生物1.3《制作泡菜并检测亚硝酸盐含量》

你喜爱吃泡菜食品吗？你吃过哪些？你喜爱吃泡菜食品吗？你吃过哪些？泡菜中的亚硝酸盐对身体有何影响？泡菜中的亚硝酸盐对身体有何影响？ 一、课题目标一、课题目标 尝试尝试制作泡菜制作泡菜，并尝试用，并尝试用比色法比色法测定泡测定泡菜中亚硝酸盐含量的变化。讨论与此相菜中亚硝酸盐含量的变化。讨论与此相关的食品安全问题。关的食品安全问题。 二、课题重点与难点二、课题重点与难点 课题重点：制作泡菜并测定泡菜中亚硝课题重点：制作泡菜并测定泡菜中亚硝酸盐含量。酸盐含量。 课题难点：泡菜中亚硝酸盐含量的测定。课题难点：泡菜中亚硝酸盐含量的测定。泡菜优点泡菜优点乳酸链球菌乳酸链球菌乳酸杆菌乳酸杆菌C6H12O6CHO酶酶+能量能量制作泡菜制作泡菜制作酸奶制作酸奶 含有抗生素的牛奶能不能发酵成酸含有抗生素的牛奶能不能发酵成酸奶？为什么？奶？为什么？ 不能。因为酸奶的制作依靠的是乳不能。因为酸奶的制作依靠的是乳酸菌的发酵作用。抗生素能够杀死酸菌的发酵作用。抗生素能够杀死或抑制乳酸菌的生长，因此含有抗或抑制乳酸菌的生长，因此含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶。生素的牛奶不能发酵成酸奶。 豆粉中的平均含量可以达到豆粉中的平均含量可以达到10毫克毫克/千克，而咸菜中的平均含量也在千克，而咸菜中的平均含量也在7毫克毫克/千克以上。蔬菜中平均含量为千克以上。蔬菜中平均含量为4毫克毫克/千千克克 我国食品卫生标准规定的亚硝酸盐含量标我国食品卫生标准规定的亚硝酸盐含量标准：准： 50毫克/千克 膳食中的绝大多数亚硝酸盐在膳食中的绝大多数亚硝酸盐在人体内以人体内以“过客过客”的形式随尿排的形式随尿排出，只有出，只有在特定的条件下（适宜在特定的条件下（适宜的的PHPH、温度和一定的微生物作、温度和一定的微生物作用），用），才会转变成致癌物才会转变成致癌物亚亚硝胺。大量动物实验表明，亚硝硝胺。大量动物实验表明，亚硝胺具有致癌作用，同时对动物具胺具有致癌作用，同时对动物具有致畸和致突变作用。研究表明，有致畸和致突变作用。研究表明，人类的某些癌症可能与亚硝胺有人类的某些癌症可能与亚硝胺有关。关。 发酵初期，泡菜中的微生物生长很快，微生发酵初期，泡菜中的微生物生长很快，微生物将蔬菜中的硝酸盐还原成亚硝酸盐，与此物将蔬菜中的硝酸盐还原成亚硝酸盐，与此同时，蔬菜中的酚类物质和维生素同时，蔬菜中的酚类物质和维生素C等物质等物质也会将亚硝酸盐氧化，但总体来说，生成的也会将亚硝酸盐氧化，但总体来说，生成的亚硝酸盐大于被还原的亚硝酸盐，亚硝化细亚硝酸盐大于被还原的亚硝酸盐，亚硝化细菌可将发酵过程产生的氨氧化成亚硝酸，其菌可将发酵过程产生的氨氧化成亚硝酸，其与金属离子生成亚硝酸盐，因此，随着发酵与金属离子生成亚硝酸盐，因此，随着发酵时间的进行，亚硝酸盐的含量会逐步上升。时间的进行，亚硝酸盐的含量会逐步上升。随着微生物代谢活动的持续，氧气被消耗殆随着微生物代谢活动的持续，氧气被消耗殆尽，泡菜坛中的环境不利于除乳酸菌以外的尽，泡菜坛中的环境不利于除乳酸菌以外的其他微生物的生长。