学年浙科版选修1 第三章 泡菜的腌制和亚硝酸盐的测定 学案.docx

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学年浙科版选修1第三章泡菜的腌制和亚硝酸盐的测定学案

实验六

泡菜的腌制和亚硝酸盐的测定

1.腌制泡菜起主要作用的微生物假丝酵母和乳酸菌。

2.亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，再与N1萘基乙二胺偶联，形成紫红色产物，可用光电比色法定量。

3.泡菜制作的实验流程：

原料加工→配制盐水→装坛→封坛发酵→成品。

4.在泡菜的腌制过程中，密封不好，食盐用量过低，易滋生杂菌。

腌制时间过长，容易发霉变味。

一、泡菜腌制

1．菌种：

主要为假丝酵母和乳酸菌。

2．泡菜腌制原理：

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。

3．实验步骤

（1）将菜洗净并切成3～4cm长的小块。

（2）将泡菜坛洗净，并用热水洗坛内壁两次。

（3）将各种蔬菜、盐水、糖及调味品放入坛中，混合均匀。

（4）将坛口用水封好，防止外界空气进入。

（5）腌制1周左右即可开坛食用，也可随时加入新鲜蔬菜，不断取用。

二、亚硝酸盐及其测定

1．危害：

亚硝酸盐对人体有害，是致癌物质。

2．亚硝酸盐测定原理：

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N1萘基乙二胺偶联，形成紫红色产物，可用光电比色法定量。

3．亚硝酸盐的定量测定流程

（1）样品处理：

泡菜25g制匀浆过滤后调pH至8.0→加硫酸锌溶液25mL→加氢氧化钠溶液至产生白色沉淀→水浴加热至60℃→过滤取滤液在500mL容量瓶中定容。

（2）测定：

10mL样品溶液＋4.5mL氯化铵缓冲液＋2.5mL60%乙酸溶液＋5mL显色液→定容于25mL的容量瓶中→暗处静置25min→550nm处测定光密度值（以10mL水作空白对照）。

（3）标准曲线的绘制：

以亚硝酸钠质量为横坐标，以光密度值（OD值）为纵坐标，绘制标准曲线。

（4）计算：

X1＝（m2×V1）/（m1×V2）

X1：

样品中亚硝酸盐含量，单位是mg/kg；

m1：

样品质量，单位是g；

m2：

通过标准曲线得到的亚硝酸盐质量，单位是μg；

V1：

样品处理液总体积；

V2：

测定用样品液体积。

1．腌制泡菜时，为什么将坛口用水封好？

提示：

造成无氧环境的方法，坛内可利用蔬菜中天然存在的乳酸菌进行乳酸发酵。

如不封闭，则会有许多需氧腐生菌生长，蔬菜会腐烂变质。

2．腌制泡菜时，为什么加白酒？

提示：

抑制泡菜表面杂菌生长，作为调味剂可增加醇香。

3．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：

当这些蔬菜放置过久时发生变质（发黄、腐烂）或者煮熟后存放太久时，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。

1．泡菜腌制流程

2．传统发酵技术中常用菌种的比较

微生物

酵母菌

醋杆菌

乳酸菌

分类

真核生物

原核生物

原核生物

代谢类型

异养兼性厌氧

异养需氧

异养厌氧

适宜温度

25～30℃

30～35℃

室温

发酵条件

前期需氧；后期不需氧

一直需氧

无氧

生产应用

酿酒、发面

酿醋

制作酸奶、泡菜

[题组冲关]

1．下列有关泡菜腌制的叙述中，错误的是（　　）

A．发酵时间过长会因霉菌生长过多而产生霉变味

B．发酵产物有有机酸、醇类、亚硝酸等

C．腌制过程中只有乳酸菌起作用

D．发酵过程中要经常向水槽中补充水

解析：

选C　泡菜腌制过程中起主要作用的是假丝酵母和乳酸菌。

2．下列有关泡菜制作过程的叙述，正确的是（　　）

A．不能加盐水，应加凉白开水

B．发酵过程中只有醋杆菌发挥作用

C．发酵时间长短受室内温度影响

D．发酵时间越长，亚硝酸盐的含量越高

解析：

选C　泡菜制作过程中，应加盐水；发酵过程中主要为乳酸菌和假丝酵母发挥作用；发酵时间长短受室内温度影响；随着泡菜发酵过程的进行，亚硝酸盐的含量先增加后减少。

3．萝卜干和泡菜是深受市场欢迎的腌制食品，如图是一般的生产流程，据图回答下列有关问题：

（1）制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜或其他原料，原因是______________________。

