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

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。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。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)乳酸发酵同型乳酸发酵：发酵产物中只有乳酸的发酵类型。反应式：C6H12O62C3H6O3。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：C6H12O62C2H5OH2CO2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。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3.53.8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。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。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。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0.30.5 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()罐口密闭缺氧，抑制了乳酸菌的生长繁殖罐口封闭不严，氧气抑制了乳酸菌的生长繁殖罐口封闭不严，氧气抑制了其他腐生菌的生长和繁殖罐口封闭不严，促进了需氧腐生菌的生长和繁殖A BCD【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1550(3)00.51.03.05.0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DNAD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】B2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】A3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 BN-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】D4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】B5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)3410(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】B2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】B3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】B4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】B5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】D6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】A7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/kgB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g【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g；V1为样品处理液总体积；V2为测定用样品液体积。【答案】D8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14，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