時間:2023-05-31 09:10:22
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇質量分數(shù),希望這些內容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
溶液是由至少兩種物質組成的均一、穩(wěn)定的混合物,被分散的物質(溶質)以分子或更小的質點分散于另一物質(溶劑)中。物質在常溫時有固體、液體和氣體三種狀態(tài)。
溶質是溶液中被溶劑溶解的物質。溶質可以是固體(如溶于水中的糖和鹽等)、液體(如溶于水中的酒精等)或氣體(如溶于水中的氯化氫氣體等)。
(來源:文章屋網 )
溶液質量分數(shù)等于溶質的質量除以溶液的質量再乘以百分之百。
溶液中溶質的質量分數(shù)是指溶質質量與溶液質量之比,質量分數(shù)也可以指化合物中各原子相對原子質量,需乘系數(shù),與總式量的比值,即某元素在某物質中所占比例。
(來源:文章屋網 )
一、逐步求解法
例1 已知質量分數(shù)為98%的濃硫酸,密度是1.84 g•cm-3,則其中H2SO4的物質的量濃度是多少?
解:取100 g該濃硫酸溶液,則其中H2SO4的質量是:
98%×100 g = 98 g
H2SO4的物質的量是:
98 g÷98 g•mol-1 = 1 mol
溶液的體積是:
100 g÷1.84 g•cm-3 = 54.4 cm3 =0.0544 L
H2SO4的物質的量濃度是
1 mol÷0.0544 L=18.4 mol•L-1
該方法步步為營,雖然每一步都不復雜,但是步驟多,計算復雜.不少學生理解起來還是有困難.
二、公式法
首先,將溶液中溶質的物質的量濃度和質量分數(shù)之間進行換算,并簡化為公式.然后再代入具體數(shù)值進行計算.如:某溶液的密度是ρ g•cm-3,其中溶質的質量分數(shù)為w,物質的量濃度為c,溶質的摩爾質量為M g•mol-1,則:
由溶質的物質的量濃度換算為質量分數(shù)是:w= cM 10ρ %
由溶質的質量分數(shù)換算為物質的量濃度是:c=1000ρw M
這種方法簡單易行,但是需要記憶公式,也不利于學生理解.
三、概念法
該方法是從溶液濃度的基本概念出發(fā),在學生理解溶液組成的基礎上,適當?shù)母淖儽磉_形式,即可進行換算.
一般地,溶液的濃度可以表示為:
溶液的濃度 =溶質的物理量 溶液的物理量
若溶質的物理量和溶液的物理量均為質量,則溶液的濃度就是質量分數(shù).若溶質的物理量為物質的量,溶液的物理量為體積,則溶液的濃度就是物質的量濃度.顯然,兩者在描述溶液組成的時候,分子和分母描述的都是同一個組分的物理量.只要知道了溶液的密度和溶質的摩爾質量,兩者之間即可進行換算.
將上面的例1換作該方法計算,98%的含義是每100 g溶液里有98 g H2SO4,則:
c=98 g÷98 g•mol-1
100 g÷1840 g•L-1=18.4 mol•L-1
例2 實驗室常用的濃硝酸密度是1.4 g•cm-3,其中HNO3的物質的量濃度是14.44 mol•L-1,求其質量分數(shù)是多少?
解:14.44 mol•L-1意味著每1 L溶液中有14.44 mol HNO3,則
w=14.44 mol×63 g•mol-1
【關鍵詞】石墨爐原子吸收不確定度
中圖分類號:R115 文獻標識碼:A 文章編號:1005-0515(2010)03-030-03
1實驗部分
1.1儀器與試劑
PE-AA800原子吸收光譜儀(PE公司);銀標準儲備液(1000µg/mL,國家標準物質中心);HNO3(優(yōu)級純);磷酸二氫銨(優(yōu)級純);水為超純水。
1.2實驗方法
按GB/T5750.6(12)- 2006《銀的無火焰原子吸收分光光度法》檢測,重復6次測定水中銀的質量分數(shù)。
1.3測試過程
吸取10.00mL水樣,加1.0mL磷酸二氫銨溶液,上AA-800測定。
1.4測試原理
樣品經適當處理后,注入石墨爐原子化器中,所含銀粒子在石墨管內經原子化高溫原子化后,吸收來自同種元素空心陰極燈發(fā)射的328.1nm共振線,其吸收量與銀質量分數(shù)成正比,與標準液比較定量。
1.5數(shù)學模型
式中:
ω(Ag) :樣品中銀的質量分數(shù),µg/L ;
ρ:樣液中扣除試劑空白后銀的質量濃度,ng/mL;
V1 :測定樣品的體積,mL;
V :原水樣體積,mL。
1.6實驗數(shù)據
吸取加標水樣10.0mL,加1.0mL磷酸二氫銨溶液,直接測定6次,樣液中銀的質量濃度為21.1µg/L。
2結果與討論
2.1測量不確定度的來源分析
2.1.1水樣吸取時產生的不確定度:來自于移液管的精度。
2.1.2在對水樣中銀的質量濃度測定時產生的不確定度:來自原子吸收光譜儀通過標準曲線求得質量濃度所產生的不確定度,標準溶液的純度、標準儲備液稀釋時產生的不確定度,樣液重復測量所產生的不確定度,AAS校準過程產生的不確定度。
2.2不確定度各分量的分析和計算
2.2.1樣品量m的標準不確定度u(m)
使用10.0mL的無分度吸管量取樣液,其標準不確定度來源為:
(1)吸管體積的不確定度。檢定證書給定容量允差為±0.01mL,按均勻分布,則不確定度分量:
(2)充滿液體至吸管刻度的估讀誤差。通過重復測定10次,統(tǒng)計出標準偏差為0.0092,則不確定度分量:
(3)吸管和溶液的溫度與校正時的溫度不同引起的體積不確定度。假設溫差為2℃,水膨脹系數(shù)為2.1×10-4,P=0.95(k = 1.96), 體積變化:
V×液體的膨脹系數(shù)×ΔT=10×2.1×10-4×2=0.0042mL
則不確定度分量:容器的最小刻度
(4)人員讀數(shù)帶來的不確定度。10mL無分度吸管的最小刻度為0.1mL,則人員讀數(shù)不確定度:
則10.0mL無分度吸管帶來的不確定度為:
則10.0mL無分度吸管帶來的相對不確定度為:
2.2.2標準物質不確定度
2.2.2.1標準儲備液的不確定度u(ρ)
銀標準儲備液(GSB041712-2004)為國標中心提供,質量濃度為:(1000±1)μg/mL(k=3)
則銀標準儲備液的標準不確定度為:
u(ρ)0.333µg/mL
urel(ρ) = ρ = 1000µg/mL= 0.0333%
2.2.2.2 稀釋過程引入的不確定度
稀釋過程:用1mL移液器吸取1mL銀標準儲備液,置于100mL容量瓶(A級)中,用1%硝酸溶液定容至刻度,制成10µg/mL的銀標準使用液。
則稀釋因子f = f100
(1) 移液器導致的不確定度
容量允差:
根據JJG646-1990《定量、可調移液器試行檢定規(guī)程》規(guī)定1mL可調移液器吸取1mL時容量允差為1.5%,容量允差包括體積校準;充滿液體至滴定管刻度
的變動性(重復性),人員讀數(shù),取矩形分布:
溫度帶來的不確定度:假設3℃ 差異,P=0.95,體積變化為
移液器帶來的合成不確定度為
相對不確定度:
(2) 容量瓶帶來的不確定度
體積帶來的不確定度分量:JJG646-1990《常用玻璃量器》規(guī)定,20℃時100mL容量瓶(A級)的容量允差為±0.10mL,取矩形分布,則容量瓶體積帶來的不確定度:
溫度帶來的不確定度分量:
V = V×液體膨脹系數(shù)×T = 100×2.1×10-4 ×3 = 0.063mL
容量瓶帶來的合成不確定度:
相對不確定度:
(3)稀釋因子帶來的相對不確定度:
由標準物質在稀釋過程中帶來的不確定度:
2.3最小二乘法擬合標準曲線校準產生的不確定度
2.3.1擬合過程
采用4個濃度水平的銀標準溶液,用石墨爐法分別測定兩次,得到相應的吸光值y,用最小二乘法進行擬合,得到直線方程和相關系數(shù)。
直線方2程:y=α+bC
式中 α――為直線截距;
b――為直線斜率,也稱回歸系數(shù)。
對樣品測定液進行了6次測量,由直線方程求得平均質量濃度:C = 21.1ng/mL
2.3.2 由標準曲線擬合帶來的標準不確定度
b :斜率;
SR :回歸曲線的剩余標準差(殘差的標準差);
P :待測樣品的重復測定次數(shù),P =6;
n :回歸曲線的點數(shù)n=8(每個標準溶液濃度進行2次測量共8次);
:待測樣品濃度的平均值;C = 21.1ng/mL
:回歸曲線各點濃度的平均值;
C0j :各標準液濃度值。
其中:SR的計算:
= 0.007227ng/mL
A0j:各標準液的實際響應值(實際吸光度值)
α+ bC0j:根據回歸曲線算出來的理論值
b :斜率b = 0.0166
= (2.5+10.0+20.0+30.0)×2 =15.6ng/mL
8
則由標準曲線擬合帶來的不確定度:
=0.2483ng/mL
標準曲線校準帶來的相對不確定度:
2.4結果的重復性帶來的不確定度
在重復性條件下,對樣品進行6次獨立測試,測得銀的
質量分數(shù)分別為:20.1,20.8,20.7,21.5,21.3,21.5µg/L,則銀質量分數(shù)的算術平均值為:
單次測量的不確定度:
算術平均值的不確定度:
測量結果的相對不確定度:
2.5合成相對標準不確定度
=1.83%
合成標準不確定度:
2.6擴展不確定度
U = ku (k = 2)= 0.38 µg/L×2 =0.76 µg/L ≈ 0.8 µg/L
對于有機物中的烷烴、烯烴、炔烴等,若按碳原子數(shù)遞增排列:
烷烴 CH4 C2H6 C3H8 C4H10…
烯烴 C2H4 C3H6 C4H8 C5H10…
炔烴 C2H2 C3H4 C4H6 C5H8…
仔細觀察各系列化合物中第n項和n-1項之間碳、氫個數(shù),可發(fā)現(xiàn)這些排列恰好為數(shù)學中的等差數(shù)列,能找到公差并且利用其可解決一些化學問題.
