生物实验中涉及到蔗糖的作用
(2018-01-07 16:24:26)
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生物实验中的蔗糖酿酒加蔗糖的作用组培中蔗糖的作用 |
分类: 选修部分 |
上课给学生讲解果酒的酿造过程,讲到酿造高酒精度果酒时需要加入相对量比较多的蔗糖。有学生发问“老师,加葡萄糖可以吗?”因为事发突然,当时没有给出解答,只说考虑一下在给出答案。现在想想,然后查阅一下资料整理答案如下。
1、前面笔者已经就植物细胞是否能够吸收蔗糖进行过论述,这里就不再赘述。有很多理由支持植物细胞能够直接吸收蔗糖:《植物生理学》高教版(潘瑞炽)第10页,关于质壁分离的论述,以及韩贻仁著的《分子细胞生物学》(科学版)中关于物质跨膜运输的叙述,认为:只要浓度不是过高,时间又足够长,那么蔗糖就可以以被动扩散的形式进入植物细胞内。早在20世纪40年代,有人曾做过这样的实验:将标记的蔗糖溶液直接喷洒到叶表面,剥去一小片叶表皮或角质层,蔗糖溶液就能进入细胞,这与外植体从培养基中吸收蔗糖极其相似。研究人员在叶片的韧皮部发现了一系列蔗糖运输载体,包括菠菜蔗糖载体(Riesmeier等,1992)、马铃薯蔗糖载体StSUT1(Riesmeier等,1993)、车前草蔗糖-H+共运输载体PmSUC2(Gahrtz等,1994)和2个拟南芥蔗糖运输载体suc1和suc2(Sauer和Stolz,1994)。另外也有学者证明了:在 0.3g/ml蔗糖溶液中,植物细胞发生质壁分离后可自动复原。这些实验都充分表明了植物细胞可以吸收蔗糖。质壁分离中的蔗糖浓度为30%,可见两者浓度差距之大,质壁分离由于时间短,细胞吸收的量很少,而不是不能吸收,不足以对细胞液渗透压造成影响,才会出现壁分离现象。而只要浓度不是过高,时间又足够长,那么蔗糖就可以以被动扩散的形式进入植物细胞内而被植物利用。同时植物体内有蔗糖转化酶,可以吸收和利用蔗糖。而且转化酶在高等植物蔗糖代谢中起着关键的作用。
2、植物组培中添加蔗糖的目的
第一点的理由一定程度上也能解释组培中为什么要加入蔗糖:蔗糖就可以以被动扩散的形式进入植物细胞内而被植物利用。同时植物体内有蔗糖转化酶,可以吸收和利用蔗糖。而且转化酶在高等植物蔗糖代谢中起着关键的作用。研究表明,转化酶参与植物的生长、器官建成、糖分运输等多项功能,因此在植物培养基中加蔗糖。
培养基中添加蔗糖而不是葡萄糖,是以大量实验为基础的。大量实验表明,蔗糖能支持绝大多数植物离体培养物的旺盛生长,因此被作为植物组织培养的标准碳源而广泛应用,大多数合成培养基也均以蔗糖作为唯一的碳源。其中的原因可能有下列几个方面:①同样作为碳源和能源物质,蔗糖较葡萄糖能更好地维持培养基内的低渗环境。配制相同质量分数的培养基,蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖,若采用葡萄糖作为碳源,易使植物细胞脱水而生长不良。同时,植物细胞吸收蔗糖的速率要明显慢于吸收葡萄糖的速率,所以蔗糖形成的渗透压可较长时间地保持相对稳定。②植物组织培养过程中,要特别注意防止培养基受到微生物的污染。微生物生长所需的碳源最适合的是葡萄糖,而较少利用蔗糖,因此采用蔗糖作为培养基的碳源,可在一定程度上减少微生物的污染。③从能源供应来说,相同物质的量浓度下,蔗糖比葡萄糖提供的能量多。
3、果酒酿造过程中添加蔗糖
首先葡萄中的糖分含量直接影响葡萄酒的酒精度,因此在必要的时候,酿酒师也在酿造过程中进行加糖的程序,就是为了让酿造后的葡萄酒酒精度较高。因为除非是特别种植的酿酒葡萄,不然一般葡萄本身的含糖量是相对偏低的,这种情况,葡萄发酵的时候就需要加些糖使最后葡萄酒的酒精度能高一些。
从这个角度讲加入蔗糖或者葡萄糖作用应该是一样的。
其次,酿酒时加入蔗糖还能增加葡萄酒的甜度。干红葡萄酒(含糖量低的葡萄酒)西方人比较偏爱,但国人更多的是喜欢半甜和甜味的葡萄酒,加糖使葡萄酒的口感酸甜适宜,让人更易接受。
也就是加糖还兼有调节口味的作用,从甜度上考虑蔗糖比葡萄糖的甜度要高很多。
最后,从经济角度考虑,葡萄糖的价位也比蔗糖要高很多。

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