学年高中生物专题1传统发酵技术的应用课题3制作泡菜并检测亚硝酸盐含量练习新人教版选修1.docx
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学年高中生物专题1传统发酵技术的应用课题3制作泡菜并检测亚硝酸盐含量练习新人教版选修1
1.制作泡菜的主要菌种是乳酸菌，为厌氧菌，在无氧条件下可将葡萄糖分解为乳酸。
2．测定亚硝酸盐含量用比色法。
即在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐遇到对氨基苯磺酸溶液和N1 萘基乙二胺盐酸盐溶液时会呈现玫瑰红色。
将显色反应后的样品与已知浓度的标准液进行目测比较，可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。
3．在泡菜的腌制过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量。
4．亚硝酸盐含量的测定步骤：
配制溶液―→制备标准显色液―→制备样品处理液―→比色。
5．在发酵过程中，亚硝酸盐含量先增加后降低。
课题3制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
泡菜的制作
[自读教材·夯基础]
1．制作原理
（1）制作泡菜的菌种是乳酸菌。
（2）乳酸菌
2．泡菜的腌制
（1）制作流程：
（2）腌制的条件：
在腌制过程中，要控制腌制的时间、温度和食盐的用量。
温度过高、食盐用量不足10%、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。
1．在四川，人们制作泡菜用的是一种坛口突起，坛口周围有一圈凹形托盘，扣上扣碗可以密封的坛子。
制作泡菜的坛子必须密封，请说明其原因。
提示：
乳酸菌为厌氧菌，发酵应在无氧条件下进行。
2．为什么泡菜坛内有时会长一层白膜？
你认为这层白膜是怎么形成的？
提示：
形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。
酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面氧气含量也很丰富，适合酵母菌繁殖。
[跟随名师·解疑难]
1．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：
C6H12O6
2C3H6O3
（2）异型乳酸发酵：
发酵产物中除乳酸外，还有其他产物，如乙醇、CO2等的发酵类型。
反应式：
C6H12O6
2C2H5OH＋2CO2
C6H12O6
2C3H6O3
2．泡菜制作流程
3．泡菜发酵过程
泡菜在发酵期间，由于乳酸菌的发酵作用，发酵产物乳酸不断累积，因此可以根据微生物的活动情况和乳酸积累量，将泡菜发酵过程分为三个阶段：
（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、醋酸和二氧化碳等，二氧化碳以气泡形式从水槽内放出，逐渐使坛内形成无氧状态。
此时泡菜液的含酸量约为0.3%～0.4%，是泡菜初熟阶段，其菜质咸而不酸、有生味。
（2）发酵中期：
由于前期乳酸的积累，pH下降，缺氧状态的形成，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，大肠杆菌、酵母菌、霉菌等的活动受到抑制。
这一时期为完全成熟阶段，泡菜有酸味且清香，品质最好。
（3）发酵后期：
继续进行乳酸发酵，乳酸积累达1.2%以上时，乳酸杆菌的活性受到抑制，发酵速度逐渐变缓甚至停止。
此阶段泡菜酸度过高，风味不协调。
亚硝酸盐含量的测定
[自读教材·夯基础]
1．亚硝酸盐
物理性质
白色粉末，易溶于水
应用
在食品生产中常用作食品添加剂
分布
分布广泛，存在于蔬菜、咸菜和豆粉等食品中
危害
人体摄入总量达到0.3～0.5_g时会引起中毒；摄入总量达到3_g时会引起死亡
代谢
绝大多数随尿排出，但在特定条件下，会转变为致癌物——亚硝胺
2．测定亚硝酸盐含量的原理
3．测定亚硝酸盐含量的操作流程
配制溶液―→制备标准显色液―→制备样品处理液―→比色
1．有人说：
“‘千沸水’喝不得，长期饮用会导致癌症。
”请分析其道理。
提示：
水中本含有少量硝酸盐和亚硝酸盐，在烧水过程中硝酸盐不断分解，导致亚硝酸盐不断上升。
2．结合pH试纸的作用原理，简要说明测定亚硝酸盐的方法和原理。
提示：
