高中生物第3章食品加工技术第12课时食品加工过程中产生的有害物质的测定同步备课教学案北师大选修1

第12课时食品加工过程中产生的有害物质的测定[学习导航] 1.阅读教材P60、P63内容，掌握乳酸菌及亚硝酸盐的相关知识。

2.结合教材P60～62内容，学习制作泡菜并测定亚硝酸盐含量的变化。

3.结合教材P62～63内容，概述比色法的测定原理及亚硝酸盐标准曲线的制作方法。

[重难点击] 1.分析泡菜制作过程中产生亚硝酸盐的原因及亚硝酸盐含量变化的影响因素。

2.概述比色法的测定原理及亚硝酸盐标准曲线的制作方法。

一、乳酸菌的特点和亚硝酸盐的性质泡菜的制作离不开乳酸菌的作用，泡菜制作中会产生有害的亚硝酸盐，因此要先了解二者的特点。

1.乳酸菌(1)生物学特征①单细胞的原核生物。

②种类：乳酸菌不是一种生物，而是一类生物，其中常见的有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：C6H12O6―→2C3H6O3(乳酸)。

2.亚硝酸盐(1)理化特性：为白色粉末，易溶于水。

(2)应用：在食品生产中用作食品添加剂。

(3)腌菜中亚硝酸盐的来源：生产中使用化肥不当使硝酸盐在蔬菜体内积累，在腌渍蔬菜的过程中有害微生物将其还原为亚硝酸盐。

(4)亚硝酸盐的危害①诱发高铁血红蛋白症。

②在一定条件下，亚硝酸盐与微生物对蔬菜和肉类食物中的蛋白质、多肽、氨基酸的降解作用会产生胺类物质，在一定条件下与亚硝酸盐合成较强致癌物质亚硝胺。

1.泡菜制作过程中乳酸菌的来源？答案蔬菜自然带入。

2.蔬菜带有大肠杆菌等一些有害微生物，泡菜制作过程中，哪些因素可以抑制有害细菌的生长？答案加入一定浓度的食盐可以抑制有害微生物的生长，乳酸菌的繁殖产生的乳酸进一步抑制有害细菌的生长。

3.为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶？答案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。

归纳总结有些蔬菜，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。

1.下列关于乳酸菌的叙述中，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.它在自然界中分布广泛，空气、土壤、植物体表、人和动物的肠道内均有C.一个泡菜坛里的所有乳酸菌构成一个种群D.乳酸菌是严格厌氧微生物答案 C解析乳酸菌种类繁多，常见种类有乳酸链球菌和乳酸杆菌，除此之外还有50多种，在自然界的分布非常广泛，但所有乳酸菌都有一个共同特征，即在厌氧条件下将糖类转化为乳酸。

一个泡菜坛里的乳酸菌不一定是同种，所以不能构成一个种群。

2.下列关于亚硝酸盐的叙述，错误的是( )A.亚硝酸盐为白色粉末，易溶于水B.亚硝酸盐分布广泛，其中蔬菜中亚硝酸盐的平均含量约为4 mg/kgC.咸菜中亚硝酸盐的平均含量在7 mg/kg以上，所以尽量少吃咸菜D.亚硝酸盐不会危害人体健康，并且还具有防腐作用，所以在食品中应多加些以延长食品的保质期答案 D解析亚硝酸盐具有防腐作用。

但是，当人体摄入的亚硝酸盐总量达到0.3～0.6 g时，会中毒；当摄入总量达到3 g时，会引起死亡。

一题多变当人体摄入亚硝酸盐总量达到________g时，会引起中毒；当摄入总量达到________g时，会引起死亡。

答案0.3～0.6 3二、泡菜制作的实验设计请根据泡菜制作的流程分析：1.实验原理泡菜主要是利用蔬菜自然带入的乳酸菌，在厌氧条件下进行乳酸发酵制成的。

在泡菜制作过程中加入一定浓度的食盐可以抑制有害微生物的生长。

发酵中，产生的乳酸会进一步抑制有害细菌的生长繁殖。

2.材料准备(1)选择泡菜坛：标准是火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好，否则容易引起蔬菜腐烂。

