生物技术实践-教学研讨(5)-果酒、果醋的制作及制作泡菜并检测亚硝酸盐含量-的教学组织

　　２００９年第４４卷第２期生物学通报

　　“生物技术实践”教学研讨（５）

　　“果酒、果醋的制作及制作泡菜

　　并检测亚硝酸盐含量”的教学组织

　　吴成军（人民教育出版社／课程教材研究所北京１０００８１）

　　中国图书分类号：Ｇ６３３．９１文献标识码：Ｃ

　　制作果酒、果醋及检测泡菜中亚硝酸盐的含２）酵母菌菌种的来源。成熟的葡萄表皮含有

　　大量的酵母菌．放久的葡萄散发出有酒味就是这

　　常生活有关的制作技术，难度并不大，又是学生喜个道理。实际上在市场上购买的葡萄其表面的酵

　　母菌与酿酒酵母差异较大，而且数量稀少．如果发

　　面谈谈其教学组织。酵时没有控制好杂菌的生长．制作的葡萄汁极容１果酒和果醋制作的教学组织易污染。因此．加大接种量使酵母菌形成种群优势１．１学习实验原理。比较２种实验菌的特点是保证实验成功的关键因素之一，但市场上很难

　　购买酿酒酵母，可用食品发酵的干酵母代替，因此，

　　发酵产生特定的产物．以下为制作过程中所需要在实验中可适当接种食品发酵的酵母菌．以保证的２种微生物的基本特点的比较。实验的成功。

　　酵母菌醋酸菌３）注意对容器进行消毒。由于发酵的时间比

　　生物类型单细胞真菌细菌（原核生物）较长。而葡萄表面的酵母菌较少。很难在短时间内需氧情况兼性厌氧型需氧型形成种群优势．容易被杂菌污染而腐败，因此。需适宜生长的温度１８－２５℃３０一３５℃要特别注意保持容器和葡萄汁的洁净。具体的操

　　生殖类型出芽生殖分裂生殖作是，葡萄不能用洗涤灵等化学洗涤剂清洗，以避上述表格中，需要重点注意的是需氧情况和免杀死酵母菌，容器应用清水或洗涤灵冲洗干净，温度控制。在制作果酒的过程中，酵母菌先进行有并用７５％的酒精擦试消毒，以减少杂菌的污染。氧呼吸，大量繁殖形成种群优势，然后进行无氧呼４）发酵过程中应选择塑料容器。塑料容器有吸产生酒精，因此，对氧气的控制十分关键。醋酸一定的伸缩度，可容纳一定的气体量．有利于放气菌是好氧型细菌，能将酒精氧化成醋酸。酵母菌与和避免被杂菌污染。塑料瓶中不能装满葡萄汁，应醋酸菌生长所需要的适宜温度相差较大，特别是留１／３左右的空间．有利于酵母菌有氧呼吸大量醋酸菌需要的温度比较高，因此．在酿酒的过程繁殖形成种群优势。当酵母菌消耗掉容器中的氧中，温度控制过高，酒就有可能变酸，这也就是常气后，开始进行无氧呼吸产生酒精，因此，一定要说的“酿酒不成变成醋”的原因。在发酵过程中盖好容器的盖子，使酵母菌进行无１．２注意操作步骤及细节果酒和果醋在发酵氧呼吸产生酒精。另外，要特别注意发酵初期对温过程中极容易因杂菌污染而腐败，因此，需要注意度的控制。此时由于酵母菌较少而杂菌可能较多。

　　容易发生腐败现象。

　　１）葡萄的选择和处理。实验时要选取无破损、５）醋酸菌菌种的来源。前期厌氧发酵产生酒

　　精时，并不是严格厌氧，因此有少量的醋酸菌存

　　留，当转入好氧发酵时，残存的醋酸菌会大量繁

　　殖。产生醋酸。同时，我们的实验条件并不是严格

　　无菌，通入的空气中会有一些醋酸菌被带到发酵液中大量繁殖．其他菌因不适应环境条件而被抑

　　万　方数据量．是高中阶段新的实验内容，由于学习的是与日欢的动手操作。因此，这些活动深受学生欢迎。下果酒、果醋的制作原理非常简单，都是利用微生物操作细节。无病虫害的葡萄，先用流水冲洗干净，再去除枝梗。然后以１：４的比例加水进行榨汁处理．此时得到的葡萄汁有较多的固形物（包括籽粒），可用消毒后的单层纱布过滤。得到滤液，这些滤液就可以装瓶发酵。

