1、第第 12 课时课时 食品加工过程中产生的有害物质的测定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 P6263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。 一一、乳酸菌的特点和亚硝酸盐的性质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
2、者的 特点。 1乳酸菌 (1)生物学特征 单细胞的原核生物。 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。 增殖方式：分裂生殖。 分布：空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道等。 (2)代谢特点 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。 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 诱发高铁
3、血红蛋白症。 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的致癌物质亚硝胺。 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
4、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
5、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/kg C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 0.30.6 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 0.30.6 3 二二、泡菜
6、制作的实验设计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 41)，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
7、)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
8、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 3.53.8。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
9、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 选择的泡菜坛要有很好的气密性；加入蔬菜后要注入盐水并没过全部菜料；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
10、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
11、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 41 的比例配制盐水 B按照清水与盐的质量比为 51 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 41，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
12、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。 三三、检测亚硝酸盐的含量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 萘胺溶液按 11 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 10 mmol/L亚硝酸钠溶液： 精确称取0.69 g
13、亚硝酸钠， 用蒸馏水在容量瓶内定容到1 000 mL。 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 mol/L、40 mol/L、60 mol/L、80 mol/L、120 mol/L、160 mol/L 标准亚硝酸钠溶液。 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 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
14、10 mL 蒸馏水，取上清液，测定 OD 值。 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： AB 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。 BC 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 34 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
15、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 0.15 4 天 0.60 0.20 0.80 7 天 0.20 0.10 0.60 10 天 0.10 0.05 0.20 14 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
16、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。 (2)亚硝酸盐的含量
17、和 pH 有何关系？ 答案 pH 直接反映的是乳酸菌的繁殖生长情况。pH 很快降下来说明乳酸菌生长旺盛，产生 的乳酸多，酸性环境形成的早，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。反之，则亚硝酸盐生成速度快且生成量大。 归纳总结 (1)正确腌渍、食用泡菜的方法 保证腌渍蔬菜和所用用具的干净，减少其他微生物的污染。 合理选用腌渍温度、糖度、酸度、盐度和厌氧程度控制有利于乳酸菌的生长环境。 (2)安全食用泡菜的方法 避开亚硝酸盐高峰期食用。 适量食用，不与热肉制品同时食用或混合烹调食用。 在食用泡菜时，适量增加新鲜蔬菜和水果的摄取。 5关于亚硝酸盐的测定，下列说
18、法不正确的是( ) A可以用亚硝酸钠配制标准浓度溶液 B不同浓度的溶液 OD 值不同 C发酵过程中，发酵液的 pH 开始时下降的越快，说明乳酸菌的活性越弱 D发酵过程中，亚硝酸盐的含量先上升后下降 答案 C 解析 发酵过程中，发酵液的 pH 开始时下降的越快，说明乳酸产生的越多，乳酸菌的活性 越强。 6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 答案 B 解析 显色反应是指在盐酸酸化条
19、件下，亚硝酸盐能与显色液反应生成红色化合物，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。 一题多变 分光光度计的测定原理是什么？ 答案 当一束波长一定的平行单色光，通过液层厚度一定的均匀有色溶液时，溶液的吸光度 与溶液的浓度呈正比关系。 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
20、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。 1要使泡菜制作成功，最主要的条件是( ) A无氧环境 B有氧环境 C加盐 D加香辛料 答案 A 解析 泡菜制作过程的发酵主要是乳酸菌进行的无氧发酵，产生的乳酸使得泡菜清香脆嫩， 酸咸可口，所以关键是创造一个无氧条件。 2关于泡菜的腌渍和食用的叙述不正确的是( ) A食用泡菜要避开亚硝酸盐含量的高峰期 B发酵时加入白糖的目的是为乳酸菌的快速繁殖提供能量 C发酵过程中，只有高浓度的食盐能抑制有害菌的繁殖 D发酵过程中，要保持泡菜坛的水
21、槽内始终有水 答案 C 解析 食用泡菜要避开亚硝酸盐含量的高峰期，以减少危害；发酵时加入白糖的目的是为乳 酸菌的快速繁殖提供能量，让乳酸菌快速繁殖产生乳酸抑制有害微生物；发酵过程中，一方 面高浓度的食盐能抑制有害菌的繁殖， 另一方面， 乳酸菌产生的乳酸也能抑制微生物的繁殖； 发酵中，要保持泡菜坛的水槽内始终有水，以提供发酵需要的无氧环境。 3人们利用某些微生物制作食品时，需要分析微生物的特点，控制微生物的发酵条件。下列 与此有关的各项内容都正确的是( ) 选项 A B C D 食品 果酒 果醋 腐乳 泡菜 主要 微生物 酵母菌 醋酸菌 毛霉 醋酸菌 制作装 置或操 作步骤 答案 B 4如图为泡
22、菜腌渍过程中亚硝酸盐含量变化曲线，其中正确的是( ) 答案 C 解析 自然界中，亚硝酸盐分布广泛，没有腌渍的蔬菜中也含有一定量的亚硝酸盐，在腌渍 几天后，泡菜中的亚硝酸盐的含量达到最高峰，但随着腌渍时间延长，乳酸菌大量繁殖产生 乳酸抑制硝酸盐还原菌的繁殖，致使泡菜中亚硝酸盐含量下降。 5有关膳食中的亚硝酸盐对人体健康的影响，下列说法正确的是( ) A膳食中的亚硝酸盐在人体内会随尿液全部排出 B亚硝酸盐在人体内积累有致癌作用 C亚硝酸盐只有在特定条件下才会转变成致癌物质 D亚硝酸盐对人体健康不会有任何影响 答案 C 解析 研究表明膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，当人体摄入量达到某一数值后才
23、 会致病。亚硝酸盐绝大部分随尿液排出体外，其本身无致癌作用，但在特定条件下会转变成 致癌物质。 6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_。 (2)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 _ _。 (3)泡菜的制作方法
24、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 _ _。 答案 (1)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 (2)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 (3)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，导致泡菜变质 解析 (1)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，故制作泡菜时宜选择新鲜蔬菜。 (2)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)乳酸菌为厌氧型微生物，若泡菜坛密封不严或杂菌污染均会导致泡菜腐烂变质。