跨学科实践活动
真实情境中的问题解决,通常需要综合运用科学、工程学和数学等学科的概念、方法和思想,设计方案并付诸实施,以寻求科学问题的答案或制造相关产品。
发酵食品的制作可以运用传统的发酵技术来完成,发酵食品的改良需要好的创意,运用多学科的知识和方法,从发酵的条件控制、装置的改进、食材的选择等方面不断尝试。
活动一制作泡菜并检测亚硝酸盐含量的变化
依据乳酸菌的分布、代谢所需的环境条件、营养来源和产物等相关知识,选择或设计便于消毒和密封的恰当容器,依据个人对食品的喜好选择相应的蔬菜和配料,按照发酵技术的操作规范和程序制作泡菜,测定泡菜的亚硝酸盐浓度,分析亚硝酸盐浓度与原料、腌制方式、时间等因素的关系。
活动名称 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量的变化
涉及学科 内容说明 【生物学】 (1)乳酸菌等微生物在食品生产方面具有广泛应用。 (2)食品安全对人体健康至关重要,良好的饮食习惯对人体健康有积极的影响。 【化学】亚硝酸盐易溶于水,可使用试纸或试剂对其含量进行检测。 【数学】 利用自变量和因变量的数值可在平面直角坐标系内绘制曲线图。一定时间范围内亚硝酸盐含量的变化情况可视作一组变量。 【跨学科】 (1)尺度、比例和数量:制作泡菜时,需要根据容器的大小考虑材料的用量,材料、调料的种类及比例会影响泡菜的口感。 (2)稳定与变化:发酵初期,发酵液中各类细菌的数量及氧气含量变化导致亚硝酸盐和乳酸含量的变化;发酵进行到一定程度,发酵液中乳酸、亚硝酸盐等物质的含量趋于稳定。
活动任务 以小组为单位讨论并确定泡菜制作及亚硝酸盐含量检测的方案,明确分工;展示、交流成果并评价;针对问题提出改进措施,进一步完善设计方案。(泡菜制作和亚硝酸盐含量检测、记录、整理分析数据在课下进行)
活动目标 【生命观念】依据乳酸菌的代谢特点,解释传统发酵技术的原理。 【探究实践】应用发酵技术制作泡菜,控制发酵条件,保证泡菜品质,提高动手实践能力。 【科学思维】检测泡菜发酵过程中的亚硝酸盐含量,记录数据并建立数学模型,分析亚硝酸盐含量随时间的变化情况。 【态度责任】通过对亚硝酸盐含量的检测,关注食品安全,养成健康生活的态度。
实践练习
1.泡菜制作在我国已有超过3 000年的历史,泡菜不仅可以保持新鲜蔬菜原有的色泽,而且在口感上比新鲜蔬菜更爽脆,同学们对制作泡菜有极大兴趣,为此进行了如下项目探究活动。
【制作与分析】
(1)泡菜制作过程中主要使用的微生物是 ,该微生物的细胞中 (填“有”或“无”)成形的细胞核。
(2)制作泡菜之前需要将容器高温蒸煮或用开水烫洗,其目的是 。泡菜制作过程中,微生物可以分解蔬菜中的 ,泡菜有酸味是因为发酵过程中产生了 。
【实验与探究】
在泡菜制作过程中,会产生亚硝酸盐,亚硝酸盐对人体健康有潜在危险。同学们制作泡菜后又进行了如下探究。
【探究一】泡菜中亚硝酸盐的含量与发酵时间的关系
(3)如图1是某组同学根据实验结果绘出的亚硝酸盐的含量变化曲线图。针对此图,本实验可提出的问题是: 根据本实验结果,你认为食用泡菜的最佳时间是 天以后。
【探究二】不同浓度的食盐溶液对泡菜中亚硝酸盐含量的影响
(4)如图2表示某组同学的实验结果,本实验的变量是 。对比此图可得出结论: 。
【结果与建议】
(5)在进行了本次探究实践之后,请你对同学们制作和食用泡菜提出建议: 。
2.自制美味泡菜。为了探究自然发酵和乳酸菌发酵中哪种泡菜发酵方式更好,小晋查阅相关资料后自己制作了泡菜。
【查阅资料】
资料一:制作泡菜所用到的乳酸菌在无氧条件下,分解有机物产生乳酸,可增加食物的风味,其繁殖方式为__________。
资料二:泡菜发酵过程中会产生亚硝酸盐,较高浓度的亚硝酸盐具有致癌性。
【制作泡菜】
小晋取2个相同的泡菜坛,清洗干净并煮沸消毒后,分别放入等质量的芥菜,加入等量的凉开水和盐。一个坛中进行自然发酵,另一个坛中加入乳酸菌进行发酵,分别测定并记录2个泡菜坛中乳酸和亚硝酸盐含量随时间的变化,结果如图甲、乙所示。
(1)制作泡菜时,一般要加盖并用水密封,其目的是 。
(2)结合资料和甲、乙两图的数据,小晋判断泡菜发酵方式更好的是 。请你说明理由: 。
(3)资料一中的繁殖方式为 。
【进一步探究】