（2）腌制过程加入的盐水量不能过满，否则会出现溢坛现象，其原因是________________________________________________________________________。

（3）发酵过程主要利用了乳酸菌和______________对萝卜中有机物的分解作用，产生有机酸和醇类物质，使萝卜更美味可口。

同时在生产过程中通过多种措施控制其他杂菌的繁殖，以保证产品的质量，下列不属于此种措施的是（　　）

A．加盐　　　　　　　　B．加白酒

C．加水密封D．加糖

（4）为确保发酵所需的无氧环境，应注意__________________。

（5）泡菜的制作方法不当，很容易造成泡菜变质，甚至发霉变味，试写出其中一种可能的原因：

____________________________。

（6）如果在腌制过程中，加入一些已经腌制过的泡菜汁效果更好，其原因是____________________________________________。

（7）泡菜发酵过程中，会产生多种酸，其中主要是乳酸，还有少量的亚硝酸。

若发酵后期密封不当，将会促使______________菌繁殖而导致产品的酸度过大。

（8）对泡菜中亚硝酸盐的定量测定可以用________________法。

解析：

（1）新鲜的蔬菜或其他原料，亚硝酸盐的含量低，常作为制作泡菜的原料。

（2）蔬菜在盐水中发生渗透失水，因此泡菜汁不断增加，为防止泡菜汁溢出，加入的盐水量不能过满。

（3）加盐制造一个高渗的外界溶液环境，使其他杂菌失水而死亡；加白酒可以杀死部分杂菌；加水密封，产生一个缺氧环境，使部分好氧菌无法生存。

加糖的目的是加快发酵速率。

（4）为制造缺氧环境，泡菜坛口必须加水密封。

（5）泡菜的制作方法不当，比如灭菌不彻底、坛子密封不严等，使空气中的霉菌进入坛内，很容易造成泡菜变质，甚至发霉变味。

（6）泡菜汁中含有菌种，加入泡菜汁相当于接种了发酵菌，加速发酵过程。

（7）泡菜发酵后期密封不当，空气中的醋化醋杆菌进入坛内，在有氧情况下分解有机物产生醋酸，导致产品的酸度过大。

（8）常用光电比色法测定泡菜中亚硝酸盐的含量。

答案：

（1）亚硝酸盐的含量低　

（2）蔬菜会在盐水中发生渗透失水　（3）假丝酵母　D　（4）将坛口用水密封（必须答出水封法）　（5）泡菜坛子密封不严或取食工具不卫生或盐的比例过小　（6）泡菜汁中含有已经扩增的一定量的发酵菌种　（7）醋化醋杆　（8）光电比色

1．测定亚硝酸盐含量的原理

亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，这一产物再与N1萘基乙二胺偶联，形成紫红色产物。

将经过反应显色后的待测样品与标准溶液比色，即可计算出样品中的亚硝酸盐含量。

比色杯可以用来检测混合液中亚硝酸盐浓度。

2．操作步骤

（1）分别在待测样品溶液和已知浓度的亚硝酸盐溶液（标准溶液）中加入等量显色剂。

（2）在两个光程为1cm的比色杯中分别加入样品溶液和标准液。

（3）分别将两个比色杯在550nm处测定光密度值（OD值）。

（4）通过换算，即可知两个比色杯中待测物质的比例。

因一杯中为已知浓度的亚硝酸盐溶液，则可得待测样品中亚硝酸盐浓度。

[题组冲关]

4．下图是泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示意图，请据图回答下列问题：

（1）测定亚硝酸盐含量的方法是________________。

在样品处理过程中，用____________将pH调至________，在出现白色沉淀后，水浴加热至________；在绘制标准曲线时，应以______________为横坐标，________________为纵坐标。

