鸡蛋壳的主要成分探究

探究性实验设计——鸡蛋壳的主要成分探究

姓名：*** 学号：067

【前言】

鸡蛋在生活中的需求不断增加,但是大量鸡蛋壳被当做废品丢弃,不仅浪费资源而且污染环境。近年来鸡蛋壳的综合利用逐渐受到重视。对蛋壳的有效利用既增加了一些行业的经济效益,又对环境起到了保护作用。

鸡蛋壳巾含有大量钙，主要以碳酸钙形式存在，其余还有少量镁、钾和微量铁。其中，碳酸钙的含量在90%以上,是钙的良好来源,而钙对人体有不可替代的生理功能。鸡蛋壳有脱硫效果，含有的溶菌酶可用于抑菌剂、抗菌剂及食品防腐剂等作用。

蛋壳在生中来源广泛易得，在实验教学中开设“蛋壳中成分的测定”实验，不仅能激发学生的实验兴趣，还能提高学生的基本操作水平，锻炼学生的分析、解决实际问题的能力。

【实验目的】

1、探究鸡蛋壳的主要成分。

2、通过了解鸡蛋壳的结构和形成，探究鸡蛋壳成分差别原因。

3、拓展鸡蛋壳的综合利用。

4、提高中学生的探究能力和分析水平，增加课堂趣味性。

【探究过程】

1、鸡蛋壳的形成

蛋壳是多微孔隙结构,由一有机支架或基质及含有矿物质的无机部分所组成,其主要成分是碳酸钙。影响蛋壳形成的因素很多,其中有环境、年龄、营养、育种、季节和疾病等。食物中钙或维生素D的不足,会使蛋壳越来越薄,最后引起产蛋完全停止。

钙的来源：形成蛋壳的多数钙,由进食所得。一般说来,雏鸡在食物中的钙,需要量为1%,而产蛋和繁殖母鸡的需要量为%~%。形成蛋壳的钙,除食物中摄取的外,便是取自鸡体内贮藏的钙，直接来源是血液和骨骼。

2－)既来源碳酸钙的形成：形成蛋壳的钙离子由血液供给,而碳酸根离子(CO

3

－离子。任何减少血液中这两种物质供应的因于血液、亦来自于蛋壳腺中的HCO

3

素,都能使碳酸钙不能沉积于蛋壳而造成蛋壳质量低劣。环境温度高就会造成血液中的供应减少,因而天气炎热时蛋壳质量总是很差。

2、鸡蛋壳的结构

废弃鸡蛋壳的物理组成主要是三部分：蛋壳、蛋壳膜、残留蛋清。其中总的废弃蛋壳约占全蛋重量的12%；蛋壳膜约占蛋壳重量的5%，其厚度约为；蛋白质纤维构成蛋壳的基质，在蛋白质基质上堆积钙质构成蛋壳，蛋壳是鸡蛋的保护屏障，同时也提供给鸡蛋巨大的支撑强力。蛋壳膜位于蛋壳与蛋清之间，为双层结构的纤维状薄膜，由外层蛋壳膜和内层蛋壳膜构成。在蛋未产出以前是没有气室的，当产出后遇冷，内容物收缩，外层蛋壳膜和内层蛋壳膜之间分离，于是在蛋的钝端就形成了气室。

3、鸡蛋壳的化学成分

蛋壳主要由无机物构成,无机物约占蛋壳的94%~97%,有机物约占蛋壳的3%~6%。无机物中主要是碳酸钙(约占93%),另有少量的碳酸镁(约占1%)及磷酸钙、磷酸镁。有机物中主要为蛋白质,属于胶原蛋白,其中约有16%的氮,%的硫。

下表列出了前苏联诸氏对鸡蛋壳的化学成分分析结果。

蛋壳中的有机物作为细胞存在于方解石结晶中。细胞中的多糖类约45%是4-硫酸软骨素和硫酸软骨素,此外还存在着其他多糖。蛋白质部分的氨基酸中没发现羟脯氨酸,故认为没有胶原,而被看作是近似于猪和牛的软骨中非胶原态蛋白质,与软骨一样是与硫酸软骨素形成复合状态存在着的。