与此同时，蔬菜中的亚其他微生物的生长。与此同时，蔬菜中的亚硝酸盐含量由于被氧化而减少，因此，亚硝硝酸盐含量由于被氧化而减少，因此，亚硝酸盐的含量会逐渐下降并趋于一个相对稳定酸盐的含量会逐渐下降并趋于一个相对稳定的数值。的数值。 问题：亚硝酸盐是由乳酸菌产生的吗？问题：亚硝酸盐是由乳酸菌产生的吗？只有泡菜中有亚硝酸盐，其他的酱菜中只有泡菜中有亚硝酸盐，其他的酱菜中含有亚硝酸盐吗？含有亚硝酸盐吗？硝酸盐硝酸盐亚硝酸盐亚硝酸盐还原还原氧化氧化细菌等微生物维生素维生素C、E和酚类物质和酚类物质亚硝胺亚硝胺一、基本原理一、基本原理 1. 1. 制作泡菜的原理。利用乳酸菌在制作泡菜的原理。利用乳酸菌在无氧的环境下大量繁殖制作泡菜。无氧的环境下大量繁殖制作泡菜。 根据微生物的活动情况和乳酸积累量根据微生物的活动情况和乳酸积累量, ,可以将泡菜发酵过程分为三个阶段可以将泡菜发酵过程分为三个阶段: :发酵发酵初期，发酵中期，发酵后期初期，发酵中期，发酵后期 发酵初期发酵初期:大肠杆菌和酵母菌较为活跃大肠杆菌和酵母菌较为活跃,它它们进行同型乳酸发酵和微弱的酒精发酵，们进行同型乳酸发酵和微弱的酒精发酵，发酵产物为乳酸、乙醇、醋酸和二氧化发酵产物为乳酸、乙醇、醋酸和二氧化碳，一方面消耗掉坛中的氧气碳，一方面消耗掉坛中的氧气,另一方面另一方面产生较多的二氧化碳产生较多的二氧化碳,产生厌氧环境。乳产生厌氧环境。乳酸菌和乳酸的量都较少，而由于硝酸盐酸菌和乳酸的量都较少，而由于硝酸盐还原菌的活动，亚硝酸盐含量有所增加。还原菌的活动，亚硝酸盐含量有所增加。此时为泡菜初熟阶段此时为泡菜初熟阶段,菜质咸而不酸、有菜质咸而不酸、有生味。生味。 发酵中期：发酵中期：由于乳酸不断积累和缺氧的形由于乳酸不断积累和缺氧的形成，乳酸杆菌开始活跃，并进行同型乳酸成，乳酸杆菌开始活跃，并进行同型乳酸发酵（产物只有两分子乳酸）这时乳酸的发酵（产物只有两分子乳酸）这时乳酸的积累量可达积累量可达0.6%-0.8%，PH为为3.5-3.8，其，其他的微生物的活动受到抑制，这时泡菜完他的微生物的活动受到抑制，这时泡菜完全成熟，菜有酸味而清香。全成熟，菜有酸味而清香。发酵后期：发酵后期：乳酸含量继续增加，可达乳酸含量继续增加，可达1.0%以以上，当超过上，当超过1.2%以上时，乳酸菌的活性受以上时，乳酸菌的活性受到抑制，发酵速度变缓甚至停止，此时泡到抑制，发酵速度变缓甚至停止，此时泡菜酸度过高、风味不协调。菜酸度过高、风味不协调。泡菜的制作过程中，许多乳酸菌产生大量乳酸，共泡菜的制作过程中，许多乳酸菌产生大量乳酸，共同抑制其它菌的生长，乳酸积累过多，又会抑制乳同抑制其它菌的生长，乳酸积累过多，又会抑制乳酸菌自身的生长，以上体现出的生物关系依次是酸菌自身的生长，以上体现出的生物关系依次是A种内互助、种内斗争、种间斗争种内互助、种内斗争、种间斗争 B种内互助、种间斗争、种内斗争种内互助、种间斗争、种内斗争 C种内斗争、种间斗争、种内互助种内斗争、种间斗争、种内互助 D种间斗争、种内斗争、种内互助种间斗争、种内斗争、种内互助答案答案B请阅读课本P10讨论下列问题： 制作泡菜的流程？需要的原料？ 泡菜坛应具备的条件？