高中生物 第3部分 生物技术在食品加工中的应用 实验10 泡菜的腌制和亚硝酸盐的测定教案 浙科版选修1

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实验10 泡菜的腌制和亚硝酸盐的测定 课　标　解　读 重　点　难　点 1.进行泡菜的腌制。 2.测定泡菜中亚硝酸盐的含量。 1.制作泡菜过程中注意的问题。 2.测定亚硝酸盐含量的操作步骤。 一、实验原理 1．泡菜腌制过程中起作用的主要是假丝酵母和乳酸菌。 2．在无氧的条件下，微生物利用菜中的糖和其他营养物进行发酵，发酵产物有有机酸和醇类物质等，其中也有亚硝酸。 3．亚硝酸盐可与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，这一产物再与N-1-萘基乙二胺偶联，形成紫红色产物，可用光电比色法定量。 二、泡菜腌制的实验步骤 补充说明：若要发酵快些，可将蔬菜在开水中浸1_min后入坛，再加一些白酒；如果加入一些已经腌制过的泡菜汁更好，这相当于接种已经扩增的发酵菌，可减少腌制时间。 为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不吃存放时间过长、变质的蔬菜？ 【提示】　有些蔬菜，如小白菜和萝卜等，含有丰富的硝酸盐。当这些蔬菜放置过久发生变质(发黄、腐烂)或者煮熟后存放时间太久时，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，危害人体健康。 三、亚硝酸盐的定量测定 1．样品处理 → →过滤→定容 2．测定 3．标准曲线 4．计算 X1＝(m2V1)/(m1V2)， 其中，X1是样品中亚硝酸盐含量；m1为样品质量；m2为通过标准曲线得到的亚硝酸盐质量；V1为样品处理液总体积；V2为测定用样品液体积。 乳酸菌发酵制泡菜与酵母菌发酵生产果酒有哪些共同点？ 【提示】　泡菜制作和果酒制作的主要原理都是利用微生物的无氧呼吸，发酵过程都需要密封。 泡菜的制作 泡菜是利用天然微生物进行发酵而制成的，泡菜腌制过程中起作用的主要是假丝酵母和乳酸菌。 1．乳酸菌及乳酸发酵 (1)乳酸菌 ①概念：指在代谢过程中能产生乳酸的细菌的总称。它们以单糖或双糖为基质，代谢产物主要是乳酸。 ②特点：厌氧型细菌，种类多，分布极广，如空气、土壤、植物体表及人的肠道内都有分布。抗生素能杀死或抑制乳酸菌的生长。 ③常见的类型：乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌。乳酸杆菌常用于制作酸奶。 (2)乳酸发酵 ①同型乳酸发酵：发酵产物中只有乳酸的发酵类型。 反应式：C6H12O62C3H6O3。 ②异型乳酸发酵：发酵产物中除乳酸外，还有其他物质，如乙醇、CO2等的发酵类型。 反应式：C6H12O62C2H5OH＋2CO2和C6H12O62C3H6O3。 2．泡菜发酵过程及产物 (1)泡菜发酵过程及期间的亚硝酸盐含量变化 ①发酵前期：蔬菜刚入坛时，表面带入的微生物，主要是以不抗酸的大肠杆菌和酵母菌等较为活跃，它们进行异型乳酸发酵和微弱的酒精发酵产生较多的乳酸、酒精和二氧化碳等，二氧化碳以气泡形式从水槽内放出，逐渐使坛内形成嫌气状态，此阶段由于硝酸盐还原菌的活动，亚硝酸盐含量有所增加。 ②发酵中期：由于前期乳酸的积累、pH下降、嫌气状态的形成，乳酸杆菌进行活跃的同型乳酸发酵，乳酸积累，pH达3.5～3.8时，大肠杆菌、酵母菌、霉菌等的活动受到抑制。这一期为完全成熟阶段，泡菜有酸味且清香品质最好。此期乳酸菌数量达到高峰，乳酸的量继续积累。由于硝酸盐还原菌受抑制，同时形成的亚硝酸盐又被分解，因而亚硝酸盐含量下降。 ③发酵后期：继续进行乳酸发酵，乳酸积累达1.2%以上时，乳酸菌的活性受到抑制，乳酸菌数量下降，而硝酸盐还原菌完全被抑制，亚硝酸盐含量继续下降，发酵速度逐渐变缓甚至停止。 亚硝酸盐在整个发酵过程中的含量变化趋势见下图。 (2)泡菜发酵产物 在无氧条件下，微生物利用菜中的糖和其他营养物质进行发酵，发酵产物有有机酸和醇类物质等，其中也有亚硝酸(HNO2)。 3．泡菜的制作过程 要制作色香味俱佳，营养卫生的泡菜，应掌握原料的性质，注意选择容器、制备盐水、搭配调料等。 (1)材料的准备 ①泡菜坛的选择：应选择火候好、釉质好、无裂纹、无砂眼、吸水良好、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛。 ②原料的选择：用材广泛，原则上品种应当全，质地鲜嫩、肉厚、无虫咬、无烂痕、无斑点者为佳，品种越多，色泽风味越佳。 ③调料：花椒、茴香、八角、胡椒粒，可增香、除异去腥。 (2)制作步骤 →→ →→ 亚硝酸盐对人体健康有害，为何可作为食品添加剂？ 膳食中的绝大部分亚硝酸盐在人体内以“过客”的形式随尿排出，一般不会危害人体健康，只有在特定的条件下(适宜的pH、温度和一定的微生物作用)，才会转变成致癌物——亚硝胺。当人体摄入的亚硝酸盐总量达到0.3～0.5 g时，会引起中毒；当摄入总量达到3 g时，会引起死亡，维生素C、大蒜素、茶叶中的茶多酚具降低体内亚硝胺含量的作用。 　农村制作泡菜的方法：将新鲜的蔬菜经过整理、清洁后，放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中，泡菜坛一般是两头小中间大的陶器，坛口有坛沿，凡裂缝的菜坛不能用。然后加入盐水、香料及一些“陈泡菜水”，密封后置于阴凉处，最适环境温度为28 ℃～32 ℃。 (1)用白酒擦拭泡菜坛的目的是________。 (2)菜坛密封的原因是：_________________________________________ ____________________________________________________________。 若菜坛有裂缝，可能会出现的结果是____________________________ ____________________________________________________________。 (3)若制作的泡菜“咸而不酸”，最可能的原因是______________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (4)加入一些“陈泡菜水”的作用是________。 (5)制作泡菜的过程中，有机物的干重如何变化？菜坛内有机物的种类如何变化？______________________________________________________________ ____________________________________________________________。 【思路点拨】　本题主要考查泡菜制作过程及条件控制，思路分析如下： (1) 用白酒擦拭的目的是消毒、杀菌，避免泡菜坛中的微生物影响发酵过程 (2) 菜坛密封，是为了形成无氧环境，为乳酸菌提供适宜环境；若菜坛有裂缝，则会抑制乳酸菌的发酵，导致好氧微生物大量繁殖，使泡菜腐败变质 (3) 微生物生长需要适宜的渗透压，若外界浓度过高会使微生物失水死亡，不能完成乳酸发酵 (4) “陈泡菜水”里面乳酸菌含量丰富，利于泡菜的快速发酵 (5) 乳酸菌在进行发酵时，消耗有机物中的能量，同时将大分子物质分解成许多小分子物质 【答案】　(1)消毒、杀菌 (2)乳酸菌是严格厌氧型生物　抑制乳酸菌发酵，导致好氧微生物大量繁殖，使发酵失败 (3)盐的浓度过高，使乳酸菌失水死亡，没有生成乳酸，或产生乳酸过少 (4)提供乳酸菌菌种，使其在短时间内形成菌种优势 (5)有机物干重减少，种类增多 1．某人利用乳酸菌制作泡菜时由于操作不当，泡菜腐烂。下列原因中正确的是(　　) ①罐口密闭缺氧，抑制了乳酸菌的生长繁殖 ②罐口封闭不严，氧气抑制了乳酸菌的生长繁殖 ③罐口封闭不严，氧气抑制了其他腐生菌的生长和繁殖 ④罐口封闭不严，促进了需氧腐生菌的生长和繁殖 A．①③ B．②④　　C．②③　　D．①④ 【解析】　本题主要考查对乳酸菌发酵原理的掌握。乳酸菌是厌氧细菌，在有氧时它的发酵过程受到抑制，氧气促进了需氧腐生菌的生长和繁殖，这时需氧型微生物分解泡菜的有机物而使泡菜腐烂。 【答案】　B 亚硝酸盐含量的测定 1.测定原理 亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，其产物与N-1-奈基乙二胺偶联，形成紫红色产物。亚硝酸盐溶液的浓度不同，呈现的颜色深浅不一：溶液浓度高，颜色深些，浓度低，颜色浅些，可用光电比色法予以定量。 2．涉及的溶液 (1)氯化铵缓冲液(pH为9.7)； (2)硫酸锌溶液； (3)NaOH溶液； (4)对氨基苯磺酸溶液； (5)N-1-萘基乙二胺溶液； (6)显色剂(为对氨基苯磺酸溶液与N-1-萘基乙二胺溶液等体积混合液)； (7)亚硝酸钠标准溶液(储液)； (8)亚硝酸钠样品溶液(测定用液)。 