不同浓度食醋对常见泡菜亚硝酸盐含量的影响探究

凌荣秀 樊郁兰 刘 娜 解凯彬

（南京师范大学教师教育学院 江苏南京 210024）

“制作泡菜并检测亚硝酸盐含量”是人教版高中生物学教材中的一个经典选修实验。师生在该实验中，通常只测定亚硝酸盐含量，但鲜少关注影响含量变化的因素，且对其中原理解释不清晰，缺乏探究意识。泡菜中含有一定量的亚硝酸盐，当其含量超过一定的浓度范围后，易与胺产生致癌物，对人体有严重的危害。研究表明，泡菜在发酵过程中，亚硝酸盐含量呈先上升到达峰值再下降的趋势［1］，且泡菜的发酵方式、温度、食盐浓度、泡菜液的pH等都会对其含量的变化产生影响［2］。食醋是常见的酸性食品调味剂，加酸处理后的泡菜亚硝峰生成水平显著降低［3］。

本文通过研究在白萝卜、白菜、豇豆3种泡菜中添加不同浓度的食醋后亚硝酸盐含量的变化，为中学“制作泡菜并检测亚硝酸盐含量”的实验提供一种探究思路，提升学生理性思维和科学探究能力。此外，在响应课程标准探究理念的同时，尝试解释食醋对不同种泡菜中亚硝酸盐含量影响的原因，并为学生的实际生活提出合理建议。

1 实验原理

在酸化条件下，对氨基苯磺酸与亚硝酸盐发生重氮反应，生成的重氮盐与N-1-萘基乙二胺耦合，生成玫瑰红色染料（ADDBS），产物ADDBS的紫外吸收光谱在550 nm附近具有最大吸收值［4］。本实验通过配制不同浓度梯度的亚硝酸盐溶液，显色后在550 nm波长下进行光电比色，测得OD值，运用Excel软件绘制出标准曲线，得出线性回归方程，测出实验样品的OD值后，利用关系式推算则可得出实验样品中亚硝酸盐含量。

2 材料与方法

2.1 材料 白萝卜、豇豆、白菜、姜、干红辣椒、食盐、食醋（白醋）。

2.2 试剂 60%乙酸、20 g/L NaOH溶液、NH4Cl缓冲液（pH：9.6～9.7）、0.42 mol/L ZnSO4溶液、显色液、NaNO2浓度梯度标准液。

1）显色液的配制。

①对氨基苯磺酸溶液：取0.5 g对氨基苯磺酸，溶于35 mL蒸馏水和15 mL冰乙酸中混匀，置于棕色瓶中保存；

②N-1-萘基乙二胺溶液：取0.5 g N-1-萘基乙二胺，加入500 mL 60%乙酸溶液，混匀后置于棕色瓶放入冰箱中保存，1周内保持稳定；

初检共获得相关文献333篇，经逐层筛选，最终纳入21个研究。文献筛选流程及结果见图1。纳入研究的基本特征见表1。

③显色液：将上述配制的2种溶液等体积混匀，遮光保存。

2）NaNO2浓度梯度标准液。

①5 μg/mL亚硝酸钠溶液：称取0.1 g NaNO2加蒸馏水定容至500 mL，从中吸取5 mL再加蒸馏水稀释至200 mL，得到5 μg/mL NaNO2溶液；

②不同浓度梯度的NaNO2溶液的配制：用移液管吸取 0 mL、0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL、5.0 mL 的 5 μg/mL NaNO2溶液分别置于25 mL 容量瓶中，编号 1～7 号（5 μg/mL×X=Y×25 mL，X指提取初始浓度的体积，Y指欲配制的特定浓度）。分别加入4.5 mL NH4Cl缓冲液、2.5 mL 60%乙酸和5mL显色液，混匀，加蒸馏水定容至25 mL，在暗处静置25 min。

2.3 实验方法

2.3.1 绘制标准曲线 将浓度为 0 μg/mL、0.1 μg/mL、0.2 μg/mL、0.4 μg/mL、0.6 μg/mL、0.8 μg/mL、1.0 μg/mL 的 NaNO2溶液， 分别倒入比色杯，放入分光光度计样品室中，设置波长为550 nm，通过0 μg/mL的样品进行校准调零，拉动滑杆，逐一测出样品的OD值。