4、鸡蛋壳主要成分探究过程

文献1

验证碳酸根——

【步骤】取半片新鲜洁净的蛋壳研碎后放于试管中，加入适量盐酸后，用内壁涂有澄清石灰水的小烧杯罩住试管，稍后翻正烧杯。

【现象】能看见烧杯底有白色浑浊物。

【分析】这说明盐酸与蛋壳能反应，产生了气体；气体又与澄清石灰水的溶质氢氧化钙反应生成碳酸钙，那么产生的气体正是二氧化碳。由此可说明：组成鸡蛋壳的主要成分中有碳酸根离子。

【我认为】①此实验只能证明产生的气体能使澄清石灰水变浑浊，可能含有亚硫酸根或碳酸根，应该在白色混浊物中加入盐酸，沉淀溶解说明是碳酸根沉淀。②此实验也只能得出蛋壳的成分中含有碳酸根离子，并不能说明主要成分就是碳酸盐，因为只要物质中含有碳酸盐遇到盐酸都能产生二氧化碳气体，因此应该在证明含有碳酸根离子之后，继续加入盐酸，直到不再产生气体为止（表明碳酸盐全部反应），观察到剩余物较少，才能证明鸡蛋壳的主要成分是碳酸盐。

验证钙离子——

【步骤】用坩锅钳夹一片鸡蛋壳，放在酒精灯焰上灼烧到蛋壳变白。将已变白的“蛋壳”研碎，放入有适量蒸馏水的试管，振荡后分装于两支小试管里静止备用。

在一支小试管中加入2~3滴酚酞试液。向另一支试管的清液中吹入几口气。【现象】液体立即由无色变为红色。吹气后澄清液变浑浊了。

【分析】这说明灼烧后，鸡蛋壳的主要成分发生了化学变化。新成分在水溶液里又变成了碱性物质，它与清石灰水一样，溶质仍是氢氧化钙。，溶于水的氢氧化钙能电离成钙离子和氢氧根离子。由此再一次证明，组成鸡蛋壳的主要成分中确实有钙离子。吹气澄清液变浑浊，说明小试管中的液体是氢氧化钙溶液

【我认为】上述描述所得出的实验结论不严谨，上述实验操作仅仅能证明蛋壳灼烧后所得物质的水溶液显碱性，并不能证明该溶液的溶质就是氢氧化钙，比如说，碳酸钡在酒精灯焰上灼烧后，所得白色固体氧化钡，溶于水后加入酚酞试液也能观察到溶液立即变为红色，但它的溶质却不是氢氧钙而是氢氧化钡。

向另一支试管吹气后澄清液变浑浊了，不能说明小试管中的液体是氢氧化钙溶液，因为往氢氧化钡溶液中吹气也能看到澄清液浑浊。

要证明钙离子的存在，应采用金属离子常用的检验方法———焰色反应，即把待检验的固体物质或用镊子夹取蘸有待检验物质的浓溶液的棉花团在酒精灯焰上灼烧，如果观察到火焰呈橙红色，则证明被检验物中存在钙离子。

文献2

【原理】在时间相同、醋酸等量的情况下，从两种蛋壳中钙溶解的先后顺序可以知道不同蛋壳的含钙量孰多孰少。

【步骤】实验前，量200ml米醋倒进标本瓶里，把农家蛋和饲养蛋分别放进盛有200ml 的米醋中，观察两种蛋表面冒泡的情况。

【现象】第一天，把农家蛋和饲养蛋分别放进盛有 200ml 的米醋中，发现两种蛋的表面冒出很多的泡泡，过了几分钟，蛋浮起来又沉下去。

第二天，两种蛋的表面还出现较多的泡泡，但饲养蛋壳已经有一点透明，而

农家蛋还没有变透明。

第三至第五天，饲养蛋表面很少有泡泡，透明度比较明显。

【分析】二氧化碳往瓶口上冒，因此也把蛋托了起来。农家蛋表面还有泡泡，透明度相对要小，说明蛋壳中的钙含量较多。

【我认为】利用在时间相同、醋酸等量的情况下，从两种蛋壳中钙溶解的先后顺序是不可以精确比较不同蛋壳的含钙量。因为根据查阅资料知道，鸡蛋壳成分中，无机物约占蛋壳的94%~97%,无机物中主要是碳酸钙(约占93%),另有少量的碳酸镁(约占1%)及磷酸钙、磷酸镁。