3．测定步骤 　请补充下列实验空缺内容： (1)测定亚硝酸盐含量时操作的步骤为____________、________、________、________。 (2)进行亚硝酸盐含量测定时，无论是亚硝酸钠标准溶液，还是样品溶液，均需与________、________和________(由________和________等体积混合而成)混合并静置25 min，然后，用________cm的比色杯在______nm处测定光密度值。 (3)绘制标准曲线时，取______、________、________、________和________mL亚硝酸钠标准溶液，分别测定其光密度值，然后以________为横坐标，以________为纵坐标，绘标准曲线。 【思路点拨】　测定亚硝酸盐含量的步骤可分为：样品处理→测定→绘标准曲线→计算，进行测定时被测定液中应加入氯化铵缓冲液、乙酸溶液、显色剂等，并用光程为1 cm的比色杯在550 nm处测定光密度值。绘制标准曲线时应以亚硝酸钠质量为横坐标，以光密度值为纵坐标绘制。 【答案】　(1)样品处理　测定　绘标准曲线　计算 (2)氯化铵缓冲液　乙酸溶液　显色剂　对氨基苯磺酸溶液　N-1-萘基乙二胺溶液　1　550(3)0　0.5　1.0　3.0　5.0　亚硝酸钠质量　光密度值 2．(2016湖州检测)某兴趣小组就“泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化”开展了研究，操作如下：选取1、2、3号三只相同的泡菜坛，在每个坛中加入洗净的新鲜莲花菜0.6 kg，再分别倒入相同量的煮沸并冷却的10%的盐水，将坛密封，置于同一环境中。封坛前进行第一次取样测定亚硝酸盐含量，后来定时测定。 (1)在腌制过程中，会出现坛中溶液量增加，这是由于 ____________________________________________________________。 (2)测定亚硝酸盐含量的方法是光电比色法，其原理是：在酸性条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生________反应后，与N-1-萘基乙二胺溶液结合形成________色产物。然后，用光电比色法定量。 (3)制作泡菜时要将实验材料分成3组，除了实验材料的重量相同外，还要保证每组泡菜的________相同。 (4)从第三天开始，定期测定泡菜中的亚硝酸盐含量，请帮助该小组设计一个用于实验记录的表格。 【答案】　(1)外界溶液浓度过高使植物细胞渗透失水；微生物的呼吸作用也可产生水 (2)重氮化　紫红 (3)制作(或培养、发酵)条件 (4)表格如下 1号坛 2号坛 3号坛 第3天 第5天 第7天 1．乳酸菌与酵母菌从结构上相比较，后者最显著的特点是(　　) A．无细胞器 B．有成形的细胞核 C．无DNA D．不能进行无氧呼吸 【解析】　乳酸菌为细菌，属于原核生物，而酵母菌为真菌，属于真核生物。 【答案】　B 2．要使泡菜制作成功最主要的条件是(　　) A．缺氧环境 B．有氧环境 C．加盐 D．加香辛料 【解析】　乳酸菌是厌氧型细菌，必须在无氧环境下发酵产生乳酸。制作泡菜成功的关键是保持缺氧环境。 【答案】　A 3．测定泡菜中亚硝酸盐的含量的操作中，用不到的试剂是(　　) A．对氨基苯磺酸溶液 B．N-1-萘基乙二胺溶液 C．氯化铵溶液 D．班氏溶液 【解析】　测定泡菜中亚硝酸盐的含量的操作没用到班氏溶液。 【答案】　D 4．下列叙述不正确的是(　　) A．测定样品中亚硝酸盐含量时应设置空白对照 B．待测样液中应加入氯化铵缓冲液、60%乙酸溶液及显色液和N-1-萘基乙二胺溶液 C．将待测样液加入相关溶液后，应混合均匀并静置一段时间，然后再测定光密度值 D．测定光密度值时，应选用光程为1 cm的比色杯在550 nm处测定 【解析】　显色液就是由对氨基苯磺酸溶液和N-1-萘基乙二胺溶液等体积混合而成，故加入显色液后，不必再加N-1-萘基乙二胺溶液。 【答案】　B 5．某兴趣小组就“泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化”开展了研究，操作如下：某年1月4日下午选取1、2、3号三只相同的泡菜坛，在每个坛中加入洗净的新鲜莲花菜0.6 kg，再分别倒入相同量的煮沸并冷却的10%盐水，将坛密封，置于同一环境中。