（2）泡菜腌制过程中起主要作用的是____________。

用水密封坛口的主要作用是__________________。

在腌制时，适量加入少许白酒的作用是________________________________。

解析：

（1）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N1萘基乙二胺偶联，形成紫红色产物，可用光电比色法测定亚硝酸盐的含量，在测定亚硝酸盐含量的过程中，首先要对样品进行处理，需用氢氧化钠将样品pH调至8.0，再水浴加热至60℃。

在绘制标准曲线时以亚硝酸钠含量为横坐标，以光密度值为纵坐标。

（2）在腌制泡菜的过程中，起作用的微生物主要是假丝酵母和乳酸菌。

用水密封坛口的主要作用是为发酵创造无氧条件。

答案：

（1）光电比色法　氢氧化钠溶液　8.0　60℃　亚硝酸钠含量　光密度值　

（2）假丝酵母和乳酸菌　为发酵创造无氧环境　抑制杂菌生长，使泡菜脆嫩，味道好

[随堂基础巩固]

1．下列有关传统发酵技术应用的叙述，正确的是（　　）

A．酿酒、酿醋及泡菜腌制的过程中所利用的微生物都是原核生物

B．要制作果醋，必须先制作果酒

C．腌制泡菜时，加入的白酒只起调味作用

D．成功制作泡菜的关键是营造无氧环境，常用的方法是将坛口用水封好

解析：

选D　酿酒时使用的酵母菌为真核生物。

用果汁可以直接进行果醋发酵。

腌制泡菜时加入白酒，既有调味作用，也能抑制杂菌生长。

2．下列关于亚硝酸盐的叙述，错误的是（　　）

A．亚硝酸盐为白色粉末，易溶于水

B．亚硝酸盐分布广泛，蔬菜、咸菜等食品中均含有亚硝酸盐

C．亚硝酸盐可用作食品添加剂

D．亚硝酸盐对人体健康无任何危害

解析：

选D　亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但是当人体摄入量过多时会引起中毒，甚至死亡。

而且亚硝酸盐在特定条件下可转变成致癌物质——亚硝胺。

3．制作四川泡菜时要用特殊的坛子，坛子需加水密封，密封坛口的目的主要是（　　）

A．隔绝空气，抑制细菌繁殖

B．阻止尘埃，防止污染

C．造成缺氧环境，利于乳酸菌发酵

D．防止污染，利于醋酸菌发酵

解析：

选C　制作泡菜利用的微生物主要是乳酸菌，为厌氧型微生物，加水封坛是为了营造无氧环境，利于乳酸菌发酵。

4．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要在酸化条件下才会发生

B．重氮化反应后重氮盐与N1萘基乙二胺偶联形成紫红色产物

C．对显色反应进行目测，可精确算出泡菜中亚硝酸盐的含量

D．亚硝酸钠标准溶液（储液）要在冰箱中避光保存

解析：

选C　对显色反应进行目测，可大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量，但不能精确算出。

5．下图为泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量的变化曲线，其中正确的是（　　）

解析：

选C　没有腌制的蔬菜中也含有一定量的亚硝酸盐，在腌制几天后，泡菜中的亚硝酸盐的含量达到最高峰，但随着腌制时间的延长，乳酸菌大量繁殖产生乳酸抑制硝酸盐还原菌的系列，致使泡菜中的亚硝酸盐含量下降。

6．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”，查阅资料得到下面图示。

（1）乳酸菌发酵第一阶段的产物有______________________。

（2）据上图，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）乳酸菌厌氧呼吸第一阶段产生丙酮酸和[H]。

（2）8天后亚硝酸盐含量更低，有利于人体的健康，而且泡菜的口感更好。

pH呈下降趋势，是因为乳酸菌厌氧呼吸积累了大量乳酸。

（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）丙酮酸和[H]（少量ATP）　

（2）亚硝酸盐含量低　乳酸菌厌氧呼吸产生了乳酸　（3）两种乳酸菌在泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化表