醋酸只能溶解碳酸盐，而碳酸盐不仅仅只是碳酸钙，所以此实验只能对比不同鸡蛋壳碳酸盐的含量。

但是，因为碳酸盐中碳酸钙的含量占主要部分，也可以通过观察鸡蛋壳溶解生成气体情况粗略地对比不同鸡蛋壳的钙离子含量。

【探究实验过程】

一、主要成分探究

1、实验原理

鸡蛋壳主要成分是碳酸钙，溶于酸，要证明钙离子的存在，采用金属离子常用的检验方法——焰色反应，即把待检验的固体物质或用镊子夹取蘸有待检验物质的浓溶液的棉花团在酒精灯焰上灼烧，如果观察到火焰呈橙红色，则证明被检验物中存在钙离子。且钙离子可与草酸根生成白色沉淀。

通过酸根离子与酸反应生成二氧化碳检验碳酸根。用澄清石灰水检验二氧化

碳方程式：Ca(OH)

2＋ CO

2

=CaCO

3

↓＋H2O

2、实验仪器与试剂

（1）仪器：烧杯、酒精灯、试管

（2）试剂：盐酸（或醋酸）、氢氧化钠溶液、澄清石灰水、鸡蛋壳

草酸铵溶液（l）：称草酸铵固体于200ml的烧杯中，往烧杯中加入

100ml的蒸馏水，充分搅拌。静置待用。

3、实验步骤

（1）鸡蛋壳预处理

将鸡蛋壳先用水洗去粘附杂质，去内膜，洗净烘干。

（2）鸡蛋壳的溶解性

用三个50mL烧杯，分别装有10mL水、盐酸（醋酸）、氢氧化钠溶液，加入已处理的鸡蛋壳，观察现象。

（3）验证阴离子

取半片新鲜洁净的蛋壳研碎后放于具支试管中，加入适量盐酸后，用胶塞塞住，用导管把气体导入到澄清的石灰水中，观察现象。

继续加入盐酸，直到不再产生气体为止（表明碳酸盐全部反应），观察现象。

（4）验证阳离子

取一块干净鸡蛋壳，用镊子夹住放在酒精灯焰上灼烧，观察现象。

取鸡蛋壳与盐酸反应的清液，加入草酸铵溶液，观察现象。

5、实验现象与分析

①鸡蛋壳不溶于水和氢氧化钠溶液，溶于盐酸，说明鸡蛋壳可溶于酸。

②气体导入到澄清石灰水中，就能看见烧杯底有白色浑浊物。这说明盐酸与

蛋壳能反应，产生的气体能与澄清石灰水生成白色沉淀。在沉淀中加入盐酸，沉淀溶解，说明气体是二氧化碳。

继续加入盐酸，直至气体不再产生，这时剩余物很少，说明主要成分是碳酸盐。

③在酒精灯上观察到火焰呈橙红色，则证明蛋壳中含有钙离子。

清液中加入草酸铵溶液后生成大量的白色沉淀。反应方程式有C

2O

4

2－＋ Ca2

＋ =CaC

2O

4

、C

2

O

4

2－＋ Mg2＋ =MgC

2

O

4

,但是因为鸡蛋壳主要成分是碳酸钙，与草酸铵

反应生成大量白色沉淀，也可以粗略说明存在钙离子。

二、不同蛋壳的碳酸盐含量对比实验

1、实验原理

鸡蛋壳中碳酸盐的主要成分是碳酸钙，在相同时间、等量盐酸、等量蛋壳的情况下，利用不同蛋壳产生的气体量，粗略比较不同蛋壳的含碳酸钙的量。