小晋进一步探究了盐水浓度对泡菜发酵过程中亚硝酸盐的含量是否有影响,下表是测定的泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量的数据。(发酵温度:15 ℃)
盐水浓度 亚硝酸盐的含量/(mg·kg-1)
第 3 天 第 5 天 第 7 天 第 9 天 第 11 天 第 13 天
1号坛3% 1.5 3.5 3.8 3.5 3.4 3.3
2号坛5% 1.2 5.5 4.0 1.8 1.2 1.2
3号坛7% 0.5 2.0 1.8 1.6 1.5 1.2
(4)该实验的变量为 。实验中为了控制单一变量,除变量不同外, (答一个具体因素即可)等都要保持相同。
(5)分析上表数据得出的结论是 。
(6)根据两个实验的结果可知,在日常生活中,要使制作的泡菜亚硝酸盐含量较低,我们可以 (答一点即可)。
3.泡菜虽然美味,但其腌制过程中会有一种叫亚硝酸盐的物质产生,摄入过量会危害人体健康。为确保食用安全,生物兴趣小组深入开展了制作安全美味泡菜项目式学习。
(1)任务一:泡菜制作
腌制时,发挥作用的微生物主要是 (填“乳酸菌”或“酵母菌”),调味料汁需煮沸的原因是 ,将蔬菜装入后要拧紧瓶盖,从发酵的条件分析,此做法是为乳酸菌发酵提供 环境。
(2)任务二:测定亚硝酸盐的含量
借助亚硝酸盐测定仪(图1),小组同学探究了发酵时间对泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量的影响,并得到了如图2所示的数据。
实验结论:
①在本实验中,随着发酵天数增加,亚硝酸盐的含量变化过程是 。
②根据国家相关规定,腌制菜中亚硝酸盐的含量应≤20 mg·kg-1,本实验制作的泡菜 天后食用更健康。
(3)任务三:评价交流
结合泡菜制作过程,请你从食品安全的角度,对家庭自制泡菜提出一条建议: 。跨学科实践活动
真实情境中的问题解决,通常需要综合运用科学、工程学和数学等学科的概念、方法和思想,设计方案并付诸实施,以寻求科学问题的答案或制造相关产品。
发酵食品的制作可以运用传统的发酵技术来完成,发酵食品的改良需要好的创意,运用多学科的知识和方法,从发酵的条件控制、装置的改进、食材的选择等方面不断尝试。
活动一制作泡菜并检测亚硝酸盐含量的变化
依据乳酸菌的分布、代谢所需的环境条件、营养来源和产物等相关知识,选择或设计便于消毒和密封的恰当容器,依据个人对食品的喜好选择相应的蔬菜和配料,按照发酵技术的操作规范和程序制作泡菜,测定泡菜的亚硝酸盐浓度,分析亚硝酸盐浓度与原料、腌制方式、时间等因素的关系。
活动名称 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量的变化
涉及学科 内容说明 【生物学】 (1)乳酸菌等微生物在食品生产方面具有广泛应用。 (2)食品安全对人体健康至关重要,良好的饮食习惯对人体健康有积极的影响。 【化学】亚硝酸盐易溶于水,可使用试纸或试剂对其含量进行检测。 【数学】 利用自变量和因变量的数值可在平面直角坐标系内绘制曲线图。一定时间范围内亚硝酸盐含量的变化情况可视作一组变量。 【跨学科】 (1)尺度、比例和数量:制作泡菜时,需要根据容器的大小考虑材料的用量,材料、调料的种类及比例会影响泡菜的口感。 (2)稳定与变化:发酵初期,发酵液中各类细菌的数量及氧气含量变化导致亚硝酸盐和乳酸含量的变化;发酵进行到一定程度,发酵液中乳酸、亚硝酸盐等物质的含量趋于稳定。
活动任务 以小组为单位讨论并确定泡菜制作及亚硝酸盐含量检测的方案,明确分工;展示、交流成果并评价;针对问题提出改进措施,进一步完善设计方案。(泡菜制作和亚硝酸盐含量检测、记录、整理分析数据在课下进行)
活动目标 【生命观念】依据乳酸菌的代谢特点,解释传统发酵技术的原理。 【探究实践】应用发酵技术制作泡菜,控制发酵条件,保证泡菜品质,提高动手实践能力。 【科学思维】检测泡菜发酵过程中的亚硝酸盐含量,记录数据并建立数学模型,分析亚硝酸盐含量随时间的变化情况。 【态度责任】通过对亚硝酸盐含量的检测,关注食品安全,养成健康生活的态度。
实践练习
1.泡菜制作在我国已有超过3 000年的历史,泡菜不仅可以保持新鲜蔬菜原有的色泽,而且在口感上比新鲜蔬菜更爽脆,同学们对制作泡菜有极大兴趣,为此进行了如下项目探究活动。
【制作与分析】
