本文意在通过实验和讨论的形式,让八年级学生对生物学和化学中都涉及的一个重要概念“防腐剂”有一个科学的认识,知道安全浓度范围内的防腐剂是很多食品中必不可少的添加剂,它会抑制食物中有害微生物的生长和繁殖,是食品安全的保障。本课在培养学生科学思维和科学探究能力的同时为学生学习初高中生物学和化学打下良好的基础,同时培养学生做出理性解释和判断的能力,培养学生的社会责任感。
初中生物:1.说明食品腐败的原因。2.探究食品保存的方法,运用适当的方法保存食品。初中化学:1.知道某些物质(如一氧化碳、甲醛、黄曲霉素等)对人体健康的影响,认识掌握化学知识能帮助人们提高自我保护意识。2.了解常见的食品添加剂,了解我国使用食品添加剂的有关规定。高中生物:1.阐明无菌技术是在操作过程中,保持无菌物品与无菌区域不被微生物污染的技术。2.概述稀释涂布平板法和显微镜计数法是测定微生物数量的常用方法。高中化学:1.知道常见的食品添加剂的组成、性质和作用。2.了解化学在促进人类健康方面的重要作用,感受化学对人类生活的影响,认识化学科学的发展对提高人类生活质量的积极作用,形成科学的生活态度和生活观念。
引入:
设计并分析防腐剂作用的生活小实验
再通过问题:“我们是否可以通过实验证明苯甲酸钢具有防腐作用”考查学生基本的实验设计与探究能力。展示利用果汁进行的对比实验结果,让学生回答实验是如何设计的,能说明什么问题。
引出防腐剂的概念。
设计实验:
验证某种防腐剂对某种微生物的抑制作用
深入学习:
防腐剂的抑菌原理,了解其两面性
实验探究:
测定食品中亚硝酸钠的浓度
讨论:
食品添加剂的利与弊
引入:设计并分析防腐剂作用的生活小实验
生:怕我们吃得不健康。过期的食品可能变质了或有细菌等。添加剂太多可能也对健康不利。
师:你们了解食品添加剂的作用吗
生:不是特别了解。
师:这里是一些饮料配料表(教师展示饮料配料表),从表中会看到有名叫苯甲酸钠的添加剂,你还会看到这种饮料的保质期为18个月。饮料能有这么长的保质期,与苯甲酸钠有关,苯甲酸钠具有防止饮料腐败的作用。今天我们着重研究食品中的防腐剂。请大家思考,我们是否可以通过实验证明苯甲酸钠具有防腐作用
生:我们可以将食物分成两组,一组添加苯甲酸钠,一组不添加,看看哪一组先变质。
师:很好,大家想到通过设计对比实验来证明。老师这里有两组对比实验,是在三天前做的,一组是两杯鲜榨橘子汁,一杯放入一定量的苯甲酸钠,另一杯没有加入苯甲酸钠;另一组是两杯肉汤,一杯放入一定量的亚硝酸钠(亚硝酸钠也是一种防腐剂),另一杯没有加入亚硝酸钠。今天,我们来观察下这两杯果汁和这两杯肉汤有何不同。学生观察实验结果。
师:请各小组讨论自己的实验方案,讨论成熟后可请示老师是否可以开始操作,请一组同学展示自己的实验方案,同学们可质疑并提出自己的建议。学生汇报方案:方案一:液体培养。实验组:向含无菌培养基的试管中接种大肠杆菌,加人山梨酸钾溶液。对照组:向含无菌培养基的试管中接种与实验组等量的大肠杆菌,加人等量无菌水。方案二:固体培养。实验组:向含无菌培养基的平板中涂布接种大肠杆菌,然后将蘸取山梨酸钾溶液的纸片贴在培养基表面。对照组:向含无菌培养基的平板中涂布接种等量大肠杆菌,然后将蘸取等量无菌水溶液的纸片贴在培养基表面。两个小组介绍自己的实验操作及原理,并对同学的疑问进行力所能及的解答。教师肯定并表扬其正确的操作和对原理的准确解释,同时对学生不太确定的内容再进行答疑解惑。学生分组进行接种菌种等实验操作。
师:由于实验要经过12~24小时的培养才能看到最终结果,咱们来看看老师的预实验结果。
师:请同学分析以上实验结果说明了什么。生:两组培养基纸片周围均有无菌区域,左侧培养基中纸片周围无菌区域比右侧要大,说明山梨酸钾能够抑制大肠杆菌的繁殖,且高浓度山梨酸钾效果较好。
深入学习:防腐剂的抑菌原理,了解其两面性教师介绍防腐剂的抑菌原理:①干扰微生物的酶系,抑制酶的活性,使其“代谢亲乱”甚至死亡现。②干扰微生物的繁殖。③改变细胞膜的通透性,抑制其体内有害代谢产物的排出。师:如果你做了不同浓度防腐剂的抑菌效果检测,在高、低浓度具有同样抑菌效果的前提下,你会选择哪种防腐剂?为什么?生:选择较低浓度的防腐剂,因为防腐剂含量太高可能会对人体产生副作用。师:一些防腐剂如果超标,会对人体健康造成危害。例如,亚硝酸钠会和食物中的胺类物质生成亚硝胺(强致癌物)。亚硝酸钠与血红蛋白作用,使其失去携带氧气的功能,从而使组织细胞“窒息”而死。既然亚硝酸钠有毒性,为何还要在食品中添加呢?原来亚硝酸钠可以抑制肉类食品中肉毒杆菌的生成,所以很多包装类的肉制品(如火腿肠、午餐肉罐头等)都写明添加了亚硝酸钠。
