有效成分时，温度会影响其性质，如果温度过高则破坏其结构，温度过低则分离不出其有效成分。如果在一定温度范围内延长蒸馏时间，就可以得到较多的植物有效成分。4.下列说法不正确的是(　　)A.加热方式、蒸汽速度、破碎度等因素对出油率均有影响B.加入添加剂、操作压力、操作温度等因素对出油率均有影响C.不同植物的主要影响因素相同D.破碎后出油率比不破碎提高50%答案　C解析　不同植物的芳香油性质不一定相同，因此主要的影响因素也不完全相同。一题多变为什么易挥发、难溶于水、化学性质稳定的植物芳香油适合用蒸馏法提取？答案　易挥发的物质能够与水蒸气一同蒸馏出来；难溶于水的物质易与水分离；化学性质稳定的物质不会在蒸馏时被破坏。1.下列有关食品添加剂的叙述中，不正确的是(　　)A.食品添加剂能保护食品的营养，延长食品的储存时间B.食品添加剂能改善食品的色、香、味等感官性状和质量C.食品添加剂都是安全无毒的D.人工合成的食品添加剂的使用剂量有严格要求答案　C14 解析　食品添加剂有多种作用，能保护食品的营养，延长食品的储存时间；改善食品的色、香、味等感官性状和质量。天然的食品添加剂一般是安全无毒的，人工合成的添加剂有些具有慢性毒性，人工合成的食品添加剂的使用剂量有严格要求，滥用会污染食物。2.植物有效成分的提取通常不使用下列哪种方法(　　)A.蒸馏法B.压榨法C.电泳法D.溶剂浸提法答案　C解析　电泳法常用于带电离子(或分子)的分离，植物有效成分如芳香油等均不带电，故不使用此法。3.下列关于橘皮芳香油的特点，说法错误的是(　　)A.具有诱人的橘香味B.生产食品香精的优质原料C.不能做化妆品香精的原料D.可以用做医药香精的优质原料答案　C解析　橘皮芳香油具有诱人的橘香味，是生产食品香精、化妆品香精和医药香精的优质原料。4.提取茉莉精油的正确步骤是(　　)A.鲜茉莉花＋清水―→水蒸气蒸馏―→除水―→分离油层―→茉莉油B.鲜茉莉花＋清水―→水蒸气蒸馏―→油水混合物―→分离油层―→除水―→茉莉油C.鲜茉莉花＋清水―→除水―→水蒸气蒸馏―→油水混合物―→分离油层―→茉莉油D.鲜茉莉花＋清水―→分离油层―→除水―→水蒸气蒸馏―→茉莉油答案　B解析　用水蒸气蒸馏法提取茉莉精油时，应先将新鲜的茉莉花与清水共沸进行蒸馏，然后在得到的油水混合物中加入氯化钠使之分层，然后进行分液，为除去茉莉油中仍存在的水分，可加入无水硫酸钠，过滤后可以得到较纯的茉莉油。5.阅读以下材料，完成相关问题：从玫瑰花中提取出的玫瑰精油称为“液体黄金”，是世界香料工业不可取代的原料，多用于制造高级香水、化妆品等。提取出的玫瑰精油不含有任何添加剂或化学原料，是纯天然的护肤品，具有极好的抗衰老和止痒作用，能够促进细胞再生、防止肌肤老化、抚平肌肤细纹，还具有使人放松、愉悦心情的功效。玫瑰精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，挥发性较强。(1)根据材料中介绍的玫瑰精油的性质，要提取玫瑰精油可以用水中蒸馏法和__________法，但一般采用水中蒸馏的方法，其原因是该法具有______________________________的优点。14 (2)某同学在实验中设计了如图所示装置提取玫瑰精油，请你指出该装置中的两处错误，并予以改正。①错误1：____________________________________________________________________。改正：________________________________________________________________________。②错误2：_____________________________________________________________________。改正：________________________________________________________________________。答案　(1)溶剂浸提　设备简单、成本低、易操作(2)①温度计位置过低　温度计的下端与蒸馏烧瓶的支管口下沿保持水平②冷凝管进水口、出水口接错　冷凝管进水口在下，出水口在上，与水蒸气流向相反解析　(1)应根据原料特点来选择提取方法。玫瑰精油挥发性强，化学性质稳定，可以用蒸馏法，而玫瑰精油也不溶于水，易溶于有机溶剂，故对于玫瑰花还可以用溶剂浸提法提取。(2)蒸馏装置中，温度计测的是水蒸气温度，应使其下端与支管口下沿相平；冷凝管进水口在下，出水口在上，与水蒸气流向相反。课时作业[基础过关]1.下列关于人工合成食品添加剂的作用的说法中，错误的是(　　)A.人工合成的添加剂品种齐全B.人工合成食品添加剂的使用可能会对食品造成污染C.人工合成食品添加剂加工后不能保持原有性能且用量多D.随着科学技术的发展，人们发现有些以前无毒的添加剂有慢性毒性答案　C解析　人工合成的食品添加剂以品种齐全、食品加工工艺控制无特殊要求、加工后能保持原有性能、用量少等特点吸引了众多商家，但人工合成食品添加剂的使用又可能会对食品造成污染：一是滥用添加剂造成食品的污染，例如一些食品制造商为了招揽顾客，盲目追求食品的色、香、味，不按法定标准使用添加剂，有的甚至还使用有毒的添加剂；另外，还有一些原来认为无毒的添加剂，随着科学技术的发展，人们发现其有慢性毒性。14 2.关于食品添加剂的来源，下列说法错误的是(　　)A.