一、利用公差求有機物的通式
等差數(shù)列的通項公式為an=a1+d(n-1) ,上述三類烴數(shù)列的公差均為CH2 .則依通項公式可求出烷烴通式為:an=CH4+ CH2(n-1)= CH4+CnH2n-CH2=CnH2n+2(n為正整數(shù),n≥1) ;同理可得烯烴通式為CnH2n(n為正整數(shù),n≥2),炔烴通式為CnH2n-2(n為正整數(shù),n≥2).
二、利用公差確定有機物中含碳質量分數(shù)的最大值或最小值
從量的角度可以認為上述烴的各系列化合物中,第n項是由n-1項和公差(CH2)按1∶1組成的物質.因此,該系列化合物中含碳質量分數(shù)最大值或最小值等于公差(CH2)中所含碳質量分數(shù).
在烷烴系列中,CH4中含碳質量分數(shù)最小為0.75,公差CH2中含碳質量分數(shù)為0.857,隨碳原子數(shù)遞增含碳質量分數(shù)逐漸增大,含碳質量分數(shù)最大值等于公差CH2中含碳質量分數(shù)為0.857.在烯烴系列中,C2H4中含碳質量分數(shù)為0.857與公差CH2中含碳質量分數(shù)為0.857相等,隨碳原子數(shù)遞增含碳質量分數(shù)
圖1
保持不變且恒等于公差CH2中含碳質量分數(shù)為0.857.在炔烴系列中,C2H2中含碳質量分數(shù)最大為0.923,公差CH2中含碳質量分數(shù)為0.857,隨碳原子數(shù)遞增含碳質量分數(shù)逐漸減小,含碳質量分數(shù)最小值等于公差CH2中含碳質量分數(shù)為0.857.如圖1所示.
例1 氫和氮原子間可形成與烷烴類似的化合物.試回答:
(1)寫出該系列化合物的通式 .
(2)該系列物質中,其中含氮量最高的化合物氮含量百分率約為 (保留三位有效數(shù)字).
解析:根據氮與氫化合時顯三價,隨氮原子數(shù)遞增,該系列化合物為:NH3 N2H4 N3H5 …從氮氫個數(shù)的特征可發(fā)現(xiàn)其為等差數(shù)列,公差為NH.由通項公式an=a1+d(n-1)=NH3+NH(n-1)=NnHn+2,即該系列化合物的通式為:NnHn+2(n為正整數(shù),n≥1).NH3中含氮質量分數(shù)為0.824,公差NH中含氮質量分數(shù)為0.933,該系列隨氮原子數(shù)遞增含氮質量分數(shù)增大,含氮質量分數(shù)最大值等于公差NH中含氮質量分數(shù)為0.933.
例2 在瀝青中存在一系列稠環(huán)芳烴,按如下的特點排列
(1)該系列化合物的通式為 , ,第25個分子的分子式為 .
(2)該系列化合物中,碳的質量分數(shù)最小值為 ,(填數(shù)值) ,最大值為 .
解析:上述系列也可改寫為:C10H8 C16H10 C22H12…從碳氫個數(shù)可看出該系列為等差數(shù)列,公差為C6H2.由通項公式an=a1+d(n-1)=C10H8+C6H2(n-1)=C6n+4H2n+6,即該系列化合物的通式為:C6n+
4H2n+6(n為正整數(shù),n≥1).當n=25時,由通式得分子式為:C154H56.C10H8中含碳質量分數(shù)為0.938,C6H2中含碳質量分數(shù)為0.973,該系列隨碳原子數(shù)的遞增含碳質量分數(shù)逐漸增大,碳的質量分數(shù)最小值等于C10H8中含碳質量分數(shù)為0.938,碳的質量分數(shù)最大值等于C6H2中含碳質量分數(shù)為0.973.
例3 目前,化學家們已合成了一系列有機物:
根據這一系列有機物的規(guī)律,試回答:
(1)寫出聯(lián)m苯的化學式(用m表示) .
(2)該系列有機物中,其中含碳量最高的化合物碳含量百分率約為
(保留三位有效數(shù)字).
例:某化學興趣小組的同學在綜合實踐活動中了解到,某石灰廠有一批石灰原料,其中只含有一種雜質是二氧化硅(二氧化硅不溶于水,不與鹽酸反應,高溫時不發(fā)生分解反應)。為了測定該石灰石的純度,興趣小組取用2克這種石灰石樣品,用實驗室現(xiàn)有的未知溶質質量分數(shù)的稀鹽酸30g分六次加入,充分反應后,經過濾、干燥等操作后稱量,每次稀鹽酸的用量及剩余固體的質量如圖表所示。
計算:
(1)表中X值為?搖 ?搖克;
(2)所用稀鹽酸中HCl的質量分數(shù)?搖 ?搖。
(3)所得溶液中溶質的質量分數(shù)?搖 ?搖。
(4)如果該石灰廠煅燒50t這種石灰石,最多可得到含雜質的生石灰多少噸?
分析:
(1)從表可知,第一次加入5克稀鹽酸后剩余固體的質量為1.5克,說明5克稀鹽酸反應掉0.5克的CaCO。同理,第二次加入5克稀鹽酸后,只剩1.0克固體,說明又反應掉0.5克的CaCO。依此類推,第四次加入5克稀鹽酸后固體剩余物應為0克,但由于含有雜質,雜質不與稀鹽酸反應,也不溶于水。所以,未反應完的固體剩余物0.3克為2克樣品中所含雜質的質量,故X應當為0.3克。
(2)從表中數(shù)據可知,所取的30克鹽酸過量,在計算其質量分數(shù)時應取其實際參加反應的量,在第一次、第二次、第三次各加入5克的稀鹽酸后HCl已全部反應完,所以可以根據第一次或第二次、第三次所用鹽酸的量與CaCO反應之間的數(shù)量關系求出HCl的質量,然后求出鹽酸的質量分數(shù)。
(3)要求所得溶液中溶質的質量分數(shù),必須先求出反應后溶液中溶質的質量,此時溶質的質量應為生成的CaCl的質量,在計算質量分數(shù)時要注意不溶性雜質、氣體等不能作為溶液的成分。
(4)要求50t這種石灰石煅燒可得生石灰多少噸,根據表中的數(shù)據求出石灰石樣品的質量分數(shù),然后求CO的質量,再用50t減去CO的質量即可。
解:(1)0.3克。
(2)由題可知,5克鹽酸完全反應時消耗0.5克CaCO,設5克鹽酸中有HCl的質量為x。
CaCO+2HCl=CaCl+CO+HO
即5g鹽酸中含有HCl的質量為0.365g,所以稀鹽酸的質量分數(shù)為:×100%=7.3%。
(3)設最終生成的CaCl的質量為y,生成CO的質量為z,
CaCO+2HCl= CaCl+HO+CO
CaCl的質量分數(shù)=×100%=6.1%
(4)設煅燒50t這種石灰石生成CO的質量為y。而50t這種石灰石含CaCO的質量為:
50t×=42.5t。
CaCO=CaO+CO
100 44
42.5t y
=y=18.7t
最后生成含雜質的生石灰的質量為50t-18.7t=31.3t。
答:略。
練習:
1.將29.1克由NaCl和BaCl2組成的固體混合物溶解于94.2ml的水中(水的密度為1克/ cm3),向所得溶液中滴加質量分數(shù)為14.2%的Na2SO4溶液,至恰好完全反應,所加的Na2SO4溶液的質量與生成沉淀的質量關系如圖1所示,計算:
(1)生成沉淀的質量是?搖?搖克。
(2)所得溶液中溶質質量分數(shù)為多少?