如何检测泡菜坛是否合格？使用不合格泡菜坛有什么后果？ 盐水应该按什么比例配制才较好？为什么要将盐水煮沸后又冷却？加盐有何作用？哪些因素会导致泡菜腌制过程中的亚硝酸盐含量？测定原理及其步骤？结球甘蓝（简称甘蓝），别名洋白结球甘蓝（简称甘蓝），别名洋白菜、圆白菜、包心菜、莲花白菜等，菜、圆白菜、包心菜、莲花白菜等，在上海地区又叫卷心菜。在上海地区又叫卷心菜。 准备白菜、萝卜、准备白菜、萝卜、葱、辣椒、蒜等材葱、辣椒、蒜等材料。料。切好萝卜、葱、蒜泥、切好萝卜、葱、蒜泥、辣椒末等，准备往白菜辣椒末等，准备往白菜芯里放。芯里放。 白菜切成两半后，放在盐里白菜切成两半后，放在盐里( (水盐比水盐比：）一夜，第二天，用流动的水清）一夜，第二天，用流动的水清洗，再甩干水分。洗，再甩干水分。 用外层的白菜用外层的白菜叶子包好里面的，叶子包好里面的，放上一周。放上一周。 往盐腌过的白往盐腌过的白菜里添加第菜里添加第2 2项的项的材料，要均匀涂材料，要均匀涂抹。抹。 切开发酵的切开发酵的泡菜，放在盘泡菜，放在盘子里。子里。原料加工原料加工修整、洗涤、晾晒、修整、洗涤、晾晒、切分成条状或片状切分成条状或片状加调味加调味料装坛料装坛加盐加盐盐水盐水冷却冷却泡菜泡菜盐水盐水发酵发酵成品成品测亚硝酸盐含量测亚硝酸盐含量制作泡菜制作泡菜 测定亚硝酸盐含量的原理和比色的原理。测定亚硝酸盐含量的原理和比色的原理。 （2 2）重氮反应形成的产物与）重氮反应形成的产物与N N1 1萘基乙二胺结合形成紫红色染料。萘基乙二胺结合形成紫红色染料。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。以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。(也可使用比色仪也可使用比色仪)（1 1）在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮反应）在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮反应偶偶联联 用移液管吸取0.20ml、0.40ml、0.60ml、0.80ml、1.00ml、1.50ml亚硝酸钠溶液，分别置于50ml比色管中，再取1支比色管作为空白对照。 并分别加入2.0ml对氨基苯磺酸溶液，混匀，静置35分钟后， 再分别加入1.0ml N-1萘基乙二胺盐酸盐溶液，加蒸馏水至50ml，混匀，观察亚硝酸钠溶液颜色的梯度变化。提取剂：提取剂：分别称取50克氯化镉、氯化钡，溶解于1000ml蒸馏水中，用盐酸调节pH至1。氢氧化铝乳液和2.5mol/l的氢氧化钠溶液。 将3坛样品做好标记后，分别称取0.4千克泡菜，榨汁过滤得200ml汁液。取其中100 ml至500ml容量瓶中，加200ml蒸馏水、 100ml提取剂，混匀，再加入40ml氢氧化钠溶液，用蒸馏水定容至500ml后，立即过滤。将60ml滤液转移至100ml容量瓶中，加入氢氧化铝（吸附脱色）乳液，定容至100ml，过滤。吸取40ml透明澄清的滤液，转移到50ml比色管中，将比色管做好标记。