亚硝酸钠添加到肉食中,可与肉食中的肌红蛋白反应生成玫瑰色产物,使肉的色泽好看。实验探究:测定食品中亚硝酸钠的浓度师:判断食品中含有的亚硝酸钠是否超标,我们可以参考国家制定的亚硝酸钠的限量标准。
师:怎样才能测出食品中亚硝酸钠的含量呢?我们可以用一定的技术手段对其进行定量测定。研究发现,在酸性条件下,亚硝酸钠与特定的显色液反应形成紫红色产物,亚硝酸钠含量越高,紫红色颜色越深。溶液紫红色的颜色深度与亚硝酸钠会量成正比。
生:颜色的深浅都是相对的,我如何知道待测样品的颜色是深还是浅?具体代表多少浓度?师:你的问题很好!我们可以将显色反应后的样液与一系列已知浓度的标准液或亚硝酸钠标准比色卡进行目测比较,这样就可以估算出样液中亚硝酸钠的含量范围,这种方法称为比色法。
师:老师提供同一泡菜在腌制1天、4天、7天、11天的四份泡菜汁制备的显色液。另外,老师还提供了用市售鱼酸菜、午餐肉、精致培根切片制备的显色液,请同学对其含有的亚硝酸钠浓度范围进行测定。学生进行目测比色的具体操作,并得出结论:腌制4天的泡菜汁亚硝酸钠含量最高。
具体任务要求:①每个小组有一组已经显色的待测样品,在教师指导下测定样品吸光度。②得到样品吸光度之后进行数学处理,找到相应浓度,并与国家标准进行比较。(一系列已知浓度的标准液的吸光度测定结果已经列表呈现在任务单中。)
师:如何利用标准液的吸光度测定结果判断待测样品的亚硝酸钠浓度
生:(经过思考和讨论后)可以先将标准液测定的吸光度对应的亚硝酸钠浓度在坐标纸上描点,做出回归曲线,然后在曲线上描出待测样品的吸光度值,通过做垂线求得对应的亚硝酸钠的浓度值。师:思路和操作都很正确,还有没有别的方法?生:根据老师所给的几组浓度与吸光度的对应数据,求出y=ax中a的平均值,得出回归方程,然后将待测数据y带入,即可求出对应的x。师:很好,同学们根据自己所得到的数据做出判断,并与目测结果进行比对,看是否与目测结果接近。
师:请同学们阅读关于食品添加剂的利与弊的两篇资料,选择其中一个立场,说出或补充对自己有利的证据,与持不同立场的同学展开讨论。学生进行关于食品添加剂利与弊的辩论。
【阅读资料】
对“反方”(认为食品添加剂弊大于利)有利的资料
②生活品位需求——食品添加剂的用量和影响都是基于现如今的一些研究来看的。而对科学史有所了解的人都知道,科学总是在不断进步的,而现如今看起来在一定用量内没有影响的食品添加剂也许在未来科学更为发达时我们就会发现食品添加剂的危害。
③对儿童的影响——儿童的免疫系统发育尚不成熟,一旦摄入了超量的化学物质很可能会引起过敏,造成儿童免疫系统发育缓慢的同时还抑制了代谢功能的正常运行。因此,过量的食品添加剂对于儿童的生长发育和身心健康都有负面的影响。我们所有的食品添加剂都是依成年人的标准设计的,儿童很容易就会摄入过量的食品添加剂。
④对于环境的影响——几乎所有的食品添加剂相对来说都比较稳定,在环境中不易分解。我们人类作为食物链的顶端,经过生物放大作用,这些微毒物质在生物体内的含量会随生物的营养级的升高而升高,对人的影响也会一天天的显现出来,同时,这些有毒物质还会对环境内其他生物的生存造成负面影响,对生物多样性也是一个威胁。随着市场经济的发展,人们生活水平的提高,食品的种类越来越多,食品生产中越来越多地用到了各种类型的食品添加剂,同时食品添加剂超标问题也越来越多,从而发生了许多的食品添加剂安全事件。
对“正方”(认为食品添加剂利大于弊)有利的资料
食品添加剂的益处如下:①满足了食品工业化生产的需求,提高了生产效率,如乳化剂的使用。②丰富了食品种类,如生产豆府用的卤水。③减少了食品的浪费,防腐剂的诞生就是明证。④保障了人体健康,营养强化剂就是食品添加剂中的一类,维生素、矿物质的作用都为大家熟知。禁止使用食品添加剂是没有道理的,食品添加剂在食品加工中具有非常重要的作用,在色、香、味及食品保存、防腐保鲜等方面都具有重要的作用,在食品安全形势不容乐观的今天,禁止使用食品添加剂只是因噎废食,并不是真正地解决问题,改善食品安全问题需要从根本原因出发寻求解决办法,而不是禁用食品添加剂。食品添加剂大大促进了食品工业的发展,并被誉为现代食品工业的灵魂,这主要是它给食品工业带来许多好处,其主要作用大致如下。