普通乳酸菌

“优选”乳酸菌

4

5

6

……

9

10

4

5

6

……

9

10

4

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。

[课时跟踪检测]

1．在泡菜腌制过程中，错误的是（　　）

A．菜、菜坛均要洗净，且用热水洗坛内壁

B．在坛盖边沿的水槽中要注满水，以保证坛内的气体无法逸出

C．白酒既可以抑制杂菌，又可以作为调味剂

D.盐水入坛前要煮沸冷却，以防污染

解析：

选B　将坛口用水封好的作用是防止外界空气进入，以保证坛内的无氧环境。

2．将25g泡菜制成500mL样品液，取其中10mL样品经处理后测量其光密度值，在标准曲线中得其亚硝酸盐含量为4μg，后计算该泡菜样品中的亚硝酸盐含量为（　　）

A．4mg/kg　　　　　　　B．16mg/kg

C．2mg/kgD．8mg/kg

解析：

选D　X1＝

＝

＝8mg/kg。

3．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）盐水中可能含有杂菌，制作泡菜时，所用盐水需要煮沸，以便杀死盐水中的杂菌。

陈泡菜液中含有现成的乳酸菌，加入后可以缩短制作时间。

（2）乳酸发酵是乳酸菌进行厌氧呼吸的过程，该过程发生在乳酸菌细胞的细胞质基质中。

（3）在泡菜的制作过程中，影响亚硝酸盐含量的因素有温度、食盐用量、腌制时间等。

（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，泡菜坛中乳酸菌数量会逐渐增加，其他杂菌会逐渐减少，原因是与其他杂菌相比，酸性条件更有利于乳酸菌生存。

答案：

（1）杀灭杂菌　增加乳酸菌数量　

（2）厌氧呼吸　细胞质　（3）温度　食盐用量　腌制时间　（4）乳酸菌数量增多，杂菌数量较少　乳酸菌比杂菌更为耐酸

4．泡菜是人们日常生活中比较喜欢的一种食品，但是泡菜中含有的亚硝酸盐不利于人体健康。

当人体摄入的亚硝酸盐总量达到0.3～0.5g时，会引起中毒；达到3g时，会引起死亡。

我国卫生标准规定，亚硝酸盐的残留量在酱腌菜中不得超过20mg/kg。

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。

（1）请补充实验设计的空缺内容：

①制作泡菜的原理：

_______________________________________________________

______________________。

②测量指标及方法：

亚硝酸盐与某些化学物质发生反应后形成__________色染料。

先使泡菜样品及一系列已知浓度的亚硝酸盐溶液分别与化学物质发生显色反应，然后通过__________颜色，可以估测出泡菜样品中亚硝酸盐的含量。

③确定浓度梯度：

经过查找资料和初步实验，发现当食盐浓度为3%以下时，制作的泡菜容易发生腐败，而当食盐浓度在8%以上时，制作的泡菜又容易成为咸腌菜。

因此，分别设计了3%、5%、7%的食盐浓度梯度来制作泡菜。

④选择实验材料：

红萝卜和白萝卜，哪种更适合于用作实验材料？

__________，理由是____________________________。

⑤制作泡菜：

将实验材料分成3组制作泡菜，除了实验材料的重量相同外，还要保证每组泡菜的____________相同。

（2）如图是该生物活动小组记录的三种食盐浓度的泡菜中的亚硝酸盐含量与发酵天数的关系图。

①根据此图实验结果，请你给出制作泡菜的最佳指导意见_________________________

________________________________________________________________________。

②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天后亚硝酸盐含量降到最低值；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_______________。

解析：

（1）选择实验材料时首要是能够保证实验的顺利进行。

本实验中需对比颜色，红萝卜中的色素会干扰实验结果，不是理想的实验材料。

（2）对比不同食盐浓度的泡菜中亚硝酸盐含量，从图中曲线可看出食盐浓度为3%的泡菜中亚硝酸盐含量总体上是3坛泡菜中最高的；食盐浓度为5%的泡菜中亚硝酸盐含量变化最快，它的最高值是3坛中最高的，当亚硝酸盐含量降到最低值时，也是3坛泡菜中最低的；而食盐浓度为7%的泡菜中亚硝酸盐含量变化不大，一直处于较低的数值，但容易成为咸腌菜。

