2019_2020学年高二苏教版生物选修一课件：2.2 测定发酵食品中的特定成分

第二章　发酵技术实践
第6课时　测定发酵食品中的特定成分
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1.学会用比色法测定泡菜中亚硝酸盐含量的变化。

2.学会测定泡菜中有益物质的含量，指导合理膳食、均衡营养等。

重难点击
尝试用比色法测定泡菜中亚硝酸盐的含量。

内容索引
一、泡菜制作
二、测定泡菜中亚硝酸盐的含量
三、测定发酵食品中的维生素C的含量
当堂检测
一、泡菜制作
1.乳酸菌的生物学特征
(1)分类：从分类学上多属于链球菌属、
属、 属等。

(2)分布：广泛分布于 等。

(3)代谢方式：。

只有在 条件下才能进行乳酸发酵。

(4)应用：畜牧业上制造 ，日常生活中腌制泡菜等。

基础梳理
双歧杆菌乳酸杆菌空气、土壤、植物体表异养厌氧型厌氧青贮饲料
(1)准备容器并配制泡菜液：用清水清洗制作泡菜的容器并晾干。

用____
加适量的 和 配制泡菜液。

可在泡菜液中添加调料，以形成独特的风味。

(2)加工蔬菜：将洗净的新鲜蔬菜切成 ，沥干或晾干待用。

2.
泡菜制作流程
冷却的沸水盐糖条状、片状或块状
(3)制作泡菜：将加工好的蔬菜装入瓶中，压紧，注入制备好的泡菜液至
刚好
，密封容器，置于阴凉处自然发酵 。

(4)封坛发酵：盖上泡菜坛盖子，在坛盖边沿的 中注满水进行密封发
酵。

发酵时间受
的影响。

浸没原料7～10 天水槽温度
问题探究
阅读下列材料，探究问题：
泡菜发酵过程中，乳酸菌、杂菌及乳酸含量的变化规律
材料1　发酵初期：蔬菜刚入坛时，其表面带入的微生物，主要以不抗酸的大肠杆菌和酵母菌较为活跃，发酵产物为乳酸、乙醇、醋酸和二氧化碳等。

此时泡菜液的含酸量约为0.3%～0.4%，是泡菜初熟阶段，其菜质咸而不酸、有生味。

材料2　发酵中期：由于初期乳酸发酵使乳酸不断积累，pH下降，无氧状态形成，乳酸菌开始活跃，这时乳酸的积累量可以达到0.6%～0.8%，pH为3.5～3.8。

大肠杆菌、腐生菌、酵母菌、霉菌的活动受到抑制。

这一期间为泡菜完全成熟阶段，泡菜有酸味且清香。

材料3　发酵后期：乳酸含量继续增加，可达1.0%以上。

当乳酸含量达到1.2%以上时，乳酸菌的活性受到抑制，发酵速度逐渐变缓甚至停止。

此阶段泡菜酸度过高，风味不协调。

1.泡菜发酵原理
(1)试写出泡菜发酵过程反应式。

答案　C6H12O6 2C3H6O3＋能量。

(2)乳酸菌常用于制作酸奶，为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶？答案　酸奶的制作依靠的是乳酸菌的发酵作用。

抗生素能够杀死或抑制乳酸菌的生长，因此含有抗生素的牛奶不能发酵。

答案
(3)发酵初期发酵坛的水槽内会间歇性有气泡冒出，试分析气泡产生的原因。

为什么泡菜坛内有时会长一层白膜？
答案　气泡的产生是由于酵母菌等微生物进行细胞呼吸产生的CO2。

形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。

酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面氧气含量也很丰富，适合酵母菌繁殖。

(4)在坐标系中画出乳酸菌、乳酸含量的“变化”曲线。

答案　如图所示
2.发酵条件的控制
(1)为什么在泡菜制作过程中要保持无氧环境？
答案　制作泡菜所用的菌种是乳酸菌，乳酸菌是一种厌氧菌，只有在无氧环境中才会进行乳酸发酵。

(2)如何制造泡菜制作中的“无氧环境”？
答案　①选择的泡菜坛要有很好的气密性；
②加入蔬菜后要注入盐水并没过全部菜料；
③盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。