2、实验仪器与药品

（1）仪器：具支试管（两支）、气体（4个）、50mL（100mL）针筒

（2）药品：稀盐酸（L）、新鲜鸡蛋壳、皮蛋壳、煮煮熟鸡蛋壳

3、实验步骤

（1）配制溶液

配制l盐酸溶液：量取5ml的浓盐酸于100ml的小烧杯中，往烧杯中加入45ml的蒸馏水，充分搅拌。静置待用。

（2）组装仪器

在铁架台上固定两支具支试管，2个气球各套在试管口上，支口用针筒塞住。

（3）用台秤分别称取2g已经处理过的新鲜鸡蛋壳、煮熟鸡蛋壳、皮蛋壳，分别用新鲜鸡蛋壳与皮蛋壳、新鲜鸡蛋壳与煮熟鸡蛋壳作为两组对比实验。

新鲜鸡蛋壳与皮蛋壳：把皮蛋壳放入右边具支试管中，新鲜鸡蛋壳放在左边具支试管中，都套上蓝色气球，用针筒吸取50mL的稀盐酸，同时注射入试管中，观察气体产生现象。

新鲜鸡蛋壳与煮熟鸡蛋壳：把煮熟鸡蛋壳放入右边具支试管中，新鲜鸡蛋壳放在左边具支试管中，都套上红色气球，用针筒吸取50mL的稀盐酸，同时注射入试管中，观察气体产生现象。

4、实验现象与分析

新鲜鸡蛋壳与皮蛋壳——

现象：从图中我们明显看到，右边皮蛋壳反应剧烈，产生大量气泡，气体使气球很快的膨胀，而左边新鲜鸡蛋壳反应缓慢，相同条件下生成气体较皮蛋壳少。

分析与猜测：皮蛋壳与盐酸反应比新鲜鸡蛋壳剧烈，可能由于①皮蛋壳含碳酸盐含量比鸡蛋壳多，②或者是皮蛋壳中的铅对碳酸盐与酸反应起到催化作用。

情况1：皮蛋是由鸭蛋制成的，鸭蛋成分中，蛋壳、蛋清、蛋黄占蛋重的百分比分别在%、%、%左右；鸡蛋由蛋黄、蛋白和蛋壳三大部分组成，其中蛋黄约占总重的30%、蛋白约占60%、蛋壳约占10%。

从上述资料，可以很明显的看到鸭蛋的蛋壳成分比鸡蛋的蛋壳成分多大概2%，含有的碳酸盐可能更多；鸭蛋在生产成皮蛋的工艺过程中，可能发生一些化学反应，使蛋壳中的有机物成分减少，碳酸盐比重增加，所以一定质量的皮蛋壳碳酸盐含量增大，与酸反应更快生成更多的二氧化碳。

情况2：查阅资料，皮蛋制作工艺：主要原料一般包括：生石灰、纯碱、草

木灰、食盐、铅丹、茶叶等。

其中重金属铅具有催化作用，可能对碳酸钙与盐酸反应起到催化作用，要验证该假设，可以通过以下的对比试验：

在两只试管中分别加入等量的碳酸钙粉末，在1号试管中滴加几滴的氯化铅，往两只试管同时加入相同浓度、相同体积的盐酸，观察现象，若1号试管反应比2号试管快，则证明铅离子对碳酸钙与盐酸反应有催化作用。

{皮蛋制备机理是——NaOH、KOH经蛋壳渗入到蛋清和蛋黄中,与其中的蛋白质作用,致使蛋白质水解、凝固并放出少量的硫化氢气体。同时渗入的碱还会与蛋白质水解的产物氨基酸进一步发生中和反应,生成的盐的晶体沉积在凝胶肽的皮蛋蛋清中,便出现了朵朵“松花”(这也是松花蛋得名的原因)。