测定亚硝酸盐用比色法。
原理为一定浓度的亚硝酸盐与试剂反应后的颜色与标准显色液比较后，可确定其浓度。
3．在测定亚硝酸盐含量的实验中，提取剂、氢氧化钠溶液、氢氧化铝乳液的作用分别是什么？
提示：
①提取剂：
增加亚硝酸盐的溶解度，利于泡菜中亚硝酸盐的提取。
②氢氧化钠：
中和过多的乳酸，制造弱碱环境。
③氢氧化铝乳液：
吸附样品滤液中的杂质，使泡菜汁透明澄清，以便后续的显色反应。
[跟随名师·解疑难]
1．亚硝酸盐测定原理
2．计算亚硝酸盐含量
亚硝酸盐含量＝
泡菜制作
[例1]下面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）制作泡菜盐水时清水与盐的质量比约为________。
盐水需煮沸并冷却后才能使用，写出原因：
__________________________________________；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___________________________
________________________________________________________________________。
[解析] 清水、盐比例应控制为4∶1，盐的主要作用是抑制微生物的生长、渗出蔬菜中的多余水分和调味。
盐过多会影响泡菜口味，盐过少会滋生杂菌。
坛子密封不严或取食工具不清洁也会造成泡菜被杂菌污染，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。
[答案]
（1）亚硝酸盐的含量低
（2）4∶1 加热煮沸的目的是杀灭杂菌，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、渗出蔬菜中过多水分以及调味的作用
（3）调味料
（4）泡菜坛子密封不严，或取食工具不卫生，或盐和水的比例不适当，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，及时测定是为了把握取食泡菜的最佳时机
归纳拓展
泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的含量随时间的变化，如下图所示：
亚硝酸盐含量的测定
[例2]已知泡菜中亚硝酸盐含量与泡制时间有关。
为了测定不同泡制天数泡菜中亚硝酸盐的含量，某同学设计了一个实验，实验材料、试剂及用具包括：
刻度移液管、比色管、不同浓度的亚硝酸钠标准溶液、亚硝酸盐的显色剂、不同泡制天数的泡菜滤液等。
回答相关问题：
（1）请完善下列实验步骤。
①标准管的制备：
用______________________和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管。
②样品管的制备：
用刻度移液管分别吸取一定量的________________________________，加到不同的比色管中，然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色，得到样品管。
③将每个____________分别与系列标准管进行比较，找出与样品管颜色深浅____________的标准管，该管中亚硝酸钠含量即代表样品管中的亚硝酸盐含量，记录各样品管亚硝酸盐的含量。
（2）下图表示的是泡菜中______________的变化趋势。
（3）泡菜制作过程中产酸的细菌主要是________________________________________________________________________
（填“醋酸杆菌”或“乳酸菌”）。
[解析]
（1）在亚硝酸盐的含量测定中，用不同浓度亚硝酸钠标准溶液和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管；用刻度移液管分别吸取一定量的不同泡制天数的泡菜滤液，加到不同的比色管中，然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色，得到样品管；将每个样品管分别与系列标准管进行比较，找出与样品管颜色深浅相近的标准管，该管中亚硝酸钠含量即代表样品管中的亚硝酸盐含量，记录各样品管中的亚硝酸盐含量。
（2）据图可知，该图表示亚硝酸盐含量随发酵时间的变化曲线。
（3）制泡菜时使用的微生物是乳酸菌。
[答案]
（1）①不同浓度的亚硝酸钠标准溶液