(3)制作泡菜往往要加入一些白酒，加入白酒有什么作用？
答案　白酒可抑制泡菜表面杂菌的生长，它也是一种调味剂，可增加醇香感。

归纳总结
泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸含量的变化
时期乳酸菌乳酸
初期少(有氧气，乳酸菌活动受抑制)少
中期最多(乳酸抑制其他菌活动)增多，pH下降
后期减少(乳酸继续积累，pH继续下降，
抑制自身活动)
继续增多，pH继续下降
变化曲线
拓展应用
1.下列关于乳酸菌的叙述，不正确的是
A.乳酸菌的种类很多，常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌
B.乳酸菌在自然界中分布广泛，空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内均有分布
C.乳酸菌是兼性厌氧型微生物
D.乳酸菌可将葡萄糖分解成丙酮酸，再在酶的作用下还原成乳酸
解析　乳酸菌在自然界中分布很广泛，种类很多，常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌，它属于严格厌氧型的原核生物。

2.在泡菜的制作过程中，下列叙述不正确的是
A.按照清水与盐的质量比为4∶1的比例配制盐水
B.按照清水与盐的质量比为5∶1的比例配制盐水
C.盐水入坛前要煮沸冷却，以防污染
D.在坛盖边沿的水槽中要注满水，以保证坛内的无氧环境
方法技巧
发酵过程中杂菌的控制方法
(1)泡菜坛的密闭性及灭菌。

(2)蔬菜的清洗可以防止杂菌繁殖。

(3)食盐的用量合适可以控制杂菌的繁殖。

(4)调味料也具有抑菌的作用。

(5)泡菜盐水的浸泡提供的无氧环境为乳酸菌的繁殖提供条件，同时又能抑制好氧菌繁殖。

二、测定泡菜中亚硝酸盐的含量
基础梳理
1.亚硝酸盐的常识及作用
(1)物理性质：
色粉末，易溶于 。

(2)应用：用于生产各种染料，也作为防冻剂使用，常称为“
”。

(3)分布：广泛存在于自然环境中，在食物中都可以检测出一定量的亚硝酸盐，在食品加工过程中也会产生亚硝酸盐。

(4)对人体的影响：亚硝酸盐进入血液后，能将正常携带氧的低铁血红蛋白氧化为 ，使其失去携带氧气的能力，导致组织细胞缺氧，
出现亚硝酸盐中毒现象。

食品是人体摄入亚硝酸盐的主要来源。

白水工业用盐高铁血红蛋白
2.亚硝酸盐含量的测定原理
样品经过沉淀蛋白质、去除脂肪后，在弱酸性条件下亚硝酸盐与对氨基苯磺酸重氮化后，再与盐酸萘乙二胺形成 色化合物。

色泽深浅在一定范围内与亚硝酸盐含量成正比，可与 比较
并确定样品中亚硝酸盐含量。

玫瑰红系列亚硝酸盐标准显色液
3.操作过程(1)测定步骤
配制试剂 ↓①硼砂饱和溶液
②亚铁氰化钾溶液
③乙酸锌溶液
④对氨基苯磺酸溶液
⑤盐酸萘乙二胺溶液
⑥亚硝酸钠的标准溶液
⑦亚硝酸钠标准使用液
对泡菜样品进行测定前处理
↓
测定样品中的亚硝酸盐含量
↓
与亚硝酸钠标准显色液进行比对：比较样品液和亚硝酸钠标准显色液的
颜色，可粗略地确定样品中的亚硝酸
钠含量
(2)测定实验中所用各种试剂、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盐酸调节pH成酸性
③盐酸萘乙二胺与重氮化反应的产物结合，生成玫瑰红色化合物，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氢氧化钠中和过多的盐酸，营造碱性环境
⑦氢氧化铝作为吸附剂，使泡菜滤液脱色，变澄清
⑧蒸馏水作为溶剂
问题探究
1.亚硝酸盐含量的变化
某同学在泡菜腌制过程中每3～4天测一次亚硝酸盐的含量，其结果如下表：
泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化(mg/kg)
坛号
亚硝酸盐含量
123腌制天数
封坛前0.150.150.15
4天0.600.200.80
7天0.200.100.60
10天0.100.050.20
(1)在下图中绘出1号坛泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化图。

答案　如图所示
(2)结合曲线和表中数据分析亚硝酸盐含量变化的原因。

答案　泡菜在开始腌制时，坛内环境有利于杂菌的繁殖(包括一些硝酸盐还原菌)，这些细菌可以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，对硝酸盐还原菌产生一定的抑制作用，使其生长繁殖受到影响，同时形成的亚硝酸盐又被分解，因而亚硝酸盐含量下降。

(3)日常生活中不能吃存放时间长、变质蔬菜的原因是什么？
答案　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.亚硝酸盐含量的测定
(1)制备样品处理液时，最后向试管中加入氢氧化铝乳液，过滤后变得透明澄清，试分析氢氧化铝的作用。