　　２４生物学通报２００９年第４４卷第２期

　　制。在工业生产中，醋的发酵要进行人工接种。另外．在实际操作时，由于菌株的量较少，可能需要很长的时间。为了缩短时间，可进行人工接种，具体的方法是，打开一瓶食醋或果醋，将其暴露在空气中．一段时间后，醋的表面就会形成一层薄膜（主要是醋酸菌）。可以用这层薄膜进行接种，这样可以明显缩短制作果醋的时间。

　　１．３

　　学生制作果醋。３～４周后，由学生展示实验成果、分析成败及评定成绩用时ｌ节课。另外，还应指定小组长在课下管理、观察和记录发酵情况。

　　２２．１

　　制作泡菜并检测亚硝酸盐的含量的教学组织理解实验原理制作泡菜的原理比较简单，

　　利用的是乳酸菌在无氧条件下发酵生成乳酸。但检测亚硝酸盐的原理和方法则复杂得多，见下表。

　　名

　　称

　　原理或方法

　　在盐酸酸化条件下．亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生

　　显色反应

　　重氮化反应生成重氮盐，重氮盐与Ｎ一１一萘基己二胺盐酸盐偶合形成玫瑰红色染料（见下网的反应式）

　　去杂反应

　　泡菜碎片和有机大分子

　　（人－Ｔ）比色

　　显色液巾亚硝酸盐的含量

　　将标准比色液与显色液（实验液）进行比较．以确定用氢氧化镉、氢氧化钡和氢氧化铝等无机颗粒吸附

　　课时安排及实施建议由于学生对制作葡

　　萄酒和苹果醋非常好奇，因此，教师可以事先制作好果酒和果醋，教学时展示给学生，以激发学生学习兴趣和制作欲望。

　　本课题可安排３课时，其中。自学和讲解及学生设计实验１课时：教师准备水果，学生准备发酵的仪器（可乐瓶、饮料瓶等），动手制作１课时。建议将学生分成不同的组，部分学生制作果酒，部分

　　Ｈ，Ｎ一鼢ｓ０３Ｈ＋２ＨＣｌ＋ＮａＮ畔％，ｓ．＜酗ｉＮＣｌ＋ＮａＣｌ，２Ｈ！ｏ

　　Ｈ’Ｎ

　　２．２

　　ｃＨ’咀ＮＨ罄舡Ｎｊ岈踮黪｝ｌ＝Ｎｃ｝｛ｐＭＨ缀恻《：洳。，Ｈ恺７嘞

　　尽管显色反应和人工比

　　致实验失败，为此，可在黑板上展示下面的流程图，供学生实验时参考。

　　操作步骤及说明

　　色容易理解，但学生对实验过程中的诸多步骤并不清楚，而且在实验过程中极容易操作失误而导

　　：菥霜疆运‘：

　　．嘤盟巷堕毒馥．差蟹置

　　吸附法进一步除去泡菜碎片

　　上面的实验步骤尽管看起来复杂，实际上原理和目的却很简单．即通过吸附法从泡菜汁中去除泡菜碎片和大分子有机物，使泡菜汁澄清透明，然后通过人工比色，以确定泡菜汁中亚硝酸盐的含量。然而．要去除泡菜汁中的泡菜碎片和大分子有机物并不是一件容易的事情，主要的障碍在于，一是小的碎片及悬浊颗粒极容易堵塞滤纸片的滤孔，导致过滤速度非常缓慢（一次过滤大约需要近１ｈ），上述流程中有３处使用了离心，其目的就在于加快过

　　滤速度；二是镉离子和钡离子通过静电吸附在泡菜碎片上的过程非常缓慢，必须通过长时间的振荡，效果才会明显，这就需要摇床．如果没有摇床则只能用手振荡，这就会增加了实验的困难。２．３教学建议