②不同泡制天数的泡菜滤液 ③样品管 相同（相近）
（2）亚硝酸盐含量 （3）乳酸菌
[随堂基础巩固]
1．下列叙述错误的是（ ）
A．醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸
B．酵母菌在无氧条件下利用葡萄汁产生酒精
C．泡菜腌制利用了乳酸菌的乳酸发酵
D．腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶
解析：
选A 醋酸菌是好氧细菌，只有当氧气充足时，才利用乙醇发酵产生醋酸；酵母菌是兼性厌氧微生物，在无氧条件下能进行无氧呼吸产生酒精；泡菜制作利用的原理是乳酸菌在无氧条件下将葡萄糖分解成乳酸；毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。
2．下列关于亚硝酸盐的叙述，正确的是（ ）
A．亚硝酸盐为白色粉末，易溶于水，在食品生产中用作食品添加剂，可多加
B．绿色食品不会含有亚硝酸盐
C．亚硝酸盐在人体胃中可变成亚硝胺
D．水煮得越久亚硝酸盐的含量越少
解析：
选C 亚硝酸盐分布广泛，在土壤、水、鱼、谷、绿色蔬菜中都有。
水煮沸越久，亚硝酸盐浓度会越大，含量不会减少。
亚硝酸盐在食品生产中可作食品添加剂，但量过多会使人中毒。
亚硝酸盐在动物和人体胃的酸性环境中可转变为亚硝胺。
3．有关测定亚硝酸盐含量的叙述，错误的是（ ）
A．亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应需在盐酸酸化条件下进行
B．重氮化反应后，与N1 萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料
C．对显色反应样品进行目测，可精确算出泡菜中亚硝酸盐含量
D．配制溶液所用的提取剂为氯化镉与氯化钡
解析：
选C 通过比色法来测定亚硝酸盐含量，只能是大致估算出其含量，并不能精确计算出其多少。
4．回答下列有关泡菜制作的问题：
（1）制作泡菜时，所用盐水需煮沸，其目的是____________。
为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的作用是________________。
（2）泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行__________的过程。
该过程发生在乳酸菌细胞的__________中。
（3）泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有________、____________和____________等。
（4）从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸。
这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是________________________________________________，原因是________________________________________________________________________
____________________________。
解析：
（1）细菌分布广泛，制作泡菜时，需要乳酸菌进行发酵，为防止杂菌污染，所需盐水需要煮沸；加入陈泡菜液，可以增加乳酸菌数量，加速乳酸产生。
（2）乳酸菌为原核生物，可进行无氧呼吸将葡萄糖分解为乳酸，其无氧呼吸的过程发生在乳酸菌的细胞质中。
（3）在泡菜制作过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量等。
（4）由于乳酸菌比杂菌更为耐酸，所以在酸性环境中，乳酸菌能够正常地增殖，而其他杂菌繁殖将受到抑制，所以在此过程中，乳酸菌数量增多，杂菌数量减少。
答案：
（1）杀灭杂菌 增加乳酸菌数量
（2）无氧呼吸 细胞质 （3）温度 腌制时间 食盐用量 （4）乳酸菌数量增多，杂菌数量减少 乳酸菌比杂菌更为耐酸
[课时跟踪检测]
（满分50分 时间25分钟）
一、选择题（每小题3分，共24分）
1．下列有关乳酸菌代谢的叙述，正确的是（ ）
A．乳酸菌没有细胞器，只能进行无氧呼吸
B．乳酸菌的蛋白质合成在自身的核糖体上进行
C．乳酸菌的代谢终产物也是CO2和H2O