2.某環(huán)保小組監(jiān)測到一工廠向河中排放的酸性廢液中含有CuCl。為了測定廢液中CuCl的質量分數(shù),該小組取了100克廢液,逐滴加入NaOH溶液至過量,測得生成Cu(OH)沉淀的質量與所加NaOH溶液的質量關系如圖2所示。
(1)計算廢液中CuCl的質量分數(shù);
(2)計算NaOH溶液中溶質的質量分數(shù)。
關鍵詞:鯉魚;植物乳桿菌;參數(shù)優(yōu)化
Optimization of Fermentation Parameters for the Production of Vacuum Packaged Carp Jerky
ZHANG Gen-sheng, SI Miao-fei, HOU Jing, ZHANG Ming-dong
(College of Food Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China)
Abstract: The fermentation of common carp fillets by Lactobacillus plantarum for producing vacuum packaged fish jerky was optimized by single-factor and L9 (34) orthogonal array design methods to obtain desired pH and sensory evaluation. The optimum fermentation parameters were determined as: 3% of inoculum amount, 2% white sugar added, 4% salt added, and fermentation at 35 ℃ for 20 h. Fermented fish products under the optimized conditions had a glossy surface, a moderate sour taste, good elasticity, good toughness and unique flavor.
Key words: fish; Lactobacillus plantarum; optimum parameters
中圖分類號:TS251.51 文獻標志碼:A 文章編號:1001-8123(2014)01-0012-05
魚類制品具有豐富的營養(yǎng)和良好的風味,可為人體提供所需的蛋白質、礦物質、維生素A、B,為大多數(shù)人所喜愛 [1]。然而魚肉干生產過程中極易產生魚腥味,本實驗采用干發(fā)酵法改善真空包裝魚肉干風味。發(fā)酵魚制品是指在微生物酶或者微生物代謝產物的作用下,經過一系列的反應,形成具有風味獨特的魚肉制品,并且此方法能延長保藏時間[2]。目前,國內外學者研究臘魚[3]、鹽干帶魚[4]、風干武昌魚[5]、Plaa-som[6]、Enam Ne-Setaakye[7]等魚制品的菌相,分析發(fā)現(xiàn)在肉類發(fā)酵和保藏過程中關鍵菌種是乳酸菌[8]。用乳酸菌發(fā)酵魚制品不僅可以降低pH值、減少腐敗菌和改善魚制品的組織結構[9],而且有助于發(fā)色,降低亞硝酸鹽殘留量[10],提高魚制品的營養(yǎng)價值,延長產品貨架期,促進良好風味的形成[11]。發(fā)酵肉制品中可以應用的乳酸菌有植物乳桿菌、干酪乳桿菌、戊糖片球菌和彎曲乳桿菌等[12-14]。植物乳桿菌是典型的兼性厭氧菌,最佳生長溫度30~35 ℃,耐鹽性能好,能水解各種碳水化合物[15],因此本實驗采用植物乳桿菌為發(fā)酵菌種,研究真空包裝鯉魚肉干發(fā)酵最優(yōu)工藝參數(shù),以期為風干魚制品生產提供參考。
1 材料與方法
1.1 材料與試劑
植物乳桿菌 哈爾濱商業(yè)大學實驗室保存;MRS液體培養(yǎng)基、MRS固體培養(yǎng)基[16] 哈爾濱商業(yè)大學實驗室自配;鯉魚 市售;食鹽 中鹽黑龍江鹽業(yè)集團有限公司;白砂糖 青島惠方糖業(yè)有限公司。
1.2 儀器與設備
ZHWY-2102C型恒溫培養(yǎng)箱 上海智城分析儀器制造有限公司;SCOUT型電子天平 梅特勒-托利多常州衡器有限公司;721E型紫外可見分光光度計 上海光譜儀器有限公司;TDL-S-A型臺式離心機 上海安亭科學儀器廠;HHS-12型電熱恒溫水浴鍋 上海東星建材試驗設備有限公司;SYQ-DSX-280B型高壓滅菌鍋 上海申安醫(yī)療器械廠。
1.3 方法
1.3.1 菌種活化
將斜面上的植物乳桿菌接種于MRS液體培養(yǎng)基中,35 ℃靜置培養(yǎng)24 h,連續(xù)傳代2~3次,使菌種完全活化,然后擴大培養(yǎng),4 ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>
1.3.2 菌種生長曲線及產酸曲線的測定
將活化好的植物乳桿菌按質量分數(shù)2%接種于MRS液體培養(yǎng)基中,35 ℃靜置培養(yǎng),每隔3 h取樣測定OD600 nm值和pH值。
1.3.3 菌種耐熱性
將10mL活化并且培養(yǎng)到對數(shù)期的植物乳桿菌分別在40、60、80、100 ℃水浴條件下靜置30min,用平板計數(shù)法測定其活菌數(shù)進行對比。
1.3.4 菌種耐鹽性
將活化好的植物乳桿菌按質量分數(shù)2%接種于含0%、2%、4%和6% NaCl的MRS液體培養(yǎng)基中,35℃靜置培養(yǎng)48 h,以MRS液體培養(yǎng)基進行空白對照,測定接種的MRS液體培養(yǎng)基的OD600 nm值,以判斷菌種的存活情況。
1.3.5 菌懸液制備
將活化好的植物乳桿菌按質量分數(shù)3%接種于100mL MRS液體培養(yǎng)基中,35 ℃靜置培養(yǎng)18 h。將此培養(yǎng)液常溫4000r/min離心10min收集菌體,將收集的菌泥用生理鹽水洗滌2次,再分散于100mL無菌水中制成菌懸液,放在4 ℃冰箱中保存?zhèn)溆?,用平板計?shù)法測定其活菌數(shù)。
1.3.6 平板菌落計數(shù)法
菌落總數(shù)測定,一般將被檢樣品制成幾個不同的10倍遞增稀釋液,然后從每個稀釋液中分別取出1mL置于滅菌平皿中與MRS固體培養(yǎng)基混合,在一定溫度下,培養(yǎng)一定時間后(一般為48 h),記錄每個平皿中形成的菌落數(shù)量,依據稀釋倍數(shù),計算出每克(或每毫升)原始樣品中所含細菌菌落總數(shù)[17]。
1.3.7 發(fā)酵工藝
原料魚肉選擇切片去骨、皮加白砂糖、食鹽和接種菌種密封發(fā)酵風干真空包裝滅菌冷卻成品
原料魚肉選擇:選擇新鮮鯉魚,將魚鱗、魚內臟、血污等去除后,用清水清洗。
去骨:將魚刺及魚骨剔除后,將魚肉切成大約11g左右的薄魚片。盡量確保魚片大小一致、薄厚均勻。
加白砂糖、食鹽和接種菌種:加入白砂糖、食鹽和接種菌種時,要將其均勻涂抹于薄魚片上,以保證發(fā)酵后魚片口感一致,再將薄魚片放入密閉容器中。由于植物乳桿菌為兼性厭氧菌,所以盡量排凈空氣。
滅菌:將包裝及密封好的精魚片放入高壓滅菌鍋中,121 ℃滅菌30min,滅菌時間不宜過短,否則會導致產品不熟及殺菌不徹底;滅菌時間也不宜過長,否則會導致產品變軟和開裂,影響產品風味和口感。取出冷卻后,即可食用。
1.3.8 感官評分標準[18]
由10名經培訓的人員對樣品魚進行感官評分,滿分為100分(表1)。
表 1 感官評分標準
Table 1 Criteria for sense evaluation of fermented fish
項目 偏好 得分 評分標準
口感 好 17~25 酸味適中
一般 8~16 酸味稍重
差 0~7 酸味過重
組織狀態(tài) 好 17~25 質地柔軟、有彈性
一般 8~16 質地適中、有一定的嚼勁
差 0~7 質地堅硬、嚼勁較差
色澤 好 17~25 色澤鮮亮
一般 8~16 有光澤、顏色較暗
差 0~7 無光澤、顏色灰暗
氣味 好 17~25 無任何腥味、有香氣、咸味適中
一般 8~16 稍有腥味、香氣不明顯、偏咸
差 0~7 腥味較中、無香氣、很咸
1.3.9 水分測定 [19]:
參照GB 5009.3―2008《食品中水分的測定》。
1.3.10 pH值測定[20]:
參照GB/T 9695.5―2008《肉與肉制品pH測定》。
1.3.11 植物乳桿菌發(fā)酵魚肉制品單因素試驗
以感官評分和pH值為指標,采用干發(fā)酵方式進行發(fā)酵。將稱取好的去骨、皮的薄魚片放入燒杯中,基礎發(fā)酵條件為發(fā)酵時間20h、菌種接種質量分數(shù)3%、發(fā)酵溫度35 ℃、白砂糖添加質量分數(shù)3%、食鹽添加質量分數(shù)4%,然后裝袋、真空包裝和滅菌,待其冷卻即可食用。每次取一個變量,控制其他因素不變,分別考察發(fā)酵時間、菌種接種質量分數(shù)、發(fā)酵溫度、白砂糖添加質量分數(shù)和食鹽添加質量分數(shù)對發(fā)酵魚制品感官評分和pH值的影響,以確定最佳發(fā)酵條件。各因素水平取值見表2。
表 2 單因素試驗設計
Table 2 Single factor experimental design
水平 因素
發(fā)酵時間/h 菌種接種質量分數(shù)/% 發(fā)酵溫度/℃ 白砂糖添加質量分數(shù)/% 食鹽添加質量分數(shù)/%
1 12 1 25 1 2
2 16 2 30 2 3
3 20 3 35 3 4
4 24 4 40 4 5
5 28 5 45 5 6
1.3.12 植物乳桿菌發(fā)酵魚肉制品正交試驗
在單因素試驗的基礎上,選取4個因素,以感官評價為指標,對其進行L9(34)正交試驗,確定最佳工藝配方。
2 結果與分析
2.1 植物乳桿菌生長曲線和產酸曲線
圖 1 植物乳桿菌的生長曲線及產酸曲線
Fig.1 Growth curve and acid production curve of Lactobacillus plantarum
由圖1可知,植物乳桿菌在35 ℃條件下培養(yǎng),0~6 h為菌種的延滯期,該期菌體增大,代謝活躍;6~18 h為菌種的對數(shù)期,該期生長迅速,達到頂峰狀態(tài);18~45 h為菌種的穩(wěn)定期,該期菌種繁殖速度漸減,死亡數(shù)逐漸增加;45~48 h菌種進入衰亡期,該期細菌形態(tài)顯著改變,出現(xiàn)衰退型或菌體自溶,難以辨認,生理代謝活動也趨于停滯。
由產酸曲線表明,植物乳桿菌在35 ℃條件下培養(yǎng),0~9 h pH值迅速下降,菌體產酸速度較快;而9 h后,pH值下降比較緩慢,菌體產酸能力逐漸下降,最終pH值基本達到3.44不變。這是因為隨著時間的延長,發(fā)酵產物的積聚,菌種生長收到抑制,下降趨勢逐漸變緩最終基本趨于不變。
2.2 菌種耐熱性
表 3 菌種耐熱性的測定結果表
Table 3 Heat resistance of Lactobacillus plantarum
溫度/℃ 時間/min 活菌數(shù)/(CFU/mL)
對照組 ― 3.12×1011
40 30 3.08×1010
60 30 3.65×108
80 30 1.99×107
100 10 3.4×105
20 9×103
30 0
由表3可知,隨著溫度增加,菌種的活菌數(shù)逐漸下降;在100 ℃時,隨著加熱時間的延長,菌種的活菌數(shù)逐漸下降,直至30min時,活菌數(shù)為0。植物乳桿菌在60 ℃以上時,菌種大量死亡,說明植物乳桿菌適合做肉制品發(fā)酵劑。
2.3 菌種耐鹽性
圖 2 不同NaCl質量分數(shù)植物乳桿菌的OD600值
Fig.2 Salt resistance of Lactobacillus plantarum
由圖2可知,隨著NaCl質量分數(shù)逐漸增加,OD600值逐漸下降;當NaCl質量分數(shù)達到8%時,OD600值基本接近于0。說明植物乳桿菌能夠耐受質量分數(shù)為6% NaCl溶液,植物乳桿菌可以作為肉制品發(fā)酵劑。
2.4 菌懸液的制備
用平板計數(shù)法測定出制備的菌懸液中的活菌數(shù)為1.7×108 CFU/mL,要想使植物乳桿菌成為發(fā)酵魚制品中的主要菌種,其活菌數(shù)必須大于106 CFU/mL,才能使植物乳桿菌競爭過其他雜菌,發(fā)揮出主要菌群的優(yōu)勢。
2.5 植物乳桿菌發(fā)酵魚肉制品單因素試驗結果
2.5.1 發(fā)酵時間對植物乳桿菌發(fā)酵魚肉制品的影響
圖 3 發(fā)酵時間對發(fā)酵魚制品的感官評分和pH值結果
Fig.3 Effect of fermentation time on sensory evaluation score and pH of fermented fish products
由圖3可知,隨著發(fā)酵時間的延長,pH值迅速下降,由最初5.21降至最終4.42,也就是說菌種在逐漸產酸。當發(fā)酵時間過短時,魚肉變化不大,發(fā)酵魚制品口味不佳;當發(fā)酵時間過長時,由于其過度發(fā)酵,產生異味,發(fā)酵魚制品風味會受到影響。當發(fā)酵時間20h時,發(fā)酵魚制品的感官評分最高,因此選擇發(fā)酵時間為20 h,此時pH 4.62。
2.5.2 菌種接種質量分數(shù)對植物乳桿菌發(fā)酵魚肉制品的影響
圖 4 菌種接種質量分數(shù)對發(fā)酵魚制品的感官評分和pH值結果
Fig.4 Effect of fermentation addition on sensory score and pH of fermented fish products
由圖4可知,隨著菌種接種質量分數(shù)的增加,pH值呈先迅速后緩慢的下降趨勢。當菌種接種質量分數(shù)過少時,發(fā)酵不完全,發(fā)酵魚制品口味不佳;當菌種接種質量分數(shù)過多時,由于其過度發(fā)酵,產生異味,發(fā)酵魚制品風味會受到影響,且魚表面顏色變暗。當菌種接種質量分數(shù)為3%時,發(fā)酵魚制品的感官評分最高,所以選擇菌種接種質量分數(shù)為3%,此時pH4.55。韓姣姣[15]研究泡菜中植物乳桿菌發(fā)酵草魚的最佳發(fā)酵工藝條件是接種質量分數(shù)6%,所以相對于草魚來說鯉魚的接種質量分數(shù)較少,因此發(fā)酵鯉魚發(fā)酵草魚更適合工業(yè)生產,發(fā)酵鯉魚要優(yōu)于發(fā)酵草魚。
2.5.3 發(fā)酵溫度對植物乳桿菌發(fā)酵魚肉制品的影響
圖 5 發(fā)酵溫度對發(fā)酵魚制品的感官評分和pH值結果
Fig.5 Effect of fermented temperature on sensory score and pH of fermented fish products
由圖5可知,隨著溫度的升高,pH值的下降也在不斷加快。當發(fā)酵溫度過低時,發(fā)酵魚制品酸味較弱,魚肉彈性較差,色澤暗淡,發(fā)酵不完全,發(fā)酵魚制品口味不佳;當發(fā)酵溫度過高時,發(fā)酵魚制品酸味過重,魚肉韌性較差,色澤灰暗,由于其過度發(fā)酵,產生異味,發(fā)酵魚制品風味會受到影響。當發(fā)酵溫度為35 ℃時,發(fā)酵魚制品的感官評分最高,所以選擇發(fā)酵溫度為35 ℃,此時pH 4.51。
2.5.4 白砂糖添加質量分數(shù)對植物乳桿菌發(fā)酵魚肉制品的影響
圖 6 白砂糖添加質量分數(shù)對發(fā)酵魚制品的感官評分和pH值結果
Fig.6 Effect of sugar addition on sensory score and pH of fermented fish products
由圖6可知,在白砂糖添加質量分數(shù)為1%~4%時,pH值下降比較迅速,而當白砂糖添加質量分數(shù)為4%~5%時,pH值下降比較緩慢。當白砂糖添加質量分數(shù)過低時,發(fā)酵魚制品酸味較弱,魚肉彈性較差,有點光澤,發(fā)酵魚制品口味不佳;當白砂糖添加質量分數(shù)過高時,發(fā)酵魚制品酸味較濃,魚肉韌性過大,色澤良好,發(fā)酵魚制品風味會受到影響。當白砂糖添加質量分數(shù)為3%時,發(fā)酵魚制品的感官評分最高,所以選擇白砂糖添加質量分數(shù)為3%,此時pH 4.49。
2.5.5 食鹽添加質量分數(shù)對植物乳桿菌發(fā)酵魚肉制品的影響
圖 7 食鹽添加質量分數(shù)對發(fā)酵魚制品的感官評分和pH值結果
Fig.7 Effect of salt addition on sensory score and pH of fermented fish products