按步骤2的方法分别加入对氨基苯磺酸溶液和N-1萘基乙二胺盐酸盐溶液，并定容至50ml，混匀，静置15分钟。无机大分子颗粒吸附有机杂质的原理和方法。无机大分子颗粒吸附有机杂质的原理和方法。 提取剂：提取剂：氯化镉和氯化钡作为提取剂的氯化镉和氯化钡作为提取剂的作用是提取样品处理液中的大分子有机杂质，作用是提取样品处理液中的大分子有机杂质，增加亚硝酸盐溶解度增加亚硝酸盐溶解度（1）提取剂在配制时为什么要加入浓盐酸调节）提取剂在配制时为什么要加入浓盐酸调节PH至至1？（2）为什么需要用处理样品与提取剂在摇床上）为什么需要用处理样品与提取剂在摇床上振荡提取振荡提取1小时？小时？防止形成氢氧化铝氢氧化铬沉淀防止形成氢氧化铝氢氧化铬沉淀为使沉淀沉在容器底部为使沉淀沉在容器底部 （3）为什么振荡后还需要加入氢氧化钠溶）为什么振荡后还需要加入氢氧化钠溶液？液？ 中和乳酸和其他酸中和乳酸和其他酸 （4）为什么加氢氧化铝？）为什么加氢氧化铝？ 氢氧化铝乳液：氢氧化铝乳液：吸附泡菜汁液中的杂质，吸附泡菜汁液中的杂质，使泡菜汁透明澄清，以便进行显色反应使泡菜汁透明澄清，以便进行显色反应 泡菜中的亚硝酸为什么会发生先上升后下降的泡菜中的亚硝酸为什么会发生先上升后下降的变化变化 这是因为，发酵初期，泡菜中的微生物繁殖这是因为，发酵初期，泡菜中的微生物繁殖很快，微生物将蔬菜中的硝酸盐还原成亚硝酸盐，很快，微生物将蔬菜中的硝酸盐还原成亚硝酸盐，如此同时，蔬菜中的酚类和维生素如此同时，蔬菜中的酚类和维生素C等物质也会将等物质也会将亚硝酸盐氧化，但总体来看，生成的亚硝酸盐大亚硝酸盐氧化，但总体来看，生成的亚硝酸盐大于被还原的亚硝酸盐，因此，随着发酵时间的进于被还原的亚硝酸盐，因此，随着发酵时间的进行，亚硝酸盐的含量会逐渐上升。随着微生物代行，亚硝酸盐的含量会逐渐上升。随着微生物代谢活动的持续，氧气被消耗殆尽，泡菜坛中的环谢活动的持续，氧气被消耗殆尽，泡菜坛中的环境不利于除乳酸菌以外的其他微生物的生长。与境不利于除乳酸菌以外的其他微生物的生长。与此同时，蔬菜中的硝酸盐含量由于被氧化而减少，此同时，蔬菜中的硝酸盐含量由于被氧化而减少，因此，亚硝酸盐的含量会逐渐下降并趋于一个相因此，亚硝酸盐的含量会逐渐下降并趋于一个相对稳定的数值。对稳定的数值。 泡菜中的亚硝酸为什么会发生先上升后下降的变化泡菜中的亚硝酸为什么会发生先上升后下降的变化? 亚硝酸盐含量升高的原因是亚硝酸盐含量升高的原因是 蔬菜组织蔬菜组织和细菌内的硝酸还原酶的活性增强，将硝和细菌内的硝酸还原酶的活性增强，将硝酸盐还原为亚硝酸酸盐还原为亚硝酸 。 亚硝酸盐含量降低的原因是亚硝酸盐含量降低的原因是 蔬菜组织和蔬菜组织和细菌内的硝酸还原酶的活性减弱，硝酸盐细菌内的硝酸还原酶的活性减弱，硝酸盐还原减少还原减少 招可降低泡菜中亚硝酸盐含量：招可降低泡菜中亚硝酸盐含量： 