2024-2025学年高中生物专题一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学案新人教版选修1

PAGE10-课题3制作泡菜并检测亚硝酸盐含量学习目标课程标准1．尝试制作泡菜并尝试用比色法测定泡菜中亚硝酸盐含量的改变。(重点和难点)2．说出泡菜制作过程中乳酸菌发酵的原理。3．关注食品平安问题。1．能利用乳酸菌制作泡菜；2．学会测定泡菜制作过程中亚硝酸盐含量改变的方法。自主学习·预习热身一、乳酸菌的特点1．生物学特征(1)__单__细胞的__原核__生物；(2)种类：__乳酸链球__菌和__乳酸杆__菌；(3)增殖方式：__分裂__生殖；(4)分布：空气、__土壤__、植物体表、人或动物的__肠道__等。2．代谢特点(1)代谢类型是__异养厌氧__型，在__无氧__条件下，能分解葡萄糖为__乳酸__，可用来生产泡菜和__酸奶__。(2)反应式：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))__2C3H6O3__(乳酸)。二、泡菜的制作流程1．原料加工选取__簇新__的蔬菜，进行__修整、洗涤、晾晒__，切分成__条状或片状__。2．配制盐水盐水按清水与盐的质量比为__4∶1__的比例配制好后__煮沸冷却__备用。3．装坛将经过预处理的簇新蔬菜混合匀称，装入坛内，装至__半坛__时，放入__蒜瓣__及__其他香辛料__等调味品，接着装至__八成满__，再缓缓注入配制好的__盐水__，使盐水没过__全部材料__，盖好坛盖。4．封坛发酵盖好坛盖。在坛盖边沿的__水槽__中注满__水__，以保证坛内乳酸菌发酵所需的__无氧__环境。在发酵过程中要留意常常向__水槽补充水__。发酵时间长短受室内__温度__的影响。5．成品。三、亚硝酸盐的性质1．理化特性：为白色粉末，易溶于水。2．分布：亚硝酸盐在蔬菜中的平均含量约为__2.4__mg/kg；咸菜中的平均含量为__7__mg/kg以上；而豆粉中的平均含量可达__10__mg/kg。3．危害：膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但是，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。4．在人体内的代谢特点：正常状况下亚硝酸盐可以__随尿排出__；只有在特定条件下(相宜的__pH__、__温度__和__肯定的微生物__作用)，才会转变为致癌物——__亚硝胺__。思索乳酸菌代谢类型为厌氧型，泡菜制作过程中哪些措施有利于为菌种供应厌氧环境？提示：盐水没过全部菜叶、泡菜坛水槽中注满水，均可为乳酸菌营造厌氧环境。┃┃活学巧练__■推断题1．日常生活中不能吃存放时间长、变质蔬菜的缘由是其内含的大量亚硝酸盐可致癌。(×)分析：存放时间长、变质的蔬菜中含有大量的亚硝酸盐，亚硝酸盐在特定的条件下会转变成亚硝胺，亚硝胺具有致癌作用，同时对动物具有致畸和致突变作用。2．加入“陈泡菜水”的作用是调味。(×)分析：加入“陈泡菜水”的目的是供应乳酸菌菌种。3．乳酸菌是严格厌氧菌，在有氧条件下其生存受抑制或死亡。(√)4．发酵过程中应定期测定亚硝酸盐的含量。(√)5．制作泡菜配制盐水时，清水与盐的质量比为1∶4。(×)分析：质量比应为4∶1。6．在碱性条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N—l—萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。(×)分析：该过程发生在盐酸酸化条件下，不是碱性条件下。新知解读·互动探究学问点乳酸菌发酵和亚硝酸盐┃┃要点归纳__■1．乳酸菌的形态及分布凡能发酵糖类生成乳酸的细菌称为乳酸菌，属原核生物。乳酸菌种类很多，常见的乳酸菌有乳酸链球菌(球状)、乳酸杆菌(杆状)。在自然界中分布广泛，空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内都有乳酸菌分布。繁殖快，以二分裂方式进行繁殖。乳酸菌耐盐，最适pH为5，为发酵中的先锋队。在酱油、酱类酿制，腌菜和泡菜的腌制，干酪、酸奶等乳制品的生产中，乳酸菌都起着主动作用。2．乳酸菌发酵的原理在无氧条件下，乳酸菌能将葡萄糖分解为乳酸。