由圖7可知,隨著食鹽添加質量分數(shù)的增加,pH值下降速度逐漸減慢,最終pH值增高。由于食鹽能降低肉的水分活度,影響微生物的滲透壓,抑制其生長繁殖[21]。當食鹽添加質量分數(shù)過低時,發(fā)酵魚制品酸味過重、魚肉彈性較好、有光澤、發(fā)酵魚制品口味不佳;當食鹽添加質量分數(shù)過高時,發(fā)酵魚制品酸味較弱、魚肉韌性較好、有光澤、發(fā)酵魚制品風味會受到影響。當食鹽添加質量分數(shù)為4%時,發(fā)酵魚制品的感官評分最高,所以選擇食鹽添加質量分數(shù)為4%,此時pH值為4.54。
2.6 植物乳桿菌發(fā)酵魚肉制品正交試驗結果
表 4 正交試驗設計及結果
Table 4 The testing program and results
試驗號 A白砂糖添加
質量分數(shù)/% B食鹽添加
質量分數(shù)/% C菌種接種
質量分數(shù)/% D發(fā)酵
時間/h 感官
評分
1 ―1(2) ―1(3) ―1(2) ―1(16) 74.6
2 ―1 0(4) 0(3) 0(20) 89.3
3 ―1 1(5) 1(4) 1(24) 83.1
4 0(3) ―1 0 1 91.4
5 0 0 1 ―1 77.8
6 0 1 ―1 0 70.2
7 1(4) ―1 1 0 72.5
8 1 0 ―1 1 85.2
9 1 1 0 ―1 80.3
K1 247.0 238.5 230.0 232.7
K2 239.4 252.3 261.0 232.0
K3 238.0 233.6 233.4 259.7
k1 82.33 79.50 76.67 77.57
k2 79.80 84.10 87.00 77.33
k3 79.33 77.87 77.80 86.57
R 3.00 6.23 10.33 9.24
優(yōu)水平 A1 B2 C2 D3
由表4可知,各因素對感官評分影響的大小順序為:C>D>B>A,即菌種接種質量分數(shù)影響最大,其次為發(fā)酵時間、然后是食鹽添加質量分數(shù)、白砂糖添加質量分數(shù)影響最小。最佳組合為A1B2C2D3,即白砂糖添加質量分數(shù)2%、食鹽添加質量分數(shù)4%、菌種接種質量分數(shù)3%、發(fā)酵時間24 h為最佳組合。這個組合并不在9次試驗中,所以對其進行驗證,結果顯示,在最佳組合條件下,感官評分為95分,得分最高。
2.7 成品測定指標
測定用最佳工藝參數(shù)制作而成的成品,水分含量57.35%,pH4.60。得出的發(fā)酵魚產品指標符合食品安全地方標準發(fā)酵肉制品的要求,無致病菌檢出,口味獨特。
3 結 論
植物乳桿菌具有很好的產酸能力,最適生長溫度為35 ℃,18 h進入穩(wěn)定期。通過單因素試驗和正交試驗得出最優(yōu)工藝參數(shù)為白沙糖添加質量分數(shù)2%、鹽添加質量分數(shù)4%、菌種接種質量分數(shù)3%、發(fā)酵時間24 h,將它們放入100mL魚湯中,進行發(fā)酵,發(fā)酵結束后,將魚湯倒出,再裝袋、密封,121 ℃滅菌30min,冷卻至室溫即可食用。在此條件下制成的發(fā)酵魚制品表面有光澤、酸味適中、肉質彈性好、韌性好。
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摘要:
植硅體封存的有機碳(phytolith-occludedorganiccarbon,PhytOC)已被證明在生物地球化學碳硅循環(huán)中具有重要的作用。為了解綠竹Dendrocalamopsisoldhami生態(tài)系統(tǒng)中植硅體碳的分布與積累特征,于2014年12月在中心產區(qū)浙江省蒼南縣利用標準地調查方法,采集了不同年齡(1~3年生)、不同器官(葉、枝、稈)、凋落物和土壤樣品,分析了硅、植硅體、植硅體碳質量分數(shù)。結果表明:綠竹地上部分硅、植硅體、植硅體碳質量分數(shù)大小表現(xiàn)均表現(xiàn)為凋落物>葉>枝>稈,其中植硅體碳的質量分數(shù)分別為4.28,3.16,0.28,0.04g•kg-1,植硅體碳總積累量為22.64kg•hm-2,大小順序為葉(13.22kg•hm-2)>凋落物(5.74kg•hm-2)>枝(2.71kg•hm-2)>稈(0.96kg•hm-2);林地土壤硅、植硅體、植硅體碳質量分數(shù)均隨著土層厚度的增加而呈降低的趨勢,0~100cm土壤中植硅體碳儲量為1302.60kg•hm-2。綠竹植株體內植硅體質量分數(shù)與硅、植硅體碳質量分數(shù)之間的相關性達極顯著(P<0.01)或顯著(P<0.05)水平,土壤植硅體碳質量分數(shù)與總有機碳質量分數(shù)之間也具有極顯著(P<0.01)相關性。
關鍵詞:
森林生態(tài)學;綠竹;植硅體;植硅體碳;分布特征
森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體,全球通過森林固定的二氧化碳達700×109t•a-1[1],同時有高達2.4g•m-2的碳經凋落物分解后以有機質的形式進入土壤[2],土壤有機碳總量相當于植物碳庫的3倍[3-4]。由于土地利用方式的不確定性以及碳存儲機制的復雜性和不斷變化的環(huán)境條件,絕大部分進入土壤的有機碳都不能夠長期穩(wěn)定存在[5]。3a后,當初以有機質的形式進入土壤的碳將有80%以上再次回到大氣中[6]。植硅體碳是一種在植硅體形成過程中被無定型二氧化硅包裹著的穩(wěn)定型有機碳,隨著植物體的凋落、腐爛而進入土壤中[7],由于受到外層具有高度抗風化能力的硅的保護,能長期(數(shù)千年至萬年)封存于土壤中,被稱為陸地土壤長期固碳的重要機制之一[8]。已有研究表明:竹林植硅體碳平均封存量遠遠高于黍Panicummiliaceum,草原,濕地植物,水稻Oryzasativa及小麥Triticumaestivum[9-13]。綠竹Dendrocalam-opsisoldhami屬竹亞科Bambusoideae叢生竹種,主要分布于浙江、福建、臺灣,面積達2.0×104hm2,是優(yōu)良的筍材兩用竹種[14-15]。前人對竹林植硅體碳的研究主要集中于通過葉片估測竹林的植硅體碳匯能力[16-17],很少涉及枝、稈、凋落物、土壤等整個生態(tài)系統(tǒng)。本研究以綠竹群落為對象,對其地上部分葉、枝、稈、凋落物及土壤植硅體碳的測定,以揭示了綠竹林植硅體碳的分布與積累規(guī)律,為竹林植硅體碳匯研究與管理提供參考。
1材料與方法
1.1實驗地概況實驗地位于浙江省溫州市蒼南縣,是綠竹的中心產區(qū),中心地理位置27°30′N,120°23′E,屬中亞熱帶海洋性季風氣候區(qū),年平均氣溫為18.0℃,年均降水量1670.1mm,無霜期208.0d。海拔為150~200m,土壤為發(fā)育于凝灰?guī)r的紅壤土類,土壤基本理化性質如表1所示。經營的主要措施是4-5月施肥[m(氮肥)∶m(磷肥)∶m(鉀肥)=15∶15∶15,0.75t•hm-2],秋季砍去4年生老竹,林分密度1.3萬株•hm-2,平均胸徑5.0cm,平均株高7.7m。
1.2試驗設計與樣品采集2014年12月,根據當?shù)厣纸洜I檔案并在全面踏查的基礎上,分別在后珜村、池頭村、望鶴村和南山邊村選擇林分類型、組成、結構、生長狀況和立地條件等具有代表性的綠竹林分4塊,各建立面積為20m×20m的標準地,調查并采集樣品。對每塊標準地內的竹子按不同年齡進行每株檢尺,計算出不同年齡竹子的平均胸徑,選取與平均胸徑一致的竹子作為標準株,砍伐不同年齡標準株各1株,并測量其株高。將不同標準株分葉、枝、稈,野外稱出各器官鮮質量。枝、稈分上、中、下3個部位取樣組成混合樣品,并各取500~1000g(準確稱量)于樣品袋中,帶回實驗室分析[18]。竹林地上部分生物量按林分中標準株生物量和各林分株數(shù)計算[19]。在每個標準樣地四角及中心處位置分別選擇1m×1m的樣方5個,采集凋落物,混合后稱量,取樣500~1000g(準確稱量)于樣品袋中。在標準地中選擇有代表性地塊3個,挖取土壤剖面,分別取0~10,10~30,30~60和60~100cm土層土壤樣品,分別混合3個剖面中不同土層樣品作為該標準地不同土層的混合樣1000g于樣品袋中,同時采集不同土層容重樣。
1.3分析方法