D．乳酸菌的细胞壁与植物细胞壁的组成相同
解析：
选B 乳酸菌为原核生物，其细胞内除核糖体外不具有其他细胞器，只能进行无氧呼吸，但蛋白质的合成可在自身的核糖体上进行，其代谢的终产物为乳酸。
乳酸菌的细胞壁的组成是蛋白质和糖类，而植物细胞壁的组成成分是纤维素和果胶。
2．下列有关泡菜发酵过程的叙述，正确的是（ ）
A．发酵时间越长，亚硝酸盐的含量越高
B．发酵过程中只有乳酸菌的发酵起作用
C．发酵过程中乳酸菌可分解蛋白质和果胶
D．发酵过程中要经常补充水槽中的水
解析：
选D 泡菜制作发酵过程中，亚硝酸盐的含量会先增加后下降；发酵过程主要为乳酸菌的作用，还有酵母菌的发酵作用，酵母菌有改善产品风味的作用；发酵中的乳酸菌不分解蛋白质和果胶，保持蔬菜脆嫩而不软化腐败；发酵过程中要经常补充水槽中的水，以保持坛内无氧状态。
3．有关膳食中的亚硝酸盐对人体健康的影响，下列说法正确的是（ ）
A．膳食中的亚硝酸盐在人体内会随尿液全部排出
B．亚硝酸盐在人体内积累有致癌作用
C．亚硝酸盐只有在特定条件下才转变成致癌物质
D．亚硝酸盐毒性很大，食入微量即可致死
解析：
选C 研究表明膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，当人体摄入的亚硝酸盐总量达到某一数值时会引起中毒。
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。
4．某人利用乳酸菌制作泡菜，因操作不当导致泡菜腐烂。
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．②③D．①④
解析：
选B 制作泡菜要注意坛口的密封，封闭不严，氧气进入会抑制乳酸菌的生长繁殖，也会导致需氧腐生菌的生长，使泡菜腐烂。
5．下列关于腐乳、泡菜制作的描述，错误的是（ ）
A．在腐乳制作过程中必须有能产生蛋白酶的微生物参与
B．密封瓶口前最好将瓶口通过火焰以防杂菌污染
C．制作泡菜时按照清水与盐的质量比为5∶1的比例配制盐水
D．制作泡菜时在坛盖边沿的水槽中要注满水，以保证坛内的无氧环境
解析：
选C 制作泡菜时清水与盐的质量比为4∶1，若食盐量不足，易造成细菌大量繁殖。
6．下列关于测定亚硝酸盐含量原理的叙述，错误的是（ ）
A．亚硝酸盐经一定方式显色反应后，呈玫瑰红色
B．显色反应后亚硝酸盐的理化性质没有发生改变
C．不同浓度的亚硝酸盐显色深浅不同
D．样品液显色后，通过与已知浓度的标准液比色后，可大致估算出样品液中亚硝酸盐的含量
解析：
选B 亚硝酸盐测定的原理是在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与氨基苯磺酸发生重氮化反应，与N1 萘基乙二胺盐酸盐反应生成玫瑰红色物质，因此显色反应后，亚硝酸盐理化性质发生了改变。
不同浓度的亚硝酸盐显色深浅不同，因此可大致估算出样品中亚硝酸盐的含量。
7．下列关于泡菜制作的叙述，错误的是（ ）
A．泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即乳酸菌进行无氧呼吸的过程
B．制备样品处理液时，加入氢氧化铝乳液的目的是除去色素等杂质，得到澄清溶液
C．腌制时，温度过高、食盐量过低、腌制的时间过短易引起细菌大量繁殖
D．制作泡菜的过程中亚硝酸盐的含量变化规律是先减少后增加
解析：
选D 制作泡菜过程中，亚硝酸盐的含量变化为先增加后减少。
8．家庭制作泡菜并无刻意的灭菌环节，在发酵过程中，乳酸菌产生的乳酸可以抑制其他微生物的生长，当环境中的乳酸积累到一定浓度时，又会抑制乳酸菌自身的繁殖。
下面对这些现象的描述，错误的是（ ）
A．在发酵初期，泡菜坛内微生物的种内关系主要表现为种内互助
B．在发酵初期，泡菜坛内密闭的发酵环境使乳酸菌在种间斗争中占据优势
C．随着发酵过程的进行，由于乳酸量的积累，种内斗争趋于激烈
D．发酵后期，泡菜坛内各种微生物的数量相等
解析：
选D 在发酵初期，营养物质较丰富，乳酸菌的数目增加较快，种内关系主要表现为种内互助；另外，初期密闭的发酵环境使乳酸菌在种间斗争中占据优势。
在发酵过程中，随着营养物质的消耗，次级代谢产物的积累，种内斗争趋于激烈。
发酵后期占优势的微生物是乳酸菌。
二、非选择题（共26分）
9．（12分）以下是有关泡菜发酵过程中的相关问题，请回答：
（1）蔬菜刚入坛时，其表面带有不抗酸的大肠杆菌和酵母菌等微生物。