可以来源于动物体的提纯物B.可以来源于植物体的提纯物C.可以来源于人工合成的化学物质D.不可以来源于人工合成的化学物质答案　D解析　食品添加剂分为两类，一类是从动植物体提纯的天然物质；另一类是人工合成的化学物质。3.植物芳香油是天然香料，下列有关说法不正确的是(　　)A.植物芳香油是从植物不同器官提取的B.植物芳香油易溶于有机溶剂，具有挥发性C.植物芳香油组成简单，主要由苯组成D.用玫瑰提取的玫瑰精油是植物芳香油的一种答案　C解析　植物芳香油组成复杂，主要包括萜类及其衍生物，其气味芳香，能使人神清气爽，绝不可能是由苯组成的。4.下列关于芳香油的理化性质，描述错误的是(　　)A.有特殊强烈的气味，易挥发B.在常温下是液体，密度一般比水小C.易溶于石油醚等极性小的有机溶剂和水D.对空气、日光及温度较敏感，易分解答案　C解析　芳香油是一类植物次级代谢物质，它的理化性质一般为：在常温下是液体，有特殊强烈的气味，易挥发；密度一般比水小，易溶于石油醚等极性小的有机溶剂，不溶于水；对空气、日光及温度较敏感，易分解。5.植物芳香油生产的原料采自植物的花、茎、叶、果实、根等部位，出油量的多少及油的品质与多种因素有关，其中在材料的处理上，下列哪项是错误的(　　)A.应及时采收B.摘收部位要符合要求C.对原料应及时进行处理D.摘收后不能马上加工，应停放一段时间后加工答案　D解析　影响材料出油量的因素很多，主要有采收时间、取材部位、处理时间要及时等。6.在水蒸气蒸馏装置中从进水口通入水的作用是(　　)14 A.加热B.防止过度沸腾C.过滤D.冷却答案　D解析　利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后混合物又会重新分出油层和水层，从而达到分离的目的。因此，从进水口通入水的目的是冷却。7.柑橘、柠檬芳香油的制备通常不采用水蒸气蒸馏法，是因为(　　)①水中蒸馏会导致原料焦糊　②柑橘、柠檬芳香油易溶于水　③会使芳香油的有效成分水解　④所需实验装置复杂A.①②B.③④C.①③D.①②④答案　C解析　水中蒸馏的方法对于有些原料不适用，如柑橘和柠檬，这是因为水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题。8.分离出的橘皮精油一般要放在5～10℃的冰箱中，静置5～7天，其主要目的是(　　)A.低温保持橘皮精油的活性B.低温降低橘皮精油的挥发性C.去除水和蜡质等杂质D.低温使橘皮精油凝固答案　C解析　用分液漏斗分离得到的橘皮精油还含有少量的水和果蜡，需要在5～10℃的冰箱中，静置5～7天，使杂质沉淀。[能力提升]9.现有一瓶甲和乙的混合物，已知甲和乙的某些性质如表所示：物质化学式熔点/℃沸点/℃密度/g·cm－3水中的溶解性甲C3H6O2－9857.50.93可溶乙C4H8O2－84770.90可溶据此，将甲和乙互相分离的方法是(　　)A.蒸馏法B.升华法C.溶剂浸提法D.过滤法答案　A10.玫瑰精油的提取过程中，依次用到清水、氯化钠、无水硫酸钠，它们的作用分别是(　　)A.溶解，萃取，除水14 B.蒸馏，萃取，除颗粒杂质C.蒸馏，油水分层，除水D.溶解，油分水层，除水答案　C解析　玫瑰精油提取时，用清水进行蒸馏，加入NaCl使油水混合物分层，加入无水硫酸钠用于除去油层中的水分。11.用蒸馏法从柑橘皮中提取芳香油的实验过程中，注意事项不包括(　　)A.实验装置安装时，注意连接处要严密B.保证实验过程中打开冷凝系统的冷却水C.蒸馏瓶中的加水量注意要超过瓶体积的三分之二D.实验过程中注意蒸馏不要将水蒸干，否则影响芳香油的质量答案　C解析　蒸馏瓶中的加水量不超过瓶体积的三分之二。12.在植物有效成分的提取过程中，常用溶剂浸提法、蒸馏法和压榨法，下列关于这三种方法叙述错误的是(　　)A.蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解出来，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油B.压榨法的实验原理是通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油C.溶剂浸提法的实验原理是使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉溶剂后就可获得芳香油D.蒸馏法适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油答案　A解析　蒸馏法是利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来，适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油；压榨法通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油，适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取；溶剂浸提法使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉溶剂后就可获得芳香油，它的适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中。