1.3.1植物樣品的分析將野外采集的植物樣品用去離子水洗凈后,在105℃下殺青20min,再在70~80℃下烘至恒量。將所有烘干后樣品,用高速粉碎機磨細后,裝袋保存?zhèn)溆?。植硅體的提取采用微波消解法[20],之后用0.8000mol•L-1的重鉻酸鉀溶液對植硅體進行檢驗,確保表面有機物質完全被去除,提取后的植硅體于65℃的烘箱中烘干48h,稱量。植硅體碳的測定采用堿溶分光光度法[21],在樣品測定的同時加入土壤標準樣(GBW07405)及植物標準樣(GBW07602)對測定的準確性進行檢驗,每個樣品重復3次。
1.3.2土壤樣品的分析土壤總硅的測定采用偏硼酸鋰熔融-比色法[22],土壤植硅體的提取先采用微波消解法,再用比重為2.35,1.60g•cm-3的溴化鋅重液除去殘余的土壤及雜質[23]。土壤植硅體碳測定的方法與植物相同。土壤總有機碳采用重鉻酸鉀-硫酸外加熱法;pH值用酸度計法[m(水)∶m(土)=2.5∶1.0][24]。1.4數(shù)據分析數(shù)據處理使用SPSS18.0系統(tǒng)進行統(tǒng)計分析,用Duncan新復極差法比較不同數(shù)據組間的差異,顯著性水平設定為α=0.05。
2結果與分析
2.1綠竹地上部硅、植硅體、植硅體中有機碳和植硅體碳含量從表2可知:綠竹各部分中的硅質量分數(shù)大小為凋落物(76.92g•kg-1)>葉(62.23g•kg-1)>枝(26.07g•kg-1)>稈(5.57g•kg-1),植硅體的質量分數(shù)的大小順序也是凋落物(188.34g•kg-1)>葉(156.21g•kg-1)>枝(61.80g•kg-1)>稈(5.22g•kg-1),它們之間的差異均達到顯著。硅和植硅體的質量分數(shù)在不同年齡葉、枝中的差異不大,而稈中則以1年生為最低,而2年生達最高。植硅體中有機碳質量分數(shù)大小總體變化趨勢為:稈(11.08%)>枝(2.88%)>凋落物(2.00%)>葉(1.96%),其中稈顯著高于其他3個部分。植硅體碳質量分數(shù)大小表現(xiàn)為凋落物(4.28g•kg-1)>葉(3.16g•kg-1)>枝(0.28g•kg-1)>稈(0.04g•kg-1),其中凋落物、葉片中植硅體碳質量分數(shù)與枝、稈之間的差異達顯著(P<0.05)水平(表2)。綠竹林地上部植硅體碳總儲量為22.64kg•hm-2,大小順序為葉(13.22kg•hm-2)>凋落物(5.74kg•hm-2)>枝(2.71kg•hm-2)>稈(0.96kg•hm-2),植硅體碳主要儲存于葉片中(表2)。
2.2土壤中硅、植硅體、植硅體中有機碳和植硅體碳質量分數(shù)隨著土層深度的增加,綠竹林地土壤硅質量分數(shù)逐漸減少(427.32~446.35g•kg-1),但它們之間的差異并不顯著;土壤中植硅體質量分數(shù)也隨之降低,其中0~10cm土層中植硅體質量分數(shù)最高,顯著高于其他土層,其他土層之間沒有顯著性(P>0.05)差異(表3)。隨著土層深度的增加,植硅體中有機碳質量分數(shù)隨之增加,其中0~10cm土層植硅體中有機碳質量分數(shù)顯著(P<0.05)低于30~100cm土層;而植硅體碳質量分數(shù)則呈現(xiàn)降低的趨勢,0~10cm土層中植硅體碳質量分數(shù)最高(0.18g•kg-1),顯著(P<0.05)高于30~100cm土層(表3)。植硅體碳占總有機碳的比例為0.89%~1.19%,在不同土層間不具有顯著性差異(P>0.05);綠竹林0~100cm土壤中植硅體碳儲量為1302.60kg•hm-2,在土壤剖面中的分布比較均勻(表3)。
3討論
3.1綠竹不同器官及凋落物中硅及植硅體的分布植硅體是在植物細胞內形成的一種無定型硅包碳顆粒,主要形成于富集能力較強的禾本科Gramineae植物體內[25-27],由于植硅體的形成受到蒸騰作用的影響[28],所以在植物的不同器官內植硅體的含量會有明顯的差異。蘆葦Phragmitescommunis不同器官中植硅體的分布趨勢為葉>鞘>根>莖,并且植硅體的分布趨勢與植物體中硅的分布具有高度的一致性[12]。本研究對綠竹葉、枝、稈及地面現(xiàn)存凋落物中硅及植硅體的質量分數(shù)進行分析,發(fā)現(xiàn)綠竹不同器官中硅及植硅體的分布同樣具有高度的一致性,兩者之間的相關性達極顯著水平(R2=0.96,P<0.01,圖1)。綠竹不同器官硅及植硅體的質量分數(shù)均呈現(xiàn)出葉>枝>稈,且具有顯著的差異性(P<0.05,表2)。由于綠竹主要生長于中國南方水熱條件較好的區(qū)域,且植株高大,蒸騰作用強烈,而蒸騰作用主要發(fā)生在葉片表面[29],進而增加了綠竹葉片中硅及植硅體的積累。綠竹經營過程中,每年砍伐老竹留新竹,地面現(xiàn)存凋落物為每年葉片凋落積累的所形成,凋落物中硅及植硅體的質量分數(shù)遠高于新鮮葉片中的質量分數(shù),兩者之間存在顯著差異性(P<0.05,表2)。這有可能是由于葉片凋落在地面以后受到腐蝕及分解作用[12],大部分的有機物質會在短時間內被土壤中的小型動物及微生物的消耗。在這一過程中,植硅體由于具有很強的抗腐蝕能力而保存了下來[9],導致凋落物中植硅體的含量不斷升高。
3.2綠竹生態(tài)系統(tǒng)植硅體碳的產生與影響因素植物在吸收硅產生植硅體的過程中,有一小部分有機物質被封存于植硅體內。由于植硅體較強的抗分解能力[30],在植物體死亡、腐爛、降解之后,這部分有機物質最終可以很穩(wěn)定地保存于土壤和沉積物中[9]。因此,植物產生的植硅體及其封存有機碳在全球碳硅生物地球化學循環(huán)中具有重要的作用[12]。綠竹葉片中較高的植硅體質量分數(shù),直接導致植硅體碳質量分數(shù)遠高于枝和稈,并且具有顯著的差異性(P<0.05,表2)。植物體中植硅體碳的質量分數(shù)不僅與植硅體之間存在關系,也受到植硅體中有機碳質量分數(shù)的影響[27]。進一步對植硅體碳和植硅體及植硅體中有機碳的質量分數(shù)之間進行相關分析發(fā)現(xiàn),植硅體碳質量分數(shù)與植硅體質量分數(shù)之間具有顯著相關關系(R2=0.62,P<0.05,圖2),而與植硅體中有機碳含量之間無顯著相關關系(R2=0.2,P>0.05,圖3),說明植物體內植硅體碳含量的高低主要受植硅體含量高低的控制。由于植硅體碳主要存在于植物的葉片中[31],很多研究在涉及到植物生態(tài)系統(tǒng)植硅體碳儲量估算時均對枝、稈做忽略處理[32-33]。本研究結果表明:枝、稈中植硅體碳儲量是葉片儲量的27.80%,雖然枝、稈中的植硅體質量分數(shù)較低,但卻有巨大的生物量。因此今后對植硅體碳匯估算時,需增加對植物枝、稈中的植硅體碳的監(jiān)測。
3.3綠竹生態(tài)系統(tǒng)土壤中植硅體碳的積累及影響因素已有研究表明:地球表面植被植硅體碳庫是植物碳庫重要的一部分[2],包括竹林、草原、濕地植物等五大植硅體碳庫。無論植硅體碳形成于哪種地表植被中,隨著植物體的死亡、降解等過程最終都將回歸于土壤中[26]。土壤中大部分的植硅體均由植物凋落物降解沉淀而來,未完全降解的有機物質包裹著植硅體最初沉積在土壤表面(0~10cm)。與前人研究結果相同[12],綠竹林地表層土壤植硅體及植硅體碳的質量分數(shù)遠高于其他土層,差異達顯著水平(P<0.05,表3)。土壤中植硅體分布變化與自然界中碳硅自然歸還有關,因為土壤中的植硅體均來自于植物體,在植硅體進入土壤的同時必定會伴隨著一部分有機物質一同進入土壤[12],這就使得土壤總有機碳的質量分數(shù)與植硅體碳質量分數(shù)之間具有很好的相關性(R2=0.80,P<0.01,圖4)。同時隨著土壤剖面深度的增加,土壤總有機碳質量分數(shù)出現(xiàn)了明顯的減少,但植硅體碳占總有機碳的比例明顯增加,說明在土壤總有機碳降解的過程中,由于受到植硅體碳的保護,植硅體碳仍能夠保持穩(wěn)定地積累于土壤中[27]。由于綠竹林為筍材兩用竹竹林,植硅體碳的歸還僅通過葉片凋落物及根鞭的形式進行,而葉片中植硅體碳儲量僅為13.22kg•hm-2,假如每年綠竹生長的葉片全部凋落降解、歸還于土壤中,那么在不受外界環(huán)境因素影響、不發(fā)生植硅體遷移的情況下,土壤中植硅體碳的積累通量也是很小的。
4結論
例1、已知由Na2S,Na2SO3,Na2SO4三種物質組成的混合物中,硫元素的質量分數(shù)為a%,求氧元素的質量分數(shù)?