一是腌酸菜时放点维生素一是腌酸菜时放点维生素C或防腐剂苯或防腐剂苯甲酸，甲酸，推荐量为推荐量为1公斤蔬菜加入维生素公斤蔬菜加入维生素C400毫克或苯甲酸毫克或苯甲酸50毫克，其阻断率不毫克，其阻断率不但可达但可达8095，还可使腌制食品不，还可使腌制食品不长霉菌、不易变质、无酸腐异味，另外，长霉菌、不易变质、无酸腐异味，另外，还可视个人口味加入大蒜、辣椒、生姜还可视个人口味加入大蒜、辣椒、生姜等佐料，大蒜素已被证实可以抑制胃中等佐料，大蒜素已被证实可以抑制胃中的硝酸盐还原菌，使胃内的亚硝酸盐明的硝酸盐还原菌，使胃内的亚硝酸盐明显降低；显降低； 二是做泡菜的原料要新鲜，盐要放够量，二是做泡菜的原料要新鲜，盐要放够量，要腌透，腌制过程不要碰到水或油，避要腌透，腌制过程不要碰到水或油，避免污染。免污染。 三是吃泡菜时千万不能图新鲜，要保证腌三是吃泡菜时千万不能图新鲜，要保证腌制时间，切勿过早食用制时间，切勿过早食用。根据有关实验表。根据有关实验表明，蔬菜在腌制的天后亚硝酸盐含量逐明，蔬菜在腌制的天后亚硝酸盐含量逐渐升高，天后达到最高峰，天后渐升高，天后达到最高峰，天后开始缓慢衰减，开始缓慢衰减，20天后基本消失，因此，天后基本消失，因此，只要泡菜腌制的时间超过一个月，亚硝酸只要泡菜腌制的时间超过一个月，亚硝酸盐的含量就可控制在安全的食用范围内。盐的含量就可控制在安全的食用范围内。 四是要注意挑选腌制蔬菜的品种，多选择四是要注意挑选腌制蔬菜的品种，多选择那些肉质坚实，耐贮藏，不怕压、挤的品那些肉质坚实，耐贮藏，不怕压、挤的品种，种，如白萝卜、红萝卜、大头菜、大蒜、如白萝卜、红萝卜、大头菜、大蒜、芥菜、白菜、豆角等，有些蔬菜含水分很芥菜、白菜、豆角等，有些蔬菜含水分很多，怕挤怕压，容易腐烂，如西红柿、生多，怕挤怕压，容易腐烂，如西红柿、生菜等就不宜腌制；还有一些蔬菜含有大量菜等就不宜腌制；还有一些蔬菜含有大量纤维素亦应少用，如韭菜一经腌制易出水纤维素亦应少用，如韭菜一经腌制易出水分，风味不佳。分，风味不佳。 泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化发酵发酵时期时期乳酸菌乳酸菌乳酸乳酸亚硝酸盐亚硝酸盐发酵发酵初期初期少少(有有O2乳酸乳酸菌活动受抑制菌活动受抑制)少少增加增加(硝酸盐还原硝酸盐还原菌的作用菌的作用)发酵发酵中期中期最多最多(乳酸抑乳酸抑制其它菌活动制其它菌活动)积累、增积累、增多、多、pH下下降降下降下降(硝酸盐还原硝酸盐还原菌受抑制，部分菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解亚硝酸盐被分解)发酵发酵后期后期减少减少(乳酸继乳酸继续积累，续积累，pH继续下降，抑继续下降，抑制其活动制其活动)继续增多，继续增多，pH继续下继续下降降下降至相对稳定下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被硝酸盐还原菌被完全抑制完全抑制)过程过程问题问题参考答案或目的参考答案或目的制作泡制作泡菜阶段菜阶段制作泡菜时选择的材料制作泡菜时选择的材料有何要求？有何要求？白色或浅色的蔬菜，如白白色或浅色的蔬菜，如白萝卜、圆白菜等，以避免萝卜、圆白菜等，以避免比色时造成颜色干扰比色时造成颜色干扰为什么要将水浇开冷却为什么要将水浇开冷却后再制作泡菜？后再制作泡菜？除去水中的细菌和氧气除去水中的细菌和氧气用水封的目的是什么？