答案：

（1）①乳酸菌在无氧的环境中大量繁殖并发酵产生乳酸　②紫红　对比　④白萝卜　避免红萝卜中的色素对显色反应的干扰　⑤制作（或培养、发酵）条件

（2）①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天以后食用才比较适宜　②最高　最快　咸腌菜

5．下面是有关食醋和泡菜制作的实验。

请回答：

（1）食醋可用大米为原料经三步发酵来制作：

第一步：

大米经蒸熟、冷却后加入淀粉酶，将原料中的淀粉分解成________（填中间产物），然后进一步分解成葡萄糖，这一过程可用______________（填淀粉指示剂）来检测，因为该试剂遇淀粉呈蓝色，遇上述中间产物呈红色。

第二步：

用____________菌将葡萄糖转化成乙醇，这一发酵过程中，玻璃发酵瓶不应完全密闭的主要原因是__________________________________________________________

______________________________________。

第三步：

用________菌将乙醇转化成醋酸，这一过程______________氧气。

（2）泡菜发酵过程中，会产生多种酸，其中主要是________，还有少量的亚硝酸。

对亚硝酸盐的定量测定可以用____________法，因为亚硝酸盐与对氨基苯磺酸的反应产物能与N1萘基乙二胺偶联成________色化合物。

进行样品测定时，还要取等量水进行同样的测定，目的是________________________________。

解析：

淀粉在α淀粉酶的作用下可先分解成糊精，然后在β淀粉酶、糖化淀粉酶的作用下最后分解成葡萄糖。

酵母菌可以进行需氧呼吸，也可以进行厌氧呼吸产生乙醇。

在泡菜发酵过程中，可能产生乳酸、亚硝酸等；醋化杆菌在有氧条件下可以将乙醇转化成醋酸。

答案：

（1）第一步：

糊精　碘—碘化钾溶液（KII2溶液）　第二步：

酵母　发酵过程中会产生大量CO2，使瓶内压力升高而可能引起爆裂　第三步：

醋化杆　需要消耗　

（2）乳酸（或有机酸）　光电比色　紫红　作为对照

6．泡菜作为一种风味食品，广受人们欢迎，它是利用天然微生物发酵制成的。

请回答下列有关泡菜制作的问题：

（1）制作泡菜的原理是微生物在________条件下利用菜中的糖类等有机物进行发酵，家庭制作泡菜时常用白酒擦拭泡菜坛的目的是_______________________________________。

（2）如果做测定泡菜中亚硝酸盐含量的实验，紫甘蓝不适合作实验材料的原因是_______________________________________________。

测定时，必须先制备已知浓度的亚硝酸钠标准溶液，利用光电比色法测定____________________，绘制________________，将显色反应后的样品与其进行比对，可以大致计算出泡菜中亚硝酸盐的含量。

（3）乳酸菌培养液中常含有一定浓度的葡萄糖，但当葡萄糖浓度过高时，反而抑制微生物的生长，原因是（　　）

A．能源供应太充足

B．细胞会发生质壁分离

C．改变了乳酸菌的pH

D．葡萄糖不是乳酸菌所需的原料

解析：

（1）制作泡菜的原理是乳酸菌在缺少氧气的条件下分解有机物，产生乳酸等物质。

家庭制作泡菜时，常用白酒擦拭泡菜坛，起到抑制微生物生长作用。

（2）紫甘蓝液泡中的色素呈现紫红色，与亚硝酸盐的重氮化反应颜色相似，干扰光电比色。

亚硝酸钠标准溶液用来测定光密度值，并绘制成标准光密度曲线。

再利用此标准曲线，估算泡菜中亚硝酸盐的含量。

（3）当葡萄糖浓度过高时，细胞外液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，发生质壁分离，抑制乳酸菌的生长和繁殖。

答案：

（1）缺氧　防止杂菌污染　

（2）紫甘蓝产生的色素干扰光电比色　光密度值　标准光密度曲线　（3）B

第四章

浅尝现代生物技术