◎長沙市稻田中學(xué) 李宸瑞 盧思曉 徐思睿

本期點評專家

黃新階正高級教師，特級教師，全國優(yōu)秀教師，中國化學(xué)會2017年度基礎(chǔ)化學(xué)獎獲得者，湖北省首批十大名師，教育部第三批國培計劃專家?guī)鞂＜遥啾谑小笆虚L杯”青少年科技創(chuàng)新大賽評審專家。

一、發(fā)現(xiàn)問題

泡菜是為了有利于長時間保存而經(jīng)過發(fā)酵的蔬菜。它含有活性乳酸桿菌、維生素和鈣、磷等礦物質(zhì)，以及人體所需的十余種氨基酸，味道獨特，入口爽脆。

我們仨都喜歡吃泡菜，但家長不讓我們多吃，說對身體不好。因為在腌制過程中，泡菜里面的微生物在代謝時會產(chǎn)生亞硝酸鹽，有致癌作用。

能不能想辦法降低泡菜中的亞硝酸鹽含量，使得泡菜更安全呢？在老師的指導(dǎo)下，我們查找資料。

二、研究資料

我們了解到目前控制泡菜中亞硝酸鹽含量的方法有不少，在泡菜中添加中草藥是近年出現(xiàn)的一種新方法，研究指出某些中藥可以有效降低泡菜中的亞硝酸鹽含量。

烏梅是一味中藥，含有多種有機酸，其中的醇提取物和水提取物對大腸桿菌和金色葡萄球菌的生長均有抑制作用。

將烏梅加入泡菜中，烏梅能否通過產(chǎn)生酸抑制微生物生長，從而降低泡菜中亞硝酸鹽的含量呢？帶著這個問題，我們進行探究。

三、準備材料

（一）制備烏梅水煎液

稱取40 g烏梅放入200 mL燒杯中，每次用其5倍量的蒸餾水浸泡30分鐘，之后蓋上玻璃皿蓋煎煮，每次煎煮30分鐘，煎煮3次。每次煎煮完后用4層紗布過濾，完成3次過濾后將濾液混合，加熱濃縮至1000 mL，滅菌處理，制得4%烏梅水煎液。接著，用同樣的方法制得6%烏梅水煎液、8%烏梅水煎液、10%烏梅水煎液。

（二）制作泡菜

我們將1000 g白菜洗凈瀝干切碎后平均分成5份，每份200 g，分別放入5個滅菌處理的發(fā)酵罐中，往其中4個發(fā)酵罐分別加入4%烏梅水煎液、6%烏梅水煎液、8%烏梅水煎液、10%烏梅水煎液，再加入40 g白糖、40 g鹽和0.2 g乳酸桿菌（川秀牌乳酸桿菌泡菜發(fā)酵粉），混合均勻，放進培養(yǎng)箱30 ℃自然發(fā)酵，分別設(shè)定為4%烏梅水煎液組、6%烏梅水煎液組、8%烏梅水煎液組、10%烏梅水煎液組。剩下的1個發(fā)酵罐中不加烏梅水煎液，改加冷開水1000 mL，作為對照組。

四、實驗過程

（一）烏梅對泡菜液pH值的影響

我們在泡菜發(fā)酵第2、4、6、8、10、12天取泡菜液測pH值，結(jié)果見表1。

表1 泡菜液的pH值變化

結(jié)果分析：加入烏梅后，泡菜液的pH值明顯降低，且烏梅含量越多，pH值下降得越多。因為烏梅含多種有機酸，能降低泡菜液的pH值。

隨著時間增加，各烏梅水煎液組的pH值變化趨勢大體相同。對照組的pH值由3.706下降到3.546，大概與泡菜液中的乳酸桿菌增多有關(guān)。

（二）烏梅對細菌菌落總數(shù)和乳酸桿菌菌落總數(shù)的影響

1.實驗操作

我們用移液槍取1 mL泡菜液加入滅菌離心管中，加入9 mL生理鹽水混勻，稀釋倍數(shù)為10倍，再取此稀釋倍數(shù)的樣品1 mL，加入另一支離心管中與9 mL生理鹽水混合，這時稀釋倍數(shù)為102。后續(xù)按此操作方法持續(xù)稀釋泡菜液，直至稀釋倍數(shù)為109。吸取50 uL各濃度的稀釋液滴加在固體培養(yǎng)基（牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基和MRS培養(yǎng)基）上，用涂布棒涂抹均勻，再放入37 ℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)24小時。

24小時后，將培養(yǎng)皿取出來。我們觀察牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上的菌落，選擇菌落數(shù)為30～300的稀釋平板來計細菌菌落總數(shù)。觀察MRS培養(yǎng)基上的菌落，計乳酸桿菌數(shù)，挑取菌落進行革蘭氏染色，做菌種鑒定。

2.測量數(shù)據(jù)

牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上的菌落較光滑濕潤、透明，質(zhì)地黏稠，小而突起，符合細菌菌落特征。我們每2天測一次細菌菌落總數(shù)，測定結(jié)果見表2。