反应式：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C3H6O3＋能量3．亚硝酸盐(1)物理性质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(一般用作防腐剂)。(2)分布：在自然界中，亚硝酸盐分布广泛。据统计，蔬菜中亚硝酸盐的平均含量约为4mg/kg，咸菜中亚硝酸盐的平均含量在7mg/kg，而豆粉中的平均含量可达10mg/kg。(3)对人体的影响：膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但是，当人体摄入总量达到0.3～0.5g时，会中毒；当摄入总量达到3g时，会引起死亡。(4)要求标准：我国卫生标准规定，亚硝酸盐的残留量在肉制品中不得超过30mg/kg，酱腌菜中不得超过20mg/kg，而婴儿奶粉中不得超过2mg/kg。┃┃典例评析__■典例1关于亚硝酸盐的叙述，正确的是(C)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．亚硝酸盐在人体胃内易变成亚硝胺D．水煮的越久亚硝酸盐的含量越少[解析]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，亚硝酸盐浓度越大，含量不会削减。亚硝酸盐在食品生产中可作食品添加剂，但量多会使人中毒。亚硝酸盐在动物和人体胃的酸性环境中，在相关酶的催化作用下转变为亚硝胺。┃┃变式训练__■1．泡菜制作过程中，很多乳酸菌产生大量乳酸，共同抑制其他菌的生长，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(B)A．种内互助、种内斗争、种间竞争B．种内互助、种间竞争、种内斗争C．种内斗争、种间竞争、种内互助D．种间斗争、种内斗争、种内互助[解析]泡菜腌制初期，乳酸菌和其他杂菌并存，数量相对较少，这时乳酸菌之间存在种内互助，以抑制杂菌的生长，而和其他杂菌的关系是种间竞争，但是到发酵后期，其他杂菌被杀灭，大量乳酸菌繁殖，由于养分物质和空间资源有限，所以乳酸菌之间又转化为种内斗争。学问点泡菜制作过程┃┃要点归纳__■1．试验流程2．制作过程选择容器——应选择质地好、无裂纹、无砂眼、吸水良好、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛。选择原料——选择质地鲜嫩，肉丰富，无虫咬，无烂痕、斑点者为佳。香辛料：可选择辣椒、八角、桂皮、生姜、胡椒、花椒、蒜等。原料处理——将鲜菜修整、清洗、阳光下晾晒到菜表皮萎蔫时收起，切成条状或片状。配制盐水——根据清水与盐的质量比为4∶1的比例配制，并将盐水煮沸冷却。装坛——将经过预处理的簇新蔬菜混合匀称，装入泡菜坛中，装至半坛时放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，接着装至八成满，再缓缓注入配制好的盐水，使盐水没过全部材料，盖好坛盖。封坛——向坛盖边沿的水槽中注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境。成品——将封好的坛子，放在室温下20℃环境中约15天，便可制成嘹亮爽口的泡菜了。学问贴士①腌制过程要留意食盐用量：水盐质量比为4∶1，食盐用量过高，口味不佳，泡菜中亚硝酸盐含量过高；食盐用量过低，低于10%则会导致杂菌大量繁殖，泡菜腐败。②配制的盐水要煮沸冷却后运用，以有效杀灭水中的微生物及除去水中氧气，以利于乳酸菌发酵。┃┃典例评析__■典例2有关泡菜发酵过程中的叙述，正确的是(D)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．发酵过程中要常常补充水槽中的水[解析]泡菜制作过程中，随着泡菜发酵中产生的酸味，亚硝酸盐的含量也会渐渐下降；发酵过程中主要是乳酸菌的作用，还有酵母菌的发酵作用可以改善产品风味；发酵中的乳酸菌不分解蛋白质和果胶，可保持蔬菜脆嫩而不软化腐败；发酵过程中要常常补充水槽中的水，以保持坛内无氧状态。┃┃变式训练__■2．某人利用乳酸菌制作泡菜因操作不当泡菜腐烂。下列缘由中正确的是(B)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．