封坛前进行第一次取样测定亚硝酸盐含量，后来定时测定，结果见下图。 (1)实验中盐水需煮沸并冷却后才可使用，原因是_____________________。(2)根据图中数据进一步分析，可推测在腌制过程中的第________天，泡菜中的亚硝酸盐含量达到最大值。若要食用，至少要在腌制的第________天比较好。 (3)实验中3只坛中产生的亚硝酸盐含量存在差异，最可能的原因是____________________________________________________________。 【答案】　(1)加热煮沸的目的是杀灭杂菌，冷却的目的是防止高温杀死乳酸菌 (2)3～4　10 (3)各坛中微生物的种类和数量可能存在差异 学业达标测评(六)　泡菜的腌制和亚硝酸盐的测定 1.制作泡菜所利用的乳酸菌最初来自于(　　) A．人工加入到泡菜水中的 B．所选蔬菜自身原有的 C．腌制过程中自生的 D．水中的乳酸菌 【解析】　制作泡菜时所利用的乳酸菌最初来自于所选蔬菜自身原有的。 【答案】　B 2．制泡菜过程中亚硝酸盐的含量变化是(　　) A．先减少后增加 B．先增加后减少 C．逐渐增加 D．逐渐减少 【解析】　泡菜腌制过程中，由于坛内环境中硝酸还原菌的繁殖，促进硝酸盐还原为亚硝酸盐，但随腌制时间延长，乳酸菌大量繁殖，产生乳酸，抑制硝酸盐还原菌繁殖，产生的亚硝酸盐被分解，使亚硝酸盐含量逐渐下降。 【答案】　B 3．亚硝酸盐溶液与对氨基苯磺酸反应后与N-1-萘基乙二胺偶联出现的颜色是(　　) A．橙黄色 B．紫红色 C．黄绿色 D．橘红色 【解析】　亚硝酸盐溶液与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N-1-萘基乙二胺偶联会形成紫红色产物。 【答案】　B 4．在泡菜的腌制过程中容易造成亚硝酸盐含量增加的因素主要是(　　) A．食盐用量过多 B．细菌大量繁殖 C．腌制时间过长 D．加水过少 【解析】　泡菜坛中硝酸盐还原菌大量繁殖可导致坛内亚硝酸盐含量增多。 【答案】　B 5．下列与泡菜制作及亚硝酸盐含量测定相关叙述不正确的是(　　) A．泡菜和酸菜都是利用天然微生物进行发酵制成的 B．泡菜腌制过程中发挥作用的主要是假丝酵母和乳酸菌 C．泡菜发酵过程中的无氧环境主要依赖于容器凹槽加水再加盖密封 D．亚硝酸盐可与对氨基苯磺酸偶联，形成紫红色产物，之后可用光电比色法定量 【解析】　亚硝酸盐可与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，其产物再与N-1-萘基乙二胺偶联，形成紫红色产物，然后可用光电比色法定量。 【答案】　D 6．有关膳食中的亚硝酸盐对人体健康的影响，下列说法不正确的是(　　) A．膳食中的亚硝酸盐在人体内会随尿液全部排出 B．亚硝酸盐可作为食品添加剂 C．亚硝酸盐在特定条件下可转变成致癌物质 D．蔬菜放置过久，亚硝酸盐含量将上升 【解析】　研究表明膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，可作为食品添加剂，但当人体一次摄入的亚硝酸盐总量达到某一数值时将会致病。亚硝酸盐本身无致癌作用，在特定条件下转变成的亚硝胺有致癌作用。蔬菜放置过久，其亚硝酸盐含量会上升。少量的亚硝酸盐可随尿排出，过量时将危害健康。 【答案】　A 7．关于亚硝酸盐定量计算公式[X1＝(m2V1)/(m1V2)]的叙述正确的是(　　) A．式中X1为样品中亚硝酸盐含量，单位为g/kg B．式中m1为样品质量，m2为通过标准曲线得到的亚硝酸盐质量，m1、m2单位应相同 C．式中V1为测定用样品液体积，V2为样品处理液总体积 D．式中m1为样品质量，单位为g，m2为通过标准曲线得到的亚硝酸盐质量，单位为μg 【解析】　亚硝酸盐定量计算公式中，X1为样品中亚硝酸盐含量，单位mg/kg；m1为样品质量，单位g；m2为通过标准曲线得到的亚硝酸盐质量，单位μg；V1为样品处理液总体积；V2为测定用样品液体积。 【答案】　D 8．如图是泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示意图，请据图回答： (1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜或其他原料，原因是 ____________________________________________________________。 (2)盐水需煮沸并冷却后才可使用，原因是_________________________ ______________________________________________________________； 试说明盐在泡菜制作中的作用：__________________________________ ____________________________________________________________。 (3)泡菜风味形成的关键在于________的加入。 (4)泡菜的制作方法不当，很容易造成泡菜变质，甚至发霉变味，试分析可能的原因：_________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (5)发酵过程中应定期测定亚硝酸盐的含量，原因是 ____________________________________________________________。 (6)测定亚硝酸盐含量的方法是___________________________________。 【解析】　本题考查对实验流程的理解能力。制作泡菜时选用新鲜蔬菜，有利于降低泡菜中的亚硝酸盐含量。盐、水比例应控制为1∶4，盐的主要作用是抑制微生物的生长、渗出蔬菜中的水分和调味作用。盐过多会影响泡菜口味，盐过少会滋生杂菌。坛子密封不严或取菜工具不清洁也会造成泡菜污染杂菌。发酵的不同时期亚硝酸盐含量会有变化。取食时应选择最佳时机，而测定亚硝酸盐含量一般采用光电比色法。 【答案】　(1)亚硝酸盐的含量低 (2)加热煮沸的目的是为了杀灭杂菌，冷却后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响　盐有灭菌、渗出蔬菜中过多的水以及调味的作用 (3)调味料 (4)泡菜坛子密封不严，或取食工具不卫生，或盐的比例过小，都会引起杂菌滋生、泡菜变质 (5)发酵不同时期亚硝酸盐含量会发生变化，及时测定是为把握取食泡菜的最佳时机 (6)光电比色法 9．(2016稽阳检测)泡菜是人们日常生活中比较喜欢的一种食品，但是泡菜中却含有亚硝酸盐。针对泡菜在发酵过程中会产生亚硝酸盐的事实，某中学生物活动小组设计实验，探究不同食盐浓度和发酵时间对亚硝酸盐含量变化的影响。请补充实验设计的空缺内容： (1)制作泡菜的原理：_____________________________________________ ____________________________________________________________。 制作泡菜的过程中起主要作用的微生物是________________(至少举一例)。市场上有一种专用于泡菜的容器，它的口有一凹槽，凹槽加水后再加盖，这样做的目的是为了_______________________________________。 (2)测量指标及方法：亚硝酸盐与______________发生________化反应，这一产物再与N-1-萘基乙二胺偶联后形成________色产物，可再用________法定量。 (3)某兴趣小组为了探究不同食盐浓度对泡菜制作的影响，现将材料分成三组在相同适宜条件下进行实验得到如图的实验结果。 请你据图给出制作泡菜的最合理的建议：______________________________________________________________ ____________________________________________________________。 你给出此建议的理由是：食盐浓度为3%的泡菜中亚硝酸盐含量总体上在3坛泡菜中________；食盐浓度为5%的泡菜在发酵初期亚硝酸盐含量迅速升高，且亚硝酸盐含量变化________，但从发酵11天后亚硝酸盐降到最低值；而食盐浓度为7%的泡菜中亚硝酸盐含量变化不大，虽一直处于较低数值，但容易成为咸腌菜。 【答案】　(1)利用乳酸菌在无氧的环境下大量繁殖并发酵产生乳酸而制作泡菜　假丝酵母和乳酸菌　造成无氧环境，有利于微生物发酵 (2)对氨基苯磺酸　重氮　紫红　光电比色 (3)用5%的食盐浓度制作泡菜比较适合食用，但要在发酵时间达11天(或9天)以后食用才比较适宜　最高　最快