答案　氢氧化铝能够吸附样品液中的杂质，使过滤液透明澄清，防止干扰显色反应。

(2)如果样品液显色后，目测比色时发现与标准显色液的浓度不吻合怎么办？答案　如果不吻合，应在已知浓度范围内，改变浓度梯度，进一步配制标准显色液。

拓展应用
3.下列关于测定亚硝酸盐含量原理的叙述，不正确的是
A.亚硝酸盐经一定方式显色反应后呈玫瑰红色
B.显色反应后亚硝酸盐的理化性质没有发生改变
C.不同浓度的亚硝酸盐显色深浅不同
D.样品液显色后，通过与已知浓度的标准显色液比色，可大致估算出样品液中亚硝酸盐的含量
解析　显色反应是指在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，再与盐酸萘乙二胺结合形成玫瑰红色染料，所以理化性质发生了改变，故A项正确，B项错误。

不同浓度的亚硝酸盐显色深浅不同，因此可以通过与标准显色液比较，大致估算待测液中亚硝酸盐的含量，故C、D项正确。

解析　制备样品处理液时加入氢氧化铝乳液的目的是吸附样品滤液中的色素等杂质，使滤液变得澄清透明，以便使后续的显色反应更明显。

4.下列关于测定亚硝酸盐含量的操作中，错误的是
A.质量浓度为4 g/L 的对氨基苯磺酸溶液呈酸性
B.对氨基苯磺酸溶液和盐酸萘乙二胺溶液应避光保存
C.质量浓度为5 μg/mL 的亚硝酸钠溶液应保持弱碱性环境
D.制备样品处理液时加入氢氧化铝乳液的目的是中和氢氧化钠答案
解析
拓展延伸
检测过程中应注意的问题
(1)标准显色液、样品处理液的制备中计量要精确。

(2)测定亚硝酸盐含量的操作中，注意每次取样要用洗净的筷子、小匙，专人专用，专人清洗。

取样后迅速封坛，防止泡菜被污染。

(3)在实验过程中，应比较不同时期亚硝酸盐含量的变化及其对泡菜质量的影响。

(4)比色后，如果发现样品液与标准液浓度不吻合，还应在已知浓度范围内，改变浓度梯度，进一步配制标准显色液，重新比色。

三、测定发酵食品中的维生素C的含量
基础梳理
1.维生素C 的有关知识
(1)地位：维生素C 又称 ，是人体不可缺少的一种水溶性维生素。

(2)功能：①促进人体的生长发育。

②增强人体对疾病的抵抗能力。

③增强肝脏的解毒能力。

④还能维持牙齿、骨骼、血管和肌肉等的正常功能。

(3)缺乏症： 。

(4)来源：必须从 中摄取。

(5)分布：广泛存在于新鲜的
和
中。

抗坏血酸坏血病食物水果蔬菜
2.探究发酵食品中维生素C 含量的变化
(1)测定原理
维生素C 是一种强
，它能将蓝色的 溶液还原成 。

(2)测定过程
待测样品的制备过程→
→
结果。

还原剂2,6－二氯靛酚无色用2,6－二氯靛酚溶液进行测定
1.完善下图测定维生素C 的步骤，并回答下列问题：问题探究
结论：(1)不同食物中维生素C 不同。

(2)同种蔬菜因腌制时间长短不同泡菜中维生素C 含量有 。

2,6－二氯靛酚
体积
无色
含量差异
2.动物体内的维生素C有哪些来源？
答案　(1)来自食物，尤其是蔬菜和水果；
(2)利用葡萄糖代谢途径合成。

3.亚硝酸盐对人体的危害主要表现在哪些方面？维生素C可在一定程度上解除亚硝酸盐的危害，你能说出其中的道理吗？
答案　亚硝酸盐为强氧化剂，能够把血液中正常携氧的低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，从而导致缺氧性中毒症状。

与亚硝酸盐相反，维生素C是一种强还原剂，它可解除亚硝酸盐的危害，从而恢复血红蛋白的功能。

答案
归纳提升
(1)维生素C的三大作用
①抗毒作用。

常用于防治职业中毒，如铅、汞、砷和苯的慢性中毒。

②促进胶原蛋白和粘多糖的合成，维持软骨、牙质和骨的正常细胞间质，促进伤口愈合和降低微血管的通透性及脆性。

③促进抗体生成和增强白细胞对细菌的吞噬能力，增强机体的抵抗力。

(2)测定原理：染料2，6－二氯靛酚的颜色反应表现两种特性，一是取决于其氧化还原状态，氧化态为深蓝色，还原态变为无色；二是受其介质的酸碱度影响，在碱性溶液中呈深蓝色，在酸性介质中呈浅红色。