②④C．②③ D．①④[解析]乳酸菌代谢所需的条件必需是无氧；泡菜腐烂证明有杂菌污染。学问点亚硝酸盐含量的测定┃┃要点归纳__■1．原理：在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N—1—萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料，将显色样品与已知浓度的标准液进行目测比较，大致估算出食品中亚硝酸盐的含量。2．亚硝酸盐含量测定流程图：eq\x(配制溶液)→eq\x(\a\al(制备标准,显色液))→eq\x(\a\al(制备样品,处理液))→eq\x(比色)3．制备样品处理液流程图：4．试验中所用试剂、药品及作用序号试剂、药品作用1对氨基苯磺酸与亚硝酸盐发生重氮化反应2盐酸调整pH成酸性、溶解对氨基苯磺酸3N－1－萘基乙二胺盐酸盐与重氮化反应的产物结合，生成玫瑰红色染料，作为测定亚硝酸盐含量的指示剂4硅胶干燥剂，用于干燥亚硝酸钠5干燥后的亚硝酸钠制备相应浓度的标准显色液6氯化镉、氯化钡作为亚硝酸盐的提取剂7氢氧化钠中和过多的盐酸和乳酸8氢氧化铝作为吸附剂，使泡菜滤液脱色，变澄清9蒸馏水作为溶剂┃┃典例评析__■典例3下列关于测定亚硝酸盐含量的操作，错误的是(D)A．质量浓度为4mg/mL的对氨基苯磺酸溶液呈酸性B．对氨基苯磺酸溶液和N－1－萘基乙二胺盐酸盐溶液，应避光保存C．质量浓度为5μg/mL的亚硝酸钠溶液应保持弱碱性环境D．制备样品处理液，加入氢氧化铝的目的是中和氢氧化钠[解析]对氨基苯磺酸溶液和N—1—萘基乙二胺盐酸盐溶液都呈酸性，为保证其稳定性，应低温密闭保存。亚硝酸钠标准液配料过程中应保持弱碱性环境以免形成亚硝酸挥发；制备样品处理液，加入氢氧化铝的目的是使滤液中色素脱色，使滤液变得无色透亮。┃┃变式训练__■3．下列有关泡菜的制作和亚硝酸盐含量的测定试验的叙述，正确的是(B)A．将簇新蔬菜与煮沸冷却的盐水(盐和清水的质量比为1∶4)混匀装瓶B．发酵过程中始终要保持密封状态，泡菜坛盖边沿的水槽中要始终装满水C．在酸性条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应形成玫瑰红色沉淀D．随发酵进行，亚硝酸盐含量渐渐增加，用比色法可进行亚硝酸盐含量的测定[解析]泡菜制作中应先加蔬菜，再加盐水，且盐与水的比例为1∶4，A错误；由于乳酸菌的严格厌氧，因此发酵过程始终要保持密封状态，泡菜坛盖边沿的水槽中要始终装满水，B正确；在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N－1－萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料，C错误；随发酵的进行，亚硝酸盐含量先渐渐增加，而后又渐渐降低，用比色法可进行亚硝酸盐含量的测定，D错误。指引迷津·拨云见日1．泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量的改变泡菜坛中的亚硝酸盐含量改变为：在腌制后的第4天，三只泡菜坛中亚硝酸盐的含量达到最高峰，而第10天泡菜坛中的亚硝酸盐含量起先明显下降。这可能是由于泡菜在起先腌制时，坛内环境有利于杂种细菌的繁殖(包括一些硝酸盐还原菌)，这些细菌可促进硝酸盐还原为亚硝酸盐。但随着腌制时间的延长，乳酸菌大量繁殖，产生乳酸，对硝酸盐还原菌产生抑制作用，使其生长繁殖受影响，加上泡菜中含有大量抗突变或抗癌物质，如维生素C，能阻断亚硝酸盐及亚硝胺合成，致使泡菜中亚硝酸盐含量下降。亚硝酸盐的含量改变趋势如图：2．泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的改变乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期少(有O2，乳酸菌活动受抑制)少增加(硝酸盐还原菌的作用)发酵中期最多(乳酸抑制杂菌活动)积累、增多、pH下降下降(硝酸盐还原菌活动受抑制，部分亚硝酸盐被氧化)发酵后期削减(乳酸接着积累，pH接着下降，抑制乳酸菌活动)接着增多，pH接着下降相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)曲线模型学问贴士(1)泡菜腌制胜利的关键：营造无氧环境。