根据NaNO2的浓度与体积计算出NaNO2含量，得出NaNO2含量与相应OD值数据表，见表1。运用Excel软件绘制出标准曲线，见图1。

表1 不同NaNO2含量对应的OD值

图1 OD值-亚硝酸盐含量标准曲线

2.3.2 泡菜样品中亚硝酸盐含量测定

2）样品测定。泡菜中亚硝酸盐含量测定：①称取5 g泡菜，研磨成匀浆，加入相应泡菜液6 mL，混合均匀后进行离心，取上清液于小烧杯中，滴加NaOH溶液，调 pH至 8.0，再加入 5 mL ZnSO4，会产生白色沉淀，若不产生则再滴加NaOH溶液，至产生白色沉淀为止。②将上述处理液放入60℃水浴锅中水浴10 min，取出静置，冷却至室温后过滤到100 mL容量瓶中定容并摇匀。③取10 mL样品液转入25 mL容量瓶，依次加入2.5 mL 60%的乙酸，4.5 mL NH4Cl缓冲液，5 mL现配显色液，定容并摇匀，放入暗箱中静置25 min。④测出样品液OD值（注意设置空白组进行校准调零）。

3 结果与分析

3.1 实验结果

1）添加不同浓度食醋的泡白菜中亚硝酸盐含量变化。图2为泡白菜中亚硝酸盐含量的变化。由图可知：亚硝酸盐含量第3天到达峰值；相较于对照组而言，食醋对泡白菜中亚硝酸盐产生有抑制效果，添加食醋后泡白菜中亚硝峰均显著降低；食醋浓度0.6%情况下，亚硝酸盐含量普遍最低。

图2 添加不同浓度食醋的泡白菜中亚硝酸盐含量变化

2）添加不同浓度食醋的泡豇豆中亚硝酸盐含量变化。图3为泡豇豆中亚硝酸盐含量的变化。由图可知：亚硝酸盐含量第3天到达峰值，峰值均小于2 mg/kg；泡豇豆中食醋组亚硝酸盐含量普遍很低，添加食醋对其亚硝酸盐的产生有抑制效果，其中1.2%食醋组抑制效果最明显。

图3 添加不同浓度食醋的泡豇豆中亚硝酸盐含量变化

3）添加不同浓度食醋的泡萝卜中亚硝酸盐含量变化。图4为泡萝卜中亚硝酸盐含量的变化。由图可知：亚硝酸盐含量第3天到达峰值，均低于对照组，其中0.9%食醋组峰值最低。

图4 添加不同浓度食醋的泡萝卜中亚硝酸盐含量变化

总体对3种泡菜而言：亚硝酸盐含量（泡白菜＞泡萝卜＞泡豇豆）；亚硝酸盐含量呈先上升后下降的趋势；食醋对3种泡菜亚硝酸盐产生均有抑制效果，但存在一定差异。

3.2 讨论

1）3 种泡菜中亚硝酸盐含量总体变化趋势及原因。泡菜中亚硝酸盐含量呈先上升后下降趋势，与前人研究一致。蔬菜本身含有一定量的硝酸盐和少量亚硝酸盐，并且在种植过程中会残留一些细菌。发酵初期，乳酸菌含量少，且大多数乳酸菌本身不带有硝酸盐还原酶和氨基酸脱羧酶，其代谢产物不会转化成亚硝酸盐。因此产生亚硝酸盐的主要是蔬菜中所带的杂菌，例如大肠杆菌、假单孢子菌等硝酸还原菌［5］。发酵前期的有氧环境有利于杂菌生长，大量的硝酸盐被杂菌还原成亚硝酸盐，而蔬菜中的酚类物质及维生素C能将生成的亚硝酸盐氧化为硝酸盐。但整体来说，单位时间内生成的亚硝酸盐大于被氧化的亚硝酸盐，因此亚硝酸盐的含量处于上升趋势。