　　２．３．１骤

　　设置问题情景．帮助学生深入理解操作步

　　本实验的每一步操作因为有量化指标十分重

　　要。学生只有真正理解操作步骤的目的和意义．操作起来才能细心和耐心．因此，教师可通过问题的

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　　形式，引导学生深入理解，以下为部分问题。

　　过程

　　问

　　题

　　叁考答案或月的

　　白色或浅色的蔬菜．如闩萝ｈ、

　　制作泡菜时选择的材料有何要求？

　　制作泡菜阶段

　　为什么要将水烧开冷却后再制作泡菜？用水封的目的是什么？

　　无氧的环境

　　配制提取剂时为什么要加入浓盐酸调节ｐＨ至ｌ？

　　除杂阶段

　　为什么需要用处理样品与提取剂在摇床上振荡提取１ｈ？

　　为什么振荡后还需要加进一步吸附泡菜液汁中的泡菜人氢氧化钠溶液？

　　碎片．使泡菜汁澄清透明子大量地吸附在泡菜的碎片上通过静ｆ乜吸附将镉离子和钡离防止镉离子和钡离子形成氢氧化镉和氧氧化钡沉淀

　　不让空气进入，创造一个封闭除去水中的细菌和氧气颜色干扰

　　网一菜等，以避免比色时造成

　　现。食盐浓度为３％的泡菜中亚硝酸盐含量总体上是３坛泡菜中最高的：食盐浓度为５％的泡菜中亚硝酸盐含量变化最快．其最高值是３坛中最高的，当亚硝酸盐降到最低值时，也是３坛泡菜中最低的：而食盐浓度为７％的泡菜中亚硝酸盐含量变化不大，一直处于较低的数值。这可能与食盐对微生物生长的抑制作用有关。２．３．３课时安排及实施建议

　　本实验最大的难

　　点是实验时间长．实验操作复杂，不可能所有的操作都由学生在课堂上完成，因此，只需要安排一些关键的实验步骤，让学生学会实验仪器的操作，深人理解实验原理和方法即可达到学习目标。以下为课时分配。教师提前３ｄ制作好３坛泡菜（食盐浓度分别是３％、５％、７％）；教材中的文本的学习安排ｌ课时：第２课时讨论实验方案和制作泡菜，此时的制作泡菜由教师带领学生在课堂上演示完成；第３、４课时（可连排或临时换课完成）可将教师提前制作好的泡菜拿出供学生进行实验．教师和学生的实验步骤如下。

　　实验步骤配制溶液

　　实验内容

　　完成说明

　　本处实验由教师提前配制好，也

　　２．３．２引导学生设计对比实验

　　泡菜中的亚硝

　　酸盐含量受很多因素的影响，在本实验中，可探讨食盐浓度和发酵时间对泡菜中亚硝酸盐含量的影响。食盐浓度影响乳酸菌及其他细菌的繁殖．发酵时间不同。产生亚硝酸盐的含量不同。为此．可将食盐浓度设置为３％、５％和７％３个对比实验．然后在不同的时间里测定泡菜中的亚硝酸盐的含量。以下是笔者和学生以白萝ｂ和圆白菜为实验材料，经过１３ｄ的严格实验所得到的数据（图中的百分比为食盐浓度．表格中的数据为亚硝酸盐的浓度，单位为ｍｇ／ｋｇ，发酵温度为１３—１５℃）。

　　①显色试剂；②提取剂；③氢氧化铝乳液

　　制作相当于１斗ｇ、２斗ｇ、

　　３

　　ｌａ－ｇ、４

　　ｌａ．ｇ、５

　　可由兴趣小组的学生帮助教师配制好

　　本处操作由学生在课堂上完成．能较好地培养学生熟悉操作移液管等实验仪器的能力

　　制备标准

　　Ｉ．ｔ，ｇ、６斗ｇ、

　　７

　　显色液

　　Ｍ的亚硝酸盐溶液，

　　并进行显色反应

　　制备

　　通过吸附法去除泡菜汁中泡菜碎片和大分子有机物的过程

　　本处可分成３组（３组分别处理３种不同食盐浓度的泡菜）。由学生全部在课堂上完成

　　比色得到的数据做进一步的处

　　比色

　　的浓度

　　量的数据．也可使用色谱仪测量

　　确定样品中的亚硝酸盐

　　理．才能得到样品中亚硝酸盐含

　　＋３％＋５％

　　样品处理液

　　＋７％

　　十３％１．５＋５％１．２

　　第３天第５天第７天第９天第１１天第１３天

　　３．５

　　５．５

　　３．８

　　４

　　３．５１．８１．６

　　３．４１．２１．５

　　３．３１．２１．２

　　结果和

　　对数据进行分析

　　结论

　　由教师和学生共同完成

　　＋７％０．５

　　２１．８

　　２．４实验中其他问题探讨以下是学生经常问

　　从上面的曲线图中可以看出，泡菜中亚硝酸盐含量在发酵刚刚开始的时候都处于上升趋势．在第５天或者第７天的时候会达到一个最高值，之后就会慢慢下降。在发酵时间达到第１３天左右的时候下降到一个相对比较稳定的数值．达到了动态平衡。