(2)检测指标：乳酸的含量。(3)泡菜成熟期：乳酸含量为0.6%～0.8%，风味、品质最好。(4)亚硝酸盐使人体中毒原理：亚硝酸盐是一种强氧化剂，会导致红细胞内的低价铁血红蛋白被氧化成高价铁血红蛋白，使血红蛋白失去携带氧气的实力，导致缺氧性中毒症状。(5)亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的。典例4请利用相关的学问回答下列问题：(1)制作泡菜时，所用盐水需煮沸，其目的是__杀灭杂菌(除去氧气)__。为了缩短制作时间，可在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入少量陈泡菜液的作用是__增加乳酸菌数量__。(2)泡菜发酵过程中会产生多种酸，其中主要的是乳酸，还有少量的亚硝酸。从起先制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜液渐渐变酸。这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是__乳酸菌数量增多，杂菌数量削减__，缘由是__乳酸菌产生了乳酸抑制了其它杂菌的生长__。[解析](1)高温煮沸具有消毒杀菌作用，所以为了防止盐水中微生物的污染，需先煮沸。陈泡菜液中含有乳酸菌，因此向冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液能够增加乳酸菌数量。(2)由于乳酸菌产生了乳酸，其比杂菌更耐酸，所以随着酸性增加，乳酸菌数量增多，杂菌数量削减。核心素养·技能培优案例下面是有关食醋和泡菜制作的试验。请回答：(1)食醋可以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__糊精__(填中间产物)，然后进一步分解成葡萄糖，这一过程可用__碘液(或KI—I2溶液)__(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。其次步：用__酵母__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缘由是__发酵过程中会产生大量CO2，若密闭，使瓶内压力上升而可能引起爆裂__。第三步：用__醋酸__菌将乙醇转化成乙酸，这一过程__须要消耗__氧气。(2)泡菜发酵过程中，会产生多种酸，其中主要是__乳酸(或有机酸)___，还有少量的亚硝酸。对亚硝酸盐的定量测定可以用__比色__法，因为亚硝酸盐与对氨基苯磺酸的反应产物能与N—l—萘基乙二胺盐酸盐结合，形成__玫瑰红__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__作为比照__。(一般是与已知浓度的标准显色液对比)[思维过程]1．制作果酒和果醋的试验流程示意图醋酸制作：首先在无氧条件下进行酒精发酵产生乙醇，再在有氧条件下进行醋酸发酵产生醋酸。2．回顾泡菜的制作过程，理清：(1)乳酸菌发酵的实质及场所；(2)影响亚硝酸盐含量的因素；(3)乳酸菌与其他杂菌的关系。[解析](1)大米经蒸熟、冷却后加入淀粉酶(淀粉酶必需冷却后加入，因为酶的催化活性受温度的影响)，大米的主要成分是淀粉，在淀粉酶催化作用下，分解成糊精(主要含麦芽糖等)，这一过程可用碘液(或KI—I2溶液)来检测反应的状况。酵母菌将葡萄糖转化成乙醇的过程中产生CO2，随反应的进行，发酵瓶中CO2渐渐增多，若密闭，瓶内压力上升，可能引起裂开，所以不要完全密闭。醋酸菌是好氧型细菌，在将乙醇转化成乙酸的过程中消耗氧气。(2)泡菜发酵过程离不开乳酸菌，其产生的酸主要是乳酸和少量的亚硝酸。亚硝酸盐总量达到0.3～0.5g时就会引起人中毒，必需对泡菜中的亚硝酸盐含量进行测定。其测定方法可用比色法。[方法技巧]几种发酵技术的比较果酒和果醋的制作腐乳的制作制作泡菜并检测亚硝酸盐含量制作原理果酒：酵母菌的无氧呼吸果醋：醋酸菌的有氧呼吸毛霉可产生蛋白酶、脂肪酶乳酸菌的无氧呼吸；在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N—1—萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料有关反应式果酒