一段时间后，随着微生物代谢活动的持续，泡菜罐中的氧气消耗殆尽，泡菜中的硝酸盐含量由于被还原而减少，而乳酸菌等厌氧菌活动强烈，产生大量乳酸，这些条件都不利于硝酸盐还原菌的生长，因此亚硝酸盐的产生受到抑制。

2）食醋影响3种泡菜亚硝酸盐含量的原因。泡菜初期的某些肠杆菌等有害菌能将蔬菜代谢过程中积累的硝酸盐还原为亚硝酸盐。添加食醋使泡菜发酵液pH下降，酸性环境不利于有害菌的生长和代谢，却有利于乳酸菌的发酵，从而使得亚硝酸盐进行酸降解［6］。柴政等研究表明0.6%食醋对泡白菜亚硝酸盐产生有较好抑制效果［7］，与本实验结论一致。但其亚硝酸盐峰值出现在第5天，而本实验在第3天，推测原因为本实验进行时温度较高（20～30℃），微生物（硝酸盐还原菌）活动较强，泡菜中能迅速产生大量亚硝酸盐达到峰值，期间氧气消耗较快，之后乳酸菌逐渐成为优势菌种，促使亚硝酸盐含量下降。此外，本研究发现抑制3种泡菜亚硝酸盐的最佳食醋浓度不同，推测可能由于3种蔬菜为不同的植物器官，且表面杂菌种类与数量存在差异，但根本原因有待进一步研究。

3）其他因素影响3种泡菜亚硝酸盐含量的原因。除食醋外，还有其他诸如食盐、温度、泡菜佐料（姜、辣椒）等也会影响泡菜中亚硝酸盐含量。泡菜发酵初期，由于乳酸生成量较少，食盐的抑菌作用成为主要抑菌因素。较高浓度食盐有效抑制了硝酸盐还原菌的活动［8］，使硝酸盐还原过程减慢，所以亚硝酸盐增长趋势缓慢，同时温度较低，会使得微生物活动较弱，从而导致亚硝酸盐峰值出现时间延后及峰值较小。相反，如果食盐浓度较低且温度较高，则对菌的抑制较弱，使得亚硝峰增大。到发酵中后期时，乳酸菌活动旺盛，大量生成的乳酸会使腌制液的 pH值迅速下降，从而抑制有害细菌生长，减弱硝酸盐还原菌的还原能力。

由于姜中含有姜油酮、6-姜油酮酚和6-姜烯酚等物质，在一定程度上能够阻断蔬菜中硝酸盐还原为亚硝酸盐，因此在泡菜中加入适量的姜，对硝酸还原菌具有一定的抑制作用。

4 建议与启示

4.1 实验教学

1）明晰实验原理。日常教学中，本实验往往停留于教师指导学生进行重复的实验操作，而忽视深层实验原理，不利于学生探究性思维的发展和深度学习。因此，教师应有关注实验理论基础的意识，并培养学生结合理论分析实验现象的能力，从而提高学生理性思维。

2）精设实验方案。教师应善于寻找丰富课程资源，大胆创新拓展实验；不应选择泡制后泡菜液发生明显变色的蔬菜原料（例如红皮萝卜）；不宜选择低温和高盐条件，也不应加入过多姜和辣椒，否则会导致亚硝酸盐含量过低，从而削弱自变量对实验的影响。

3）优化实验操作。仪器均需预热（例如分光光度计、离心机等）；显色液需现配现用；待测液静置时需严格避光；对氨基苯磺酸在常温下难溶于水，应用热水配制；泡菜制作时装坛要均匀，测定时取样要均匀。

4.2 实际生活 制作泡菜时，泡萝卜宜加入0.9%食醋，泡白菜时宜加入0.6%浓度的食醋，泡豇豆时可根据个人喜好添加适量食醋；宜选用较高浓度食盐水，加入适量姜和辣椒，密封泡菜坛且放置于阴凉处。综合考虑3种泡菜亚硝酸盐峰值出现时间，建议从第6天开始食用。3种泡菜比较而言，泡豇豆中亚硝酸盐含量很低，且保存时间较长，因此豇豆是一种非常好的泡菜原料。