用水封的目的是什么？不让空气进入，创造一个封不让空气进入，创造一个封闭无氧的环境闭无氧的环境 除杂除杂阶段阶段配制提取剂时为什么要配制提取剂时为什么要加入浓盐酸调节加入浓盐酸调节PHPH至至1 1？防止镉离子和钡离子形成防止镉离子和钡离子形成氢氧化镉和氢氧化钡沉淀氢氧化镉和氢氧化钡沉淀为什么需要用处理样品为什么需要用处理样品与提取剂在摇床上振荡与提取剂在摇床上振荡提取提取1 1小时？小时？通过静电吸附将镉离子和通过静电吸附将镉离子和钡离子大量地吸附在泡菜钡离子大量地吸附在泡菜的碎片上的碎片上为什么振荡后还需要加为什么振荡后还需要加入氢氧化钠溶液？入氢氧化钠溶液？进一步吸附泡菜液汁中的进一步吸附泡菜液汁中的泡菜碎片，使泡菜汁澄清透明泡菜碎片，使泡菜汁澄清透明 比较果酒、果醋、腐乳、泡菜制作的原理、过程及条件比较果酒、果醋、腐乳、泡菜制作的原理、过程及条件菌种及菌种及其生活其生活方式方式重要反应重要反应发酵条件发酵条件操作提示操作提示果果酒酒酵母酵母菌菌(兼兼性厌性厌氧型氧型) C6H12O62C2H5OH+2CO2温度：温度：1825 ；最适温度为最适温度为20；pH:5.06.0,呈酸呈酸性；氧气：先期性；氧气：先期通通O2，然后控制，然后控制无无O2 材料的材料的选择与选择与处理；处理；防止发防止发酵液被酵液被污染；污染；控制好控制好发酵条发酵条件件果果醋醋醋酸醋酸菌菌(好好氧型氧型) 糖源充足、氧糖源充足、氧气充足：糖气充足：糖醋酸；糖源不醋酸；糖源不足：乙醇足：乙醇乙乙醛醛醋酸醋酸温度：温度：3035 ；氧气充足氧气充足 酶、无氧酶、无氧菌种菌种及其及其生活生活方式方式重要反应重要反应发酵条件发酵条件操作提操作提示示腐腐乳乳毛霉毛霉(需氧需氧型型) 蛋白质蛋白质（蛋白酶）（蛋白酶）多肽、氨基酸多肽、氨基酸脂肪脂肪（脂肪酶）（脂肪酶）甘油、脂肪酸甘油、脂肪酸温度为温度为1518，此温度，此温度不适于细菌、不适于细菌、酵母菌和曲霉酵母菌和曲霉的生长的生长控制好控制好材料的材料的用量；用量；防止杂防止杂菌污染菌污染 泡泡菜菜乳酸乳酸菌菌(厌厌氧型氧型)C6H12O6 2C2H5O3NO-2+对氨基苯磺对氨基苯磺酸酸（H+）反应物）反应物反应物反应物+N-1-萘基乙萘基乙二胺盐酸盐二胺盐酸盐玫瑰玫瑰红色染料红色染料防杂菌污染；防杂菌污染；密封严密密封严密泡菜坛泡菜坛的选择；的选择；腌制的腌制的条件；条件；测定亚测定亚硝酸盐硝酸盐含量的含量的操作操作酵母菌，酵母菌，真菌，兼真菌，兼性厌氧性厌氧醋酸菌，醋酸菌，细菌，好细菌，好氧菌氧菌毛霉，真毛霉，真菌，菌，兼性兼性厌氧厌氧乳酸菌，细乳酸菌，细菌，厌氧菌菌，厌氧菌酵母菌的酵母菌的无氧呼吸无氧呼吸产生酒精产生酒精2020无氧无氧重铬酸钾重铬酸钾与其反应与其反应呈灰绿色呈灰绿色醋酸菌的醋酸菌的有氧呼吸有氧呼吸产生醋酸产生醋酸30353035通入氧气通入氧气品尝、品尝、pHpH试纸试纸检测检测毛霉产生毛霉产生蛋白酶和蛋白酶和脂肪酶脂肪酶15151818接接种，酒精含种，酒精含量控制在量控制在1212左右左右乳酸菌无乳酸菌无氧呼吸产氧呼吸产生乳酸生乳酸常温，无常温，无氧条件氧条件