(1)泡菜制作过程中主要使用的微生物是乳酸菌,该微生物的细胞中无(填“有”或“无”)成形的细胞核。
(2)制作泡菜之前需要将容器高温蒸煮或用开水烫洗,其目的是杀死容器中的杂菌。泡菜制作过程中,微生物可以分解蔬菜中的糖类,泡菜有酸味是因为发酵过程中产生了乳酸。
【实验与探究】
在泡菜制作过程中,会产生亚硝酸盐,亚硝酸盐对人体健康有潜在危险。同学们制作泡菜后又进行了如下探究。
【探究一】泡菜中亚硝酸盐的含量与发酵时间的关系
(3)如图1是某组同学根据实验结果绘出的亚硝酸盐的含量变化曲线图。针对此图,本实验可提出的问题是:制作泡菜过程中亚硝酸盐含量是如何变化的 根据本实验结果,你认为食用泡菜的最佳时间是12天以后。
【探究二】不同浓度的食盐溶液对泡菜中亚硝酸盐含量的影响
(4)如图2表示某组同学的实验结果,本实验的变量是食盐溶液浓度。对比此图可得出结论:食盐溶液浓度为5%时,亚硝酸盐含量在12天后含量最低。
【结果与建议】
(5)在进行了本次探究实践之后,请你对同学们制作和食用泡菜提出建议:腌制时食盐溶液浓度要适量,并且要适当储存后再食用。
2.自制美味泡菜。为了探究自然发酵和乳酸菌发酵中哪种泡菜发酵方式更好,小晋查阅相关资料后自己制作了泡菜。
【查阅资料】
资料一:制作泡菜所用到的乳酸菌在无氧条件下,分解有机物产生乳酸,可增加食物的风味,其繁殖方式为__________。
资料二:泡菜发酵过程中会产生亚硝酸盐,较高浓度的亚硝酸盐具有致癌性。
【制作泡菜】
小晋取2个相同的泡菜坛,清洗干净并煮沸消毒后,分别放入等质量的芥菜,加入等量的凉开水和盐。一个坛中进行自然发酵,另一个坛中加入乳酸菌进行发酵,分别测定并记录2个泡菜坛中乳酸和亚硝酸盐含量随时间的变化,结果如图甲、乙所示。
(1)制作泡菜时,一般要加盖并用水密封,其目的是为乳酸菌发酵提供无氧环境。
(2)结合资料和甲、乙两图的数据,小晋判断泡菜发酵方式更好的是乳酸菌发酵。请你说明理由:乳酸菌发酵可以更快地增加乳酸含量,且发酵过程中产生的亚硝酸盐含量较低。
(3)资料一中的繁殖方式为分裂生殖。
【进一步探究】
小晋进一步探究了盐水浓度对泡菜发酵过程中亚硝酸盐的含量是否有影响,下表是测定的泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量的数据。(发酵温度:15 ℃)
盐水浓度 亚硝酸盐的含量/(mg·kg-1)
第 3 天 第 5 天 第 7 天 第 9 天 第 11 天 第 13 天
1号坛3% 1.5 3.5 3.8 3.5 3.4 3.3
2号坛5% 1.2 5.5 4.0 1.8 1.2 1.2
3号坛7% 0.5 2.0 1.8 1.6 1.5 1.2
(4)该实验的变量为盐水浓度。实验中为了控制单一变量,除变量不同外,发酵温度(或蔬菜的种类,或蔬菜的质量,或处理蔬菜的方法)(答一个具体因素即可)等都要保持相同。
(5)分析上表数据得出的结论是盐水浓度对泡菜发酵过程中亚硝酸盐的含量有影响。
(6)根据两个实验的结果可知,在日常生活中,要使制作的泡菜亚硝酸盐含量较低,我们可以将泡菜充分发酵(或延长泡菜的发酵天数,或在制作泡菜时加入乳酸菌)(答一点即可)。
3.泡菜虽然美味,但其腌制过程中会有一种叫亚硝酸盐的物质产生,摄入过量会危害人体健康。为确保食用安全,生物兴趣小组深入开展了制作安全美味泡菜项目式学习。
(1)任务一:泡菜制作
腌制时,发挥作用的微生物主要是乳酸菌(填“乳酸菌”或“酵母菌”),调味料汁需煮沸的原因是杀死调味料汁中的杂菌,将蔬菜装入后要拧紧瓶盖,从发酵的条件分析,此做法是为乳酸菌发酵提供无氧环境。
(2)任务二:测定亚硝酸盐的含量
借助亚硝酸盐测定仪(图1),小组同学探究了发酵时间对泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量的影响,并得到了如图2所示的数据。
实验结论:
①在本实验中,随着发酵天数增加,亚硝酸盐的含量变化过程是先上升后下降。
②根据国家相关规定,腌制菜中亚硝酸盐的含量应≤20 mg·kg-1,本实验制作的泡菜3天后食用更健康。
(3)任务三:评价交流
结合泡菜制作过程,请你从食品安全的角度,对家庭自制泡菜提出一条建议:腌制泡菜时要确保腌制时间足够长(或制作泡菜时要保证容器密封良好,或选择新鲜的蔬菜进行腌制)。