表2 細菌菌落總數(shù)（取對數(shù)值）變化情況

結(jié)果分析：烏梅水煎液對泡菜液中的細菌生長有明顯抑制作用，推測烏梅中的有機酸降低了泡菜液的pH值，能抑制細菌生長，與前面所測泡菜液pH值的變化結(jié)果一致。4%烏梅水煎液組和對照組的細菌菌落總數(shù)下降最明顯。

圖1 牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（左）和MRS培養(yǎng)基上細菌培養(yǎng)圖

MRS培養(yǎng)基上的菌落更光滑濕潤，邊緣整齊，凸起，呈乳白色，符合乳酸桿菌的菌落特征。其革蘭氏染色呈藍紫色，為G+的桿狀細菌，過氧化氫酶檢測陰性，可初步確定菌落為乳酸桿菌。我們每兩天測一次乳酸桿菌數(shù)，測定結(jié)果見表3。

表3 乳酸桿菌菌落總數(shù)（取對數(shù)值）變化情況

結(jié)果分析：對照組乳酸桿菌的數(shù)量隨著發(fā)酵時間的增加，呈下降趨勢。烏梅水煎液組乳酸桿菌的數(shù)量整體呈上升趨勢，說明烏梅水煎液能有效促進泡菜液中乳酸桿菌的生長，使泡菜的營養(yǎng)價值大大增加。

（三）烏梅對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響

我們從實驗組和對照組各取5 g白菜樣品，用研缽研磨成漿，加入15 mL蒸餾水混合，漿液用濾紙過濾。

根據(jù)購買的試劑盒說明配顯色劑，試劑3∶試劑4∶試劑5=2.5∶1∶1。

取3根干凈的塑料離心管，根據(jù)試劑盒說明，依次加入蒸餾水、10-5mmol/mL亞硝酸鈉、樣品、試劑1、試劑2，混勻后靜置10分鐘，3500 r/min離心10分鐘，添加上清液和顯色劑，混勻，15分鐘后用分光光度計進行比色分析，空白管調(diào)零，546 nm波長測定各管吸光度值。各添加劑的添加量見表4。

表4 各添加劑的添加量

我們每兩天取一次泡菜樣品，將測得的吸光度值等數(shù)據(jù)代入亞硝酸鹽含量的計算公式，計算得到實驗組和對照組泡菜樣品的亞硝酸鹽含量，具體數(shù)值見表5。

表5 各組亞硝酸鹽的含量

結(jié)果分析：各組的亞硝酸鹽含量都在下降，烏梅水煎液組的亞硝酸鹽含量明顯低于對照組。發(fā)酵初期，8%烏梅水煎液組效果最好；發(fā)酵末期,4%烏梅水煎液組效果最好。

五、口感對比

泡菜制成后，我們將泡菜樣品取出來逐一品嘗，并進行了評價。大家一致認為4%烏梅水煎液發(fā)酵的泡菜口感最佳，酸甜爽脆，并帶有烏梅特有的香味，比對照組味道濃郁。其他烏梅水煎液組的泡菜已經(jīng)軟爛，口感不佳，可能與泡菜液的pH值過低有關(guān)。

圖2 發(fā)酵第12天的泡菜

六、結(jié)論

烏梅水煎液可能是通過降低泡菜液的pH值，促進發(fā)酵過程中益生菌的生長，增加乳酸桿菌的數(shù)量，從而抑制有害細菌生長來快速降低泡菜中的亞硝酸鹽含量。

4%烏梅水煎液能快速降低發(fā)酵過程中泡菜液的亞硝酸鹽含量（6天左右接近國家食品安全水平），有效增加乳酸桿菌的數(shù)量，且對細菌總數(shù)影響不大，制成的泡菜口感爽脆，故4%烏梅水煎液是制作白菜泡菜的理想添加劑。

（指導(dǎo)老師：谷招娣 龔磊 鄒海榮）

專家點評

檢索知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)有研究薄荷、乳酸桿菌、食醋、石榴皮多酚、蘆薈汁、花椒、菇渣基質(zhì)、蒜、姜、蔥、辣椒、茶多酚、維生素C和中草藥對泡菜中亞硝酸鹽含量影響的文獻，沒有研究烏梅輔料的，說明該研究具有創(chuàng)新性。

亞硝酸鹽能與氨基酸、胺等物質(zhì)反應(yīng)生成致癌物亞硝胺。作者定量研究烏梅對泡菜腌制過程中亞硝酸鹽含量影響及作用機制，找到降低泡菜中亞硝酸鹽含量的有效新方法，體現(xiàn)了作者的社會責任感和研究能力，方法科學(xué)，成果實用，難能可貴。

泡菜腌制過程中生化反應(yīng)異常復(fù)雜。泡菜發(fā)酵條件和方法、外界物理條件及添加合適的輔料（抗氧化劑）等因素都會影響亞硝酸鹽的形成。建議和泡菜廠家合作研究，力爭把成果運用在生產(chǎn)中。