柠檬酸提取及鉴定实验方案

柠檬酸的提取及鉴定实验目的学习钙盐沉淀硫酸转溶提取柠檬酸的方法；学习结晶精制柠檬酸的方法实验材料发酵液：黑曲霉玉米粉发酵培养基；仪器：旋转薄膜蒸发仪、水浴锅；其它材料：0.1mol/LNaOH、0.1MH2SO4溶液、固体碳酸钙粉末实验原理钙盐沉淀法的原理碳酸钙（或氢氧化钙）可与发酵液中的柠檬酸发生中和反应，生成难溶性的柠檬酸钙沉淀，柠檬酸钙在80～90度之间溶解度极低，通过过滤（或离心）的方法将其与糖、蛋白质、其他有机酸、无机离子等可溶性杂质分离开。在柠檬酸钙沉淀物中加入稀硫酸在80～85度之间进行酸解反应，生成柠檬酸和硫酸钙沉淀，硫酸钙在80度左右溶解度极低，趁热过滤（或离心）可将其与柠檬酸分离，获得较纯净的柠檬酸酸解液。后续工艺：柠檬酸酸解液再进行脱色、阳离子交换层析除去杂质，最后可以通过结晶法获得纯净的柠檬酸晶体。结晶法的原理原理：通过冷却、挥发溶剂等方法使溶液达到过饱和状态时，具有一定形状和大小的固态粒子可从均匀的溶液中析出，称为结晶。结晶过程：1、产生晶核；2、晶核成长过饱和度是这两个过程的推动力。影响晶体质量的因素：1、溶液中杂质少，产品纯度较高；2、冷却结晶时，温度要缓慢降低，防止晶核大量形成，形成粒度不一的晶体；3、控制搅拌速度，结晶初期可搅拌促使晶核产生，晶核成长时降低搅拌速度，防止将长成的晶体打碎。实验步骤1、黑曲霉玉米粉发酵液八层纱布过滤除去菌体和残渣量筒测量清液体积V0；2、量取5mL清液、5mL蒸馏水于锥形瓶中，再滴入2～3滴酚酞用0.1MNaOH溶液滴定，滴定终点为淡红色，30s内不褪色，记下消耗的NaOH溶液体积V1；M酸（g）＝V1(mL)×0.1(mol/L)×0.001×1/3×210×V0/5M碳酸钙（g）＝M酸×（V0－5）/V0×1/210×3/2×1003、钙盐沉淀：称取一定质量的碳酸钙粉末，边搅拌边缓慢地加入到剩余的清液（止产生大量的泡沫使溶液溢出），85度反应10min（使柠檬酸钙沉淀下来），趁热抽滤，并用与沉淀体积相当的沸水涤沉淀物2次（除去残糖、蛋白质等可溶性杂质）；4、酸解：VH2SO4（mL）＝M碳酸钙/100/0.1(mol/L)×1000在沉淀物中加入约等体积的蒸馏水，调匀成浆状，量取一定体积0.1MH2SO4溶液，边搅拌边加入到浆液中，85度反应10min，趁热抽滤，获得清亮的酸解液；5、低压浓缩：将酸解液转入圆底烧瓶中，水浴60～70度，真空度0.08~0.09MPa，浓缩至原体积约1/10；6、冷却结晶：将浓缩液转入烧杯中，于室温下搅拌，待出现晶核，停止搅拌，再移入4度冰箱冷却结晶约15min，抽滤获得柠檬酸晶体，烘干后称重m柠檬酸。计算黑曲霉发酵柠檬酸的产率：m柠檬酸（g）/V发酵液（mL）样品的鉴定①取少量试样，用直火灼烧，即缓慢分解，但不发生焦糖臭。②试样溶液用4.3%氢氧化钠溶液调至中性，加硫酸汞溶液加热至沸。再加1滴0.1N高锰酸钾溶液，振荡，紫色即消退，并产生白色沉淀。③试样溶液用4.3%氢氧化钠溶液调至中性，加过量的7.5%氧化钙溶液，冷时无变化，煮沸，即发生白色颗粒状沉淀。在一部分中加4.3%氢氧化钠溶液，沉淀不溶解，另一部分中加24%盐酸，则溶解。④试样溶液用4.3%氢氧化钠溶液调至中性，加过量的0.1N硝酸银溶液，即发生白色沉淀。白色沉淀能在硝酸或40%氮溶液中溶解。取氮溶液于试管中，在水浴上加热至60～70℃，管壁不显眼镜。