拓展应用
5.下列关于维生素C的作用及含量测定的相关叙述，不正确的是
A.维生素C是一种脂溶性维生素
B.维生素C可促进人体的生长发育，增强人体对疾病的抵抗能力
C.人体缺乏维生素C时会患坏血病
D.可用蓝色的2,6－二氯靛酚溶液滴定法检测蔬菜中维生素C 的含量
解析　维生素C是一种水溶性维生素。

解析
答案
一题多变
(1)在试管中是先加入蓝色的2,6－二氯靛酚溶液还是受检果汁？
答案　应先加入蓝色的2,6－二氯靛酚溶液，然后再滴加受检果汁，直到蓝色的2,6－二氯靛酚溶液变成无色为止。

(2)被检果汁最好是无色，请说明理由。

答案　由于滴加果汁的量是通过观察2,6－二氯靛酚溶液的颜色变化来确定的，如果果汁有一定的颜色会影响对颜色的观察，所以所用果汁最好是无色的。

课堂小结
对氨基苯磺酸
盐酸萘已二胺
还原剂
无色2,6－二氯靛酚
2,6－二氯靛酚
当堂检测
1.泡菜制作过程中，乳酸菌进行无氧呼吸是为了
√
A.获取乳酸
B.获取能量
C.氧化分解有机物
D.获取热能
解析　乳酸菌是厌氧菌，当发酵过程中，由于密闭不严使氧气进入，会使乳酸菌的生长繁殖受到抑制。

同时，由于氧气的进入，使其他好氧菌大量繁殖，导致泡菜腐烂。

2.某人利用乳酸菌制作泡菜，因操作不当泡菜腐烂。

下列原因中不正确的是(多选)
A.罐口密闭缺氧，抑制了乳酸菌的生长繁殖
B.罐口封闭不严，氧气抑制了乳酸菌的生长繁殖
C.罐口封闭不严，氧气抑制了其他腐生菌的生长繁殖
D.罐口封闭不严，促进了好氧腐生菌的生长繁殖√√
3.在测定果蔬中维生素C含量的实验中，维生素C 的作用是
A.氧化剂，能将蓝色的2,6－二氯靛酚溶液氧化成无色
B.氧化剂，能将无色的2,6－二氯靛酚溶液氧化成蓝色
C.还原剂，能将无色的2,6－二氯靛酚溶液还原成蓝色
√
D.还原剂，能将蓝色的2,6－二氯靛酚溶液还原成无色
解析　维生素C是强还原剂，2,6－二氯靛酚溶液是蓝色的，在维生素C的作用下，其蓝色可以褪去，用此原理可以检测果蔬中维生素C的含量。

4.下列相关叙述错误的是
A.维生素C是一种强还原剂
B.维生素C能将蓝色的2,6－二氯靛酚溶液还原成无色
√
C.维生素C能将无色的2,6－二氯靛酚溶液氧化成蓝色
D.泡菜发酵时间长短不同，维生素C含量有差异
解析　维生素C是一种强还原剂，可将蓝色的2,6－二氯靛酚溶液还原成无色，据此原理可检测蔬菜腌制过程中维生素C的含量。

5.泡菜是人们日常生活中比较喜欢食用的一种食品，但是泡菜中却含有亚硝酸盐。

某研究性学习小组的同学为了探究泡菜在发酵过程中不同食盐浓度和发酵时间对亚硝酸盐含量变化的影响，设计了相关实验进行研究。

请回答下面的问题：
(1)制作泡菜的原理是 ，制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜或其他原料，原因是 。

无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸亚硝酸盐的含量低解析　泡菜制作原理是在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸；与储存时间较久的蔬菜相比，新鲜蔬菜亚硝酸盐含量较低，故制作泡菜宜选择新鲜蔬菜。

(2)测定亚硝酸盐含量的实验原理是：在 条件下，亚硝酸盐与对氨
基苯磺酸发生
反应后，与盐酸萘乙二胺结合形成 色染料。

将显色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行目测比较，可以估测出泡菜中亚硝酸盐的含量。

弱酸性重氮化玫瑰红解析　亚硝酸盐含量的测定原理是在弱酸性条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与盐酸萘乙二胺结合形成玫瑰红色染料，将显色反应后的样品与标准样品比色，可估测泡菜中亚硝酸盐含量。

解析　图中曲线显示食盐质量分数为5%的泡菜中乳酸菌代谢活动最强，且亚硝酸盐含量下降最快。

(3)如图是该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。

根据此实验结果，你认为制作泡菜比
较适合的食盐浓度为 ；原因是_______________________________
_______________________________
____________________________________________。

5%食盐质量分数为5%的泡菜中亚硝酸盐含量变化最快，说明乳酸菌代谢最旺盛，且在发酵11 d 后亚硝酸盐含量降到最低值。