　　对比不同食盐浓度的泡菜中亚硝酸盐含量发

　　到的２个问题．也是教学中无法回避的问题，现作简单介绍。

　　２．４．１

　　如何确定泡菜中亚硝酸的浓度人工比

　　色只能确定测试液中亚硝酸盐的浓度，还不足以得出最初样品中的亚硝酸盐的浓度，因此，需要经过一系列的数据处理，下图是根据实验步骤中的

　　数据进行的计算。

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　　生物学通报

　　２００９年第４４卷第２期

　　“精子和卵子的发生”的教学设计与实践

　　石虹梅

　　中国图书分类号：Ｇ６３３．９１

　　１

　　（江苏省苏州巾学江苏苏州

　　２１５００７）

　　文献标识码：Ｃ

　　教材分析

　　专题３胚胎工程包括“体内受精和早期胚胎发

　　学会建立知识结构模型．从中领悟到成功的乐趣。２教学目标

　　２．１

　　育”、“体外受精和早期胚胎培养”、“胚胎工程的应用及前景”３节。“体内受精和早期胚胎发育”这部分内容是胚胎工程的理论基础，也是学习本专题的钥匙。它包括３部分的内容：精子和卵子的发生、受精、胚胎发育。把它分为２个课时完成教学，即精子和卵子的发生１课时．受精和胚胎发育ｌ课时。

　　关于哺乳动物精子和卵细胞的形成过程，学生在必修２的“减数分裂”一节中已经学习过，但它主要强调的是“减数分裂”过程。选修３的这部分内容则主要介绍哺乳动物精子和卵细胞的整个发生过程．两者既有共同点。又有不同点。因此，应把这２部分知识有机地结合起来，让学生在获得哺乳动物精子与卵子发生过程的知识的同时，通过自主学习，

　　知识目标

　　简述哺乳动物精子和卵子的发

　　生；说出精子的变形；举例说出哺乳动物精子和卵子发生的相同点和不同点。２．２能力目标

　　在“卵子的发生”学习过程中，初

　　步学会建立家畜卵子发生和成熟的知识结构模型：在小组交流“卵子发生和成熟的知识结构模型”的过程中，初步学会用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点。

　　２．３情感、态度和价值观目标初步形成生物体的结构与功能相统一的观点：培养乐于学习生物科学的态度。

　　３教学难点与重点

　　“精子的发生”过程比较简单，且在必修２中

　　ｅ写吧石峪ｅ写也石世石世石℃乒＾＃备。宕亡名吧石吨石吨石№石Ｎ哆乱吕穹ｅ石世石吧石屯塌Ⅵ手＾竽爷ｅ写吧石Ⅵ石Ｙ石屯石Ｎ哆＾ｇ｝ｅ宕也石世石也石＼！手＾ｇ爷ｅ君也名吨石吨石世石世石世名世石世石＼ｇ｝

　　少，因此．亚硝酸盐的含量会逐渐下降并趋于一个相对稳定的数值。３实验和教学体会

　　果酒和果醋的制作相对简单，在制作过程中只需要注意卫生和温度的控制．就比较容易成功．

　　如测试液与标准比色液中的３斗ｇ相当，则亚硝酸盐的含量为：３／１

　　０００／０．００９６＝３．１２５

　　果酒的制作过程中还需要及时放气，这２项制作活动学生都能够很好地完成。制作的积极性也非常高。除在实验室中制作外，还有部分学生在家里也制作葡萄酒，而且成功的学生还比较多。

　　学生在初中就已经学过和尝试过制作泡菜．因此。制作泡菜不是实验的重点。通过检测亚硝酸盐的含量的实验，能够很好地训练学生对容量瓶、移液管等仪器的使用，同时理解分析化学对实验数据获取的重要性，是实验的重点，但这部分内容难度较大。部分操作能力较差的学生很难独立完成，需要教师悉心指导。

　　主要参考文献

　　１

　　ｍｇ／ｋｇ。需

　　要说明的是。由于操作上存在误差，上述数据的处理也存在误差。

　　２．４．２泡菜中的亚硝酸为什么会发生先上升后下降的变化

　　这是因为，发酵初期，泡菜中的微生

　　物繁殖很快，微生物将蔬菜中的硝酸盐还原成亚硝酸盐，如此同时，蔬菜中的酚类和维生素Ｃ等物质也会将亚硝酸盐氧化，但总体来看，生成的亚硝酸盐大于被还原的亚硝酸盐，因此，随着发酵时间的进行．亚硝酸盐的含量会逐渐上升。随着微生物代谢活动的持续，氧气被消耗殆尽，泡菜坛中的环境不利于除乳酸菌以外的其他微生物的生长。与此同时。蔬菜中的硝酸盐含量由于被氧化而减

　　吴成军．食盐浓度和发酵时间对泡菜中亚硝酸盐含量影响．生物学教学。２００６．３．

　　（Ｅ—ｍａｉｌ：ｗｕｓｉｒ００１＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ）

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