其中的酵母菌最初的呼吸作用方式是____________，请写出相关反应式______________________________。
（2）在发酵初期会有气泡从坛沿水槽内的水中间歇性溢出，试说明这些气泡的来源____________________________________。
（3）到发酵中期，无氧状态形成，乳酸菌开始活跃，并产生大量乳酸，使乳酸积累量达到0.6%～0.8%，pH为3.5～3.8，试分析此时坛内其他微生物的活动情况及原因：
__________________________________________。
（4）发酵后期，乳酸含量继续增加，当达到1.2%以上时，发酵速度逐渐变缓甚至停止，主要原因是________________________________。
（5）请在坐标图中画出该过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化趋势。
解析：
在泡菜发酵过程初期，由于发酵坛内有少量氧气，所以酵母菌会进行有氧呼吸，并产生CO2，随着氧气耗尽，开始进行无氧呼吸，该过程也会产生CO2，且此时产生的气体会增大坛内气压，使产生的气体和剩余空气从坛沿水槽内溢出。
随着发酵过程的进行，乳酸不断积累，当积累到一定程度时会抑制其他微生物的生长，甚至杀死微生物。
到发酵后期，乳酸含量过高，pH过低会抑制乳酸菌的生长。
在整个过程中，亚硝酸盐含量的变化是先升高后降低。
答案：
（1）有氧呼吸 C6H12O6＋6O2
6CO2＋6H2O＋能量
（2）微生物呼吸作用产生的气体、剩余空气
（3）其他微生物活动减慢甚至停止，因为pH不适宜
（4）pH过低抑制了乳酸菌的生长
（5）如下图：
10．（14分）泡菜是我国的传统食品之一，但制作过程中产生的亚硝酸盐对人体健康有潜在危害。
某兴趣小组准备参加“科技创新大赛”，查阅资料得到下图。
（1）制作泡菜时，泡菜坛一般用水密封，目的是
____________________________________________________。
乳酸菌发酵第一阶段的产物有________________________________________________________________________。
（2）据图，与第3天相比，第8天后的泡菜更适于食用，因为后者_________________________；pH呈下降趋势，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）该小组得到一株“优选”乳酸菌（亚硝酸盐还原酶活力比普通乳酸菌高5倍），拟参照资料的实验方案和食盐浓度（4%～10%），探究与普通乳酸菌相比用“优选”乳酸菌制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低，并确定其最适条件。
请你设计一个实验结果记录表，并推测实验结论。
解析：
（1）制作泡菜时，泡菜坛要选择密封性好的容器，一般用水密封，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。
乳酸菌发酵第一阶段的产物有丙酮酸、[H]和少量ATP。
（2）第3天时，泡菜中亚硝酸盐含量达到最高，在第8天后的泡菜中亚硝酸盐含量降到最低，故第8天后的泡菜更适于食用。
乳酸菌无氧呼吸产生的乳酸会导致pH下降。
（3）设计的记录表中要包含乳酸菌类型、食盐浓度和发酵时间等自变量，因变量为亚硝酸盐的含量。
通过相互对照确定用“优选”乳酸菌制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低，并确定最适发酵条件。
答案：
（1）创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵 丙酮酸、[H]（少量ATP）
（2）亚硝酸盐含量低 乳酸菌无氧呼吸产生了乳酸 （3）两种乳酸菌在泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化表
乳酸菌类型
及食盐浓度
亚硝酸盐
含量（mg/kg）
发酵时间（d）
普通乳酸菌
“优选”乳酸菌
4%
5%
6%
……
9%
10%
4%
5%
6%
……
9%
10%
1
2
3
……
10
推测实验结论：
与普通乳酸菌相比，“优选”乳酸菌制作泡菜时，相同条件下产生的亚硝酸盐含量低。
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