而硫化氢气体则与蛋清和蛋黄中的矿物质作用生成各种硫化物,于是蛋清和蛋黄的颜色发生了变化,蛋清呈特殊的茶褐色、蛋黄则呈墨绿色。

配料中的食盐可使皮蛋收缩离壳、增加口味。而茶叶中的单宁和芳香油,能给凝固的蛋白质上色,并且能增加皮蛋的风味。

氧化铅的作用是调节和控制料中碱向蛋内渗透速度,以防止由于碱的过量渗入而产生“碱伤蛋”。但在制作放置的过程中,这些氧化铅也会逐渐渗透到蛋内而使蛋含有铅。}

新鲜鸡蛋壳与煮熟鸡蛋壳——

现象：两种鸡蛋壳反应比较缓慢，气球胀起时间大概需要，右边熟鸡蛋的反应使气球膨胀明显，即产生二氧化碳较左边新鲜鸡蛋的多。

分析与假设：

煮熟鸡蛋壳与盐酸反应比新鲜鸡蛋壳较为剧烈，可能由于①煮熟鸡蛋壳碳酸盐含量比新鲜鸡蛋壳多，②可能由于反应操作条件不严紧，造成两者现象产生较大差异。

情况1：根据鸡蛋壳成分，在煮熟过程中，其中成分有机物可能在高温下发生分解，使碳酸盐成分比重增加，所以熟鸡蛋壳碳酸盐成分比新鲜鸡蛋壳多。

验证假设1方法：准确称量一定质量的鸡蛋壳，放在水中充分煮沸，干燥称量，观察鸡蛋壳煮沸前后的质量变化，若煮沸后鸡蛋壳质量变小，则说明鸡蛋壳经过煮沸发生了分解。

情况2：熟鸡蛋壳与生鸡蛋壳的成分相差不大，造成二氧化碳气体生成量相差大的原因可能是两装置的气密性不同和鸡蛋壳与酸的接触面积造成的，排除该原因是多重复几次实验。

5、小结

通过查阅文献和探究实验，证明鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙。

随着加工业的发展，鸡蛋壳越来越多地被用作饲粮、医药、食品等的主要钙源。鸡蛋壳中钙含量的高低是影响钙源制品质量的关键因素之一。因此对蛋壳中钙的准确快速测定，具有重要的意义。

探究鸡蛋壳成分是本实验的重点，而探究不同蛋壳碳酸钙的含量是在成分探究实验基础上的拓展，增加课堂的趣味性。通过对比实验的宏观特征，只能感性地知道不同蛋壳碳酸钙含量的多少，但是却不能知道精确含量，要确定钙离子含量，需要用到分析化学方法。

目前对常量钙的分析主要有络合滴定法、酸碱滴定法、氧化还原滴定法。

{络合滴定法：准确称取蛋壳样品~于100mL烧杯，加入6 mol/LHCl溶液直至溶解完全，定量转移至250 mL容量瓶.稀释至刻度，摇匀。然后移取

该溶液于锥形瓶中，加入20 mL蒸馏水，5 mL三乙醇胺，10 mL pH=10

的氨性缓冲溶液和3滴铬黑T，用EDTA滴定，溶液由酒红色变为

纯蓝色即为终点，平行测定3次. 在同样的条件下做对照品实验和

加标回收率实验.

酸碱滴定法：准确称~蛋壳样品于锥形瓶中，准确加入 LHCl标准溶液，小火加热溶解，冷却后，加入2滴甲基橙指示剂， mol/L NaOH标准溶液

滴至溶液变为橙色即为终点.平行测定3次。在同的条件下做对照

品实验和加标回收率实验。

氧化还原滴定法：准确称取 g蛋壳粉，放于250 mL烧杯中，加6 mol/L HCl溶液3 mL，蒸馏水20 mL，加热溶解.若有不溶解蛋白质过滤.滤液置

于烧杯中，然后加入质量分数为%的（NH

4)2C

2

O

4

溶液50 mL，若出

现沉淀再滴加浓盐酸使之溶解.然后加热至70~80 ℃，加入2~3滴甲基橙，溶液呈红色，逐滴加入积分数为10%的氨水，不断搅拌直至溶液变黄并有氨味逸出为止. 将溶液放置陈化，冷却后沉淀用蒸

馏水洗涤直至无C

2O

4

离子，然后将带有沉淀的滤纸放入锥形瓶中，

用适量的1 mol/L H2SO4溶解沉淀，再稀释溶液至体积为100 mL，

加热至70~80 ℃，用标准溶液滴定至溶液呈浅红色为终点，平行

测定3次. 在同样的条件下做对照品实验和加标回收率实验。

通过查阅文献发现，络合滴定法和氧化还原滴定法测定的准确度比较高.由于氧化还原滴定法的操作步骤繁琐，耗时较长，因此络合滴定法最适合用于教学实验和常量钙的快速测定。}