【解析】:已知Na2S,Na2SO3,Na2SO4三種物質的化學式可知,三種物質無論以何種比例混合,混合物中鈉原子與硫原子的個數(shù)之比皆為2:1,即鈉與硫的物質的量關系是一定的,則混合物中鈉元素與硫元素的質量之比為:
【變形題】:已知NaHS、NaHSO3、MgSO4組成的混合物中,其中硫元素的質量分數(shù)為a%,求氧元素的質量分數(shù)。
【解析】:由鈉原子與氫原子的相對原子質量之和與鎂原子的相對原子質量(即24)相等,因此可將該組混合物看成是由MgS,MgSO3,MgSO4組成的混合物,因此混合物無論以何種比例混合鎂原子與硫原子的個數(shù)之比皆為1:1,即鎂與硫的物質的量關系是一定的,則利用上述方法求得混合物中鎂元素的質量分數(shù),進而求得氧元素的質量分數(shù)。
例2:在一組由甲醛、乙醛、乙酸組成的混合物中,已知氫元素的質量分數(shù)為a%,則氧元素的質量分數(shù)為多少?
【解析】:由甲醛、乙醛、乙酸的化學式分別為CH2O,C2H4O,C2H4O2,可知三種有機物無論以何種比例混合,我們只需關注混合物中碳原子和氫原子的個數(shù)之比皆為1:2,即碳原子與氫原子的物質的量關系是一定的,因此,混合物中:
,
,
。
【變形題】:在室溫下,測得由甲醛、乙醛、丙醇組成的混合物中氫元素的質量分數(shù)為9.8%,則該混合物的平均相對分子質量為多少?
【解析】:利用甲醛、乙醛、丙醇的化學式分別為CH2O,C2H4O,C3H6O,利用例2的方法可求得該組混合物中氧元素的質量分數(shù)為31.4%,又因為每個組分中各分子中均只含有一個氧原子,所以 ,即該組混合物的平均相對分子量約為51.
例3:在由C2H2,C6H6,C2H4O組成的混合物中,已知氧元素的質量分數(shù)為8%,則混合物中碳元素的質量分數(shù)為多少?
【解析】:由于C2H2和C6H6兩種物質的實驗式相同,面對于C2H4O可以拆分為C2H2?H2O的形式,因此,進行適當?shù)牟鸱纸M合可將該混合物組分看成由C2H2與H2O組成的混合體系。由于氧元素只存在水中,而碳元素則只存在于C2H2組分中,所以:由 ,則 ,進而可以求出碳的質量分數(shù)為84%。
【變形題】:有機化合物X、Y分子式不同,它們只含C、H、O元素中的兩種或三種,若將X、Y不論何種比例混合,只要其物質的量之和不變,完全燃燒時耗氧氣量和生成水的物質的量也不變。則X、Y可能是( )
A C2H4、C2H6O B C2H2、C6H6
C CH2O、C6H6O D CH4、C2H4O2
【解析】:解答本題,可以將烴的含氧衍生物“拆分”為烴與水的組合形式,而一定物質的量的有機物耗氧量取決于烴的部分,而生成水的量取決于組合形式中水的部分。不難看出D選項中,CH4與C2H4O2可視為由CH4與C2 ?2H2O組合形式,一定物質的量的CH4與C2耗氧量相同,而生成H2O的量兩者相等。故選D。
例4:將甲苯(C7H8)和甘油 (C3H5(OH)3)以一定比例混合,測得混合物中含碳元素的質量分數(shù)為51.3%,那么氧元素的質量分數(shù)是多少?
【解析】:由甲苯和甘油的化學式分別為C7H8和C3H8O3二者經過比較可見其相對分子質量均為92,又因為二者分子式中氫原子數(shù)相同,因此,無論以何種比例混合,混合物中氫元素的質量分數(shù)是一定的,即
,所以
例5:下列各組中的兩種有機物,無論以何種比例混合,只要混合物總質量不變,完全燃燒時生成的水的質量也不變的是 ( )
A CH2O、C2H4O2 B C8H10、C4H10 C C2H4、C2H4O D C8H8、C4H8
【解析】:本題中確定總質量一定,在完全燃燒后產生的水的質量取決于氫元素的總質量,即要求所給選項中兩種物質中的氫元素的質量分數(shù)相同,不難看出該題選項A正確。
可見,化學計算題中將具有相似的計算方法歸納整理,讓學生觸類旁通,達到舉一反三的效果,更好的對有機化學計算技巧達到掌握的效果。
練習:
1.葡萄糖和淀粉的混合物中氫元素的質量分數(shù)為6.5%,則混合物中氧元素的質量分數(shù)為( )
A 12.0% B 39.0% C 45.5% D 52.0%
2. 下列各組混合物中,無論兩種物質以何種比例混合,只要總質量一定,經完全燃燒后,產生的CO2質量不變的是( )
A 乙烯和苯 B 乙醇和乙酸 C 甲醛和葡萄糖 D丙烯和丙烷
3. 今有乙酸和乙酸乙酯的混合物,測得其中含碳元素的質量分數(shù)為x,則混合物中氧元素的質量分數(shù)為 ( )
A 7/6X B 1-7/6X C 1-6/7X D無法計算
4. 等質量的下列烴充分完全燃燒后,耗氧量最多的是( )
A C2H6 B C3H8 C C4H10 D C5H12
5.取一定質量的下列各組物質混合,無論以何種比例混合,其充分燃燒后一定能得到相同質量的二氧化碳和水的是( )
A C2H2、C6H6 B CH4、C3H8 C C3H6、C3H8 D C2H4、C4H8
6.下列各組物質,每組物質各取1mol在足量氧氣中燃燒,兩者耗氧量不相同的是 ( )
A 乙烯和乙醇 B 乙炔和乙醛 C 乙烷和乙酸甲酯 D 乙醇和乙酸
7.常壓和100oC條件下,把乙醇汽化成為蒸汽,然后和乙烯以任意比例混合,混合氣體的體積為V L.將其完全燃燒,需消耗相同條件下的氧氣的體積是 ( )
主要實驗步驟如下:①按圖組裝儀器,并檢驗裝置的氣密性;②將ag試樣放入錐形瓶中,加適量蒸餾水溶解,得到試樣溶液;③稱量盛有堿石灰的U型管的質量,得到bg;④從分液漏斗滴入6mol/L的硫酸,直到不再產生氣體為止;⑤從導管A處緩緩鼓入一定量的空氣;⑥再次稱量盛有堿石灰的U型管的質量,得到cg;⑦重復步驟⑤和⑥的操作,直到U型管的質量基本不變,為dg。
請?zhí)羁蘸突卮饐栴}:
(1)步驟⑤的目的是 ;
(2)步驟⑦的目的是 ;
(3)試樣中純堿的質量分數(shù)的計算式為 ;
(4)還可以用其他實驗方法測定試樣中純堿的質量分數(shù),請簡述一種不同的實驗方法。
常見錯解:(1)把反應產生的CO2全部趕出 (2)多次實驗確保數(shù)據準確 (3) (4)用
盤天平稱量ag試樣加適量蒸餾水溶解,向溶液中慢慢滴加CaCl2溶液至不再產生沉淀為止,過濾,得CaCO3沉淀bg。計算可得試樣中純堿的質量分數(shù)為。
名師精析:本題是定量實驗與實驗設計相結合的綜合性實驗題,解答時應從以下幾個方面入手:
1. 實驗目的:測定某含有NaCl雜質的純堿試樣中純堿的質量分數(shù)。
