◎長(zhǎng)沙市稻田中學(xué) 李宸瑞 盧思曉 徐思睿

本期點(diǎn)評(píng)專家

黃新階正高級(jí)教師，特級(jí)教師，全國(guó)優(yōu)秀教師，中國(guó)化學(xué)會(huì)2017年度基礎(chǔ)化學(xué)獎(jiǎng)獲得者，湖北省首批十大名師，教育部第三批國(guó)培計(jì)劃專家?guī)鞂＜?，赤壁市“市長(zhǎng)杯”青少年科技創(chuàng)新大賽評(píng)審專家。

一、發(fā)現(xiàn)問題

泡菜是為了有利于長(zhǎng)時(shí)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(dú)特，入口爽脆。

我們仨都喜歡吃泡菜，但家長(zhǎng)不讓我們多吃，說對(duì)身體不好。因?yàn)樵陔缰七^程中，泡菜里面的微生物在代謝時(shí)會(huì)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(jī)酸，其中的醇提取物和水提取物對(duì)大腸桿菌和金色葡萄球菌的生長(zhǎng)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(zhǎng)，從而降低泡菜中亞硝酸鹽的含量呢？帶著這個(gè)問題，我們進(jìn)行探究。

三、準(zhǔn)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(gè)滅菌處理的發(fā)酵罐中，往其中4個(gè)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(jìn)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(gè)發(fā)酵罐中不加烏梅水煎液，改加冷開水1000 mL，作為對(duì)照組。

四、實(shí)驗(yàn)過程

（一）烏梅對(duì)泡菜液pH值的影響

我們?cè)谂莶税l(fā)酵第2、4、6、8、10、12天取泡菜液測(cè)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?yàn)闉趺泛喾N有機(jī)酸，能降低泡菜液的pH值。

隨著時(shí)間增加，各烏梅水煎液組的pH值變化趨勢(shì)大體相同。對(duì)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(duì)細(xì)菌菌落總數(shù)和乳酸桿菌菌落總數(shù)的影響

1.實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)。

24小時(shí)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(jì)細(xì)菌菌落總數(shù)。觀察MRS培養(yǎng)基上的菌落，計(jì)乳酸桿菌數(shù)，挑取菌落進(jìn)行革蘭氏染色，做菌種鑒定。

2.測(cè)量數(shù)據(jù)

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

表2 細(xì)菌菌落總數(shù)（取對(duì)數(shù)值）變化情況

結(jié)果分析：烏梅水煎液對(duì)泡菜液中的細(xì)菌生長(zhǎng)有明顯抑制作用，推測(cè)烏梅中的有機(jī)酸降低了泡菜液的pH值，能抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，與前面所測(cè)泡菜液pH值的變化結(jié)果一致。4%烏梅水煎液組和對(duì)照組的細(xì)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(xì)菌培養(yǎng)圖

MRS培養(yǎng)基上的菌落更光滑濕潤(rùn)，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(lán)紫色，為G+的桿狀細(xì)菌，過氧化氫酶檢測(cè)陰性，可初步確定菌落為乳酸桿菌。我們每?jī)商鞙y(cè)一次乳酸桿菌數(shù)，測(cè)定結(jié)果見表3。

表3 乳酸桿菌菌落總數(shù)（取對(duì)數(shù)值）變化情況

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

（三）烏梅對(duì)泡菜中亞硝酸鹽含量的影響

我們從實(shí)驗(yàn)組和對(duì)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(gòu)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(jì)進(jìn)行比色分析，空白管調(diào)零，546 nm波長(zhǎng)測(cè)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?jī)商烊∫淮闻莶藰悠?，將測(cè)得的吸光度值等數(shù)據(jù)代入亞硝酸鹽含量的計(jì)算公式，計(jì)算得到實(shí)驗(yàn)組和對(duì)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(duì)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(duì)比

泡菜制成后，我們將泡菜樣品取出來逐一品嘗，并進(jìn)行了評(píng)價(jià)。大家一致認(rèn)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(duì)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(jìn)發(fā)酵過程中益生菌的生長(zhǎng)，增加乳酸桿菌的數(shù)量，從而抑制有害細(xì)菌生長(zhǎng)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(guó)家食品安全水平），有效增加乳酸桿菌的數(shù)量，且對(duì)細(xì)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(diǎn)評(píng)

檢索知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫(kù)，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(duì)泡菜中亞硝酸鹽含量影響的文獻(xiàn)，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(duì)泡菜腌制過程中亞硝酸鹽含量影響及作用機(jī)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(huì)責(zé)任感和研究能力，方法科學(xué)，成果實(shí)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?xiàng)l件及添加合適的輔料（抗氧化劑）等因素都會(huì)影響亞硝酸鹽的形成。建議和泡菜廠家合作研究，力爭(zhēng)把成果運(yùn)用在生產(chǎn)中。