【鸡蛋壳的综合利用】

1、制备乳酸钙

乳酸钙为白色晶体颗粒或粉末,溶于水。因其具有较高钙含量,溶解度较大,吸收率高,安全性高,价格合理等优点而备受关注。因此将蛋壳中的无机碳酸钙转化成易于被人体吸收的乳酸钙是一条可走的方法。

2、制备丙酮酸钙

丙酮酸可通过乙酰CoA和三羧酸循环实现体内糖、脂肪和氨基酸间的互相转化,因此丙酮酸在三大营养物质的代谢联系中起着重要的枢纽作用。利用丙酮酸这一特性,开发了相应的钙制剂。

3、制备醋酸钙

醋酸钙属于有机酸钙,溶解性比无机酸钙好,因此作为一种补钙剂有相当大的市场。

4、制备葡萄糖酸钙

葡萄糖酸钙为白色结晶粉末状,无臭无味,易溶于沸水,略溶于冷水,不溶于乙醇或乙醚等有机溶剂。主要用作食品的钙强化剂、营养剂、缓冲剂、固化剂与鳌合剂。

5、制备高水溶性果汁钙

钙营养强化剂普遍存在着溶解性差的问题,导致钙强化饮料产生沉淀,直接影响产品的质量。因此,开发一种溶解性好,吸收率高的钙营养强化剂是目前需解决的问题。酸性果汁钙不仅有较高的钙含量,而且有很好的水溶性[12]。

6、提取溶菌酶

溶菌酶是一种有效的抗菌剂,在自然界中广泛存在。它由单核—巨噬细胞分泌,在机体中起非特异防御机制从经济角度考虑,对蛋壳中提取溶菌酶的方法进行初步研究：虽然溶菌酶在鸡蛋壳中含量很低,但是因鸡蛋壳是用过的废品,成本低且数量巨大,所以采用聚丙烯酸沉淀法,非常适合提取其中的微量溶菌酶。

7、鸡蛋壳的脱硫效果

鸡蛋壳经高温煅烧后可得含CaO 98%的灰粉。由于鸡蛋壳多孔且透气,这些孔是细密的,在清洗和烘干后,壳内的半透膜被破坏,使壳的细孔有更好的透气性,这样二氧化硫就可以轻易进入壳的小孔内与壳内的碳酸钙产生固硫反应,有较高

的脱硫率。

【总结与展望】

通过两个探究实验，分别验证了鸡蛋壳的主要成分的阳离子和阴离子，得出结论：鸡蛋壳主要成分是碳酸钙。

通过拓展实验，探究不同蛋壳钙的含量，激发学生兴趣，培养探究精神。

废弃鸡蛋壳中的碳酸钙是一个很好的生活钙源，而日常生活中，大量的鸡蛋壳被废弃。

现今，越来越多国家重视对鸡蛋壳的利用。如发达国家在技术上处于领先地位。美国科学家将蛋壳和壳膜完全分离后把蛋壳用于营养制造业、制药业和化工业等产业。而日本则利用蛋壳制作的蛋壳粉补钙,吸收率大于普通钙源。

蛋壳的开发与利用在我国尚处于初级阶段,目前国内对鸡蛋壳的利用主要是将其粉碎后拌入饲料,作为家畜的钙添加剂。还有加工蛋血粉肥,制成食品膨化助剂等用途。大量的蛋品仍按原始的方式被分散地消费掉,而且对于鸡蛋壳的回收利用并不理想:直接被当做垃圾进行填埋,或被丢弃于环境中。

借鉴发达国家，学习先进技术，把这些大量废弃鸡蛋壳充分利用。它们不应被随地丢弃污染环境,应引起有关部门和行业的高度重视。

在以后实验中，可以继续开展——探究鸡蛋壳的综合利用，开展创新性实验，激发学生兴趣，培养独立思维能力。

【参考文献】

[1]陶旭.刘静波.王二雷等.废弃鸡蛋壳的化学组成及其中唾液酸得生物学功能【J】食品工业科技.2010（11）

[2]袁军皇.沈健芬.郑睿.鸡蛋壳的综合利用研究进展【J】广州化工.2011（39）

[3]王孟歌.康永胜.鸡蛋壳中钙分析的3种方法准确度研究【J】保定学院学报.2010