13.下列关于用蒸馏法提取芳香油的实验操作中，正确的是(　　)A.冷却水要从冷凝管的上方进入，下方流出B.晾干的柑橘需浸泡3～4hC.加水量不得超过蒸馏瓶体积的1/3D.实验材料的大小与出油率无关答案　B解析　冷却水要从冷凝管的下方进入，上方流出。加水量不得超过蒸馏瓶体积的2/3。实验材料的大小与出油率有关。14.某同学在实验中设计了如图所示的装置提取橘皮精油，装置中有两处错误，它们分别是(　　)14 A.温度计位置过低、冷凝管进水口和出水口接错B.冷凝管进水口和出水口接错、无需用酒精灯加热C.温度计位置过低、无需用酒精灯加热D.以上叙述均不正确答案　A解析　装置中温度计应位于锥形瓶与冷凝装置相接处相平行的位置。冷凝装置应将图中的出水口和进水口位置交换。15.请回答下列与实验室提取芳香油有关的问题。(1)植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、________和________。(2)芳香油溶解性的特点是不溶于____________，易溶于__________，因此可用____________作为提取剂来提取芳香油。(3)橘子果实含有芳香油，通常可用____________作为材料提取芳香油，而且提取时往往选用新鲜的材料，理由是______________________________。(4)对材料压榨后可得到糊状液体，为除去其中的固体物获得乳状液可采用的方法是____________________。答案　(1)蒸馏法　溶剂浸提法(2)水　有机溶剂　有机溶剂(其他合理答案也可)(3)橘子皮　芳香油含量较高(4)过滤(其他合理答案也可)解析　(1)植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、蒸馏法、溶剂浸提法。(2)芳香油溶解性的特点是不溶于水，易溶于有机溶剂，因此可用有机溶剂作为提取剂来提取芳香油。(3)一般采用新鲜的橘子皮来提取橘皮精油，因为新鲜的橘子皮含有芳香油多。(4)除去液体中的固体常用的方法是过滤。16.如图是用水蒸气蒸馏法从薄荷叶中提取薄荷油的装置图，请据图补充完整下面的实验并回答有关问题。14 Ⅰ.实验步骤：(1)安装好如图所示的装置，特别要注意将冷凝器夹好。(2)将薄荷叶尽量剪碎，取适量的薄荷叶放入________瓶内。(3)向__________瓶内加水，至容积的______________左右，为防止出现水碱，可加入数滴稀硫酸。还应向瓶中放入几粒__________________以防暴沸。(4)向冷凝器中通入____________。(5)放好连接管，将连接管的出口放在接收瓶中。接收瓶口上盖一小块铝箔或牛皮纸。(6)将蒸气发生器加热，至瓶中的水沸腾，然后调节火的大小，以维持水稳定的沸腾温度。(7)当接收瓶内漂在水上的油状物(即精油)不再增多时即可停止实验。Ⅱ.回答有关问题：(1)A蒸馏瓶通入B蒸馏瓶中的连接管为什么插入B蒸馏瓶底部？________________。(2)冷凝器的作用是_________________________________________________________。(3)接收瓶口上盖一小块铝箔或牛皮纸，其目的是________________________________________________________________________。答案　Ⅰ.(2)B　(3)A　2/3　沸石或碎玻璃、碎砖瓦(4)自来水Ⅱ.(1)让水蒸气自下而上进行蒸馏　(2)使混合气体冷凝　(3)薄荷油具有挥发性，以减少薄荷油的散失解析　水蒸气蒸馏法的原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后混合物又会重新分成油层和水层。用水蒸气蒸馏法提取芳香油时，原料放入B瓶中，通入水蒸气的玻璃管到达瓶底，让水蒸气自下而上进行蒸馏。A瓶中水量不能加满，约占2/3就行，为防止水暴沸，可向A瓶内放入几粒沸石或碎玻璃、碎砖瓦等。薄荷油具有挥发性，因此在接收瓶口上盖一小块铝箔或牛皮纸。[真题体验]17.(2011·海南，30)许多植物含有天然香料，如薄荷叶中含有薄荷油。现用薄荷叶提取薄荷油。回答问题：(1)薄荷油是挥发性物质，提取薄荷油时应选用______(鲜、干)薄荷叶作原料，其原因是____________________________________。(2)用溶剂浸提法提取薄荷油时，采用的溶剂是__________，原理是____________________。14 (3)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时，在油水混合物中加入氯化钠的作用是________________。常用于分离油层和水层的器皿是________________。分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是____________________，除去固体硫酸钠的常用方法是________。答案　(1)鲜　薄荷油易挥发，鲜薄荷叶中薄荷油含量高(2)乙醚　薄荷油易溶于有机溶剂，且乙醚沸点低、易蒸发(3)增加水的浓度，使分层更明显　分液漏斗　吸去油层中的水分　过滤14