(2)选择原料：质地鲜嫩、无虫咬、无烂痕斑点。

3.制作过程(1)冲盐卤：取一定量的清水，加入适量的食盐和白糖(清水和盐质量比约为4∶1)，并将盐水煮开后冷却备用。

(2)原料处理：将新鲜蔬菜预先清洗、晾晒，然后切成块状，晾干。

(3)装坛：将预处理的新鲜蔬菜混匀后装入坛中至满，加盐卤至淹没蔬菜。

同时加入适量的香辛料调味。

(4)封坛发酵：盖上泡菜坛盖子，在坛盖边沿的水槽中注满水进行密封发酵。

将封好的坛子，放在室温环境约15天，便可制成爽口的泡菜。

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)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。

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3.泡菜制作过程中，下列对不同时期泡菜坛中乳酸菌含量的叙述，正确的是( )A.制作泡菜初期并无乳酸菌的存在B.腌制过程中乳酸菌含量会逐渐增多并达到最高峰，然后下降C.腌制后期乳酸菌含量会急剧下降D.腌制的全过程乳酸菌的含量不变，活性不同答案 B解析泡菜的制作是利用蔬菜表面的乳酸菌的代谢，将糖类转化成乳酸，因此发酵初期就有乳酸菌存在；由于发酵条件的变化，乳酸菌大量繁殖，达到一定量后由于酸度过大，乳酸菌数量会下降。

4.在泡菜的制作过程中，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答案 B解析泡菜的制作依靠的是乳酸菌的无氧呼吸；制作时要防止污染，以防泡菜腐败变质，清水与盐的质量比为4∶1，若食盐量不足，也易造成细菌大量繁殖。

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。

三、检测亚硝酸盐的含量亚硝酸盐含量超标的泡菜对人体是有害的，因此在制作泡菜时要检测亚硝酸盐的含量。

1.实验原理亚硝酸盐在盐酸酸化的条件下能与显色液(质量分数为0.33%的对氨基苯磺酸溶液和质量分数为0.05%的α－萘胺溶液按1∶1的体积比混合)反应生成红色化合物，通过分光光度计测定待测液的吸光度(OD值)，再和标准浓度溶液的吸光度进行对比，计算样品中亚硝酸盐的含量。

2.操作过程(1)绘制标准曲线①10 mmol/L亚硝酸钠溶液：精确称取0.69 g亚硝酸钠，用蒸馏水在容量瓶内定容到1 000 mL。

②分别取10 mmol/L亚硝酸钠溶液2 mL、4 mL、6 mL、8 mL、12 mL、16 mL，用蒸馏水在容量瓶内定容到1 000 mL，分别得到20 μmol/L、40 μmol/L、60 μmol/L、80 μmol/L、120 μmol/L、160 μmol/L标准亚硝酸钠溶液。

③利用分光光度计，在540 nm的波长下测定上述各浓度溶液的OD值，以浓度为横坐标，以OD值为纵坐标，绘制标准曲线。

(2)测定泡菜内亚硝酸盐的含量①自发酵之日起，连续10天取菜叶100 g，测pH，再将菜叶洗净后用研钵研碎，加入10 mL 蒸馏水，取上清液，测定OD值。

②根据标准曲线换算亚硝酸盐含量，记录实验数据。

3.结果分析(1)亚硝酸盐的含量与发酵时间的关系如图，请分析：①AB段：坛内环境有利于硝酸盐还原菌的繁殖，将硝酸盐还原为亚硝酸盐，曲线上升。

②BC段：由于乳酸菌的大量繁殖，产生乳酸，对硝酸盐还原菌产生抑制作用，同时形成的亚硝酸盐又被分解，曲线下降。

(2)请在下图中画出pH随发酵时间的变化曲线，并分析原因。

答案如图所示原因：乳酸菌发酵过程中产生乳酸，使发酵液的pH下降。

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)坛号亚硝酸盐含量腌制天数1 2 3封坛前0.15 0.15 0.154天0.60 0.20 0.807天0.20 0.10 0.6010天0.10 0.05 0.2014天0.10 0.05 0.20(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。

答案泡菜在开始腌渍时，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。

但随着腌渍时间的延长，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)硝酸盐含量和食盐浓度有何关系？答案亚硝酸盐含量和食盐浓度的关系：食盐浓度低，对硝酸还原菌的抑制作用小，硝酸还原菌的生长快，亚硝酸盐生成速度快且生成量大，出现的亚硝酸盐峰值的时间早且峰值高；食盐浓度大，对硝酸还原菌的抑制作用大，硝酸还原菌的生长慢，亚硝酸盐生成速度慢且生成量小。