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.docx
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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
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=(m2×V1)/(m1×V2),
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
①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。
②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。
③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
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,还有其他物质,如乙醇、CO2等的发酵类型。
反应式:
C6H12O6
2C2H5OH+2CO2和C6H12O6
2C3H6O3。
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
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。
②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3.5~3.8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。
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
①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。
②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。
③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0.3~0.5g时,会引起中毒;当摄入总量达到3g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( )
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.①③B.②④ C.②③ D.①④
【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25min,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1cm的比色杯在550nm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 1 550(3)0 0.5 1.0 3.0 5.0 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0.6kg,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】 B
2.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】 A
3.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B.N-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】 D
4.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1cm的比色杯在550nm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】 B
5.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0.6kg,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)3~4 10
(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】 B
2.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】 B
3.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】 B
4.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】 B
5.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】 D
6.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】 A
7.关于亚硝酸盐定量计算公式[X1=(m2×V1)/(m1×V2)]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/kg
B.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μg
【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μg;V1为样品处理液总体积;V2为测定用样品液体积。
【答案】 D
8.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1∶4,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
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