2. 實驗原理:H2SO4+Na2CO3Na2SO4+CO2 +H2O,通過測定CO2的質量,進而求Na2CO3的質量分數(shù)。
3. 存在問題:要準確測定CO2的質量,有三個不利因素,一是最后有部分CO2不能進入U型管,導致測定結果偏低;二是生成的CO2中含有水蒸氣,若進入U型管,會導致測定結果偏高;三是空氣中的CO2和水蒸氣也可能進入U型管,使測定結果偏高。解決方法:針對以上問題,設計以下解決方法:(1)用空氣把反應生成的CO2趕進U型管,但空氣中的CO2必須凈化除去,所以在前面加了一個盛有NaOH溶液的洗氣瓶,用來吸收空氣中的CO2;(2)制出的CO2中含有水蒸氣,不能讓其進入U型管,所以在U型管前加了一個盛有濃硫酸的洗氣瓶,用來干燥生成的CO2;(3)在U型管的后面加一個盛有堿石灰的干燥管,防止空氣中的CO2和水蒸氣進入U型管。
4. 實驗設計:本題最后一問要求設計一種不同的實驗方法測定試樣中純堿的質量分數(shù),是一道開放性問題,答案并不唯一,只要設計合理,即可得分??蓮膬蓚€方面思考:一是要測定試樣中純堿的質量分數(shù),只要能測出一定質量的試樣中純堿的質量即可,可以將試樣溶解,加入CaCl2、Ca(NO3)2、Ca(OH)2等,將Na2CO3轉化為CaCO3沉淀,通過測定沉淀的質量求出Na2CO3的質量,再求出純堿的質量分數(shù);二是要測定試樣中純堿的質量分數(shù),只要能測出一定質量的試樣中所含雜質NaCl的質量即可,可以將試樣溶解,加入稀硝酸至不再產生氣體,再加入AgNO3溶液,將NaCl轉化為AgCl沉淀,通過測定沉淀的質量求出NaCl的質量,再求出純堿的質量分數(shù)。
正確答案:(略)
這道實驗題隱藏了多個易錯點。研究表明,高考出題者最喜歡在易錯易混知識點處設陷阱。同學們要識破易錯易混考點,規(guī)避陷阱贏取高分,不妨借鑒《求學?高考易錯題破解》中的指導?!肚髮W?高考易錯題破解》是一套包攬語、數(shù)、英、政、史、地、物、化、生九大學科的系列增刊。這套增刊圍繞“錯題”二字,從解讀命題形勢、總結考綱要點、整理知識清單、分析高考典題、歸納考生錯因、突破專題訓練等多個角度切入,步步為營,各個擊破,幫助考生識破考題陷阱、力避常見錯因、掌握正確方法,從而讓考生真正從錯題中受益,把分數(shù)提上一個更高的臺階。
一、每月份考評分數(shù)
1、10月份:本月按30分值進行測算,具體為:根據本月累計開工項目數(shù),按每開工1個項目所得分值進行評分。
2、11月份:本月按26分值進行測算,具體為:根據本月累計開工項目數(shù),按每開工1個項目所得分值進行評分。
3、12月份:本月按22分值進行測算,具體為:根據本月累計開工項目數(shù),按每開工1個項目所得分值進行評分。
二、年底扣分
1、開工率扣分:根據各鄉(xiāng)鎮(zhèn)(區(qū))年終未開工項目數(shù),按每1個未開工項目所扣分值(按30分÷項目數(shù),見附表)進行評分,該項目最高扣分10分。
2、工程質量安全問題扣分:在縣級以上(含縣級)單位或部門組織的校安工程質量安全檢查或縣校安辦質量安全巡查組組織的校安工程質量巡查中發(fā)現(xiàn)工程有質量安全問題的,每次扣2分。該項目按正式的質量安全檢查通報計算。
三、獎勵分數(shù)
1、--年的項目在9月份開工的,每開工1個項目獎勵1分。以基礎開挖計算開工。
2、年的項目在10月份開工的,每開工1個項目獎勵1分。以基礎開挖計算開工。
3、校安辦布置工作任務完成情況獎勵:各鄉(xiāng)鎮(zhèn)(區(qū))校安辦完成縣校安辦布置的工作任務(含進度報表和材料等),按3分值進行獎勵。能保質保量完成的得分3分;完成80%以上的(含80%,指有20%以下屬不準時上報或完成質量偏低,下同)得2分;完成80%以下的得1分。評分依據:按照各鄉(xiāng)鎮(zhèn)上報的時間,是否符合時間和質量要求進行評分。該項目從本考評細則制定時間開始計算。
4、領導重視程度獎勵:各鄉(xiāng)鎮(zhèn)(區(qū))主要領導主持召開校安工程會議或親自下工地指導工作,解決實際問題等活動,每次獎勵0.1分,每月最高得分1分。評分依據:根據各鄉(xiāng)鎮(zhèn)(區(qū))的會議記錄、相片、報道等內容確定,每月5日之前報校安辦核實上個月的得分。該項目從本考評細則制定時間開始計算。
如果到12月底開工率達不到100%的,上述第1--4點的獎勵分數(shù)按實際開工率予以折扣,即:獎勵分數(shù)等于第1--4點獎勵分數(shù)的和乘于開工率。
四、年度績效考評分數(shù)的計算
一、關系式法
關系式法主要應用于物質之間存在內在等量,通過分析找出等量,既直觀明了又計算方便。
例1.某農田通過科學分析,需施120kg的尿素\[CO(NH2)2\]來補充氮元素,如改用NH4HCO3,至少需要多少kg?
解析:農田需要氮元素的質量是一定的,所以只需尿素和碳酸氫銨含有相同質量的氮元素即可。通過化學式的比較,不難找出CO(NH2)2~~2N~~2NH4HCO3。
設需要NH4HCO3的質量為x。
CO(NH2)2~~2N~~2NH4HCO3
602×79
120kgx
60[]120kg[SX)]=[SX(]158[]x[SX)]
x=316kg
答:如改用NH4HCO3,至少需要316kg。
例2.生產等質量的H2,用Mg、Al、Zn、Fe分別與足量的酸反應,求消耗四種金屬的質量關系。
解析:如果依據化學方程式計算會非常繁瑣,而依據金屬的化合價與置換出氫原子的個數(shù)的關系,既簡略又方便。
找關系找等量找質量
需要四種金屬的質量關系為:Al
例3.已知某硝酸銨樣品,測得氮元素的質量分數(shù)為31.5%(雜質不含氮),求該樣品中硝酸銨的純度。(即硝酸銨的質量分數(shù))
解析:氮元素存在于硝酸銨中,氮元素和硝酸銨有固定的質量關系。知道了氮元素在樣品中的質量分數(shù),就可以求硝酸銨在樣品中的質量分數(shù)。
設硝酸銨在該樣品中的純度為x。
NH4NO3----2N
8028
x31.5%
80[]x[SX)]=[SX(]28[]31.5%[SX)]
x=90%
答:硝酸銨在樣品中的質量分數(shù)為90%。
二、變形法
變形法是將某些化學式進行適當?shù)淖冃?,保持各元素原有的量的關系不變,從而方便討論分析的一種方法。
例4.在FeO、Fe2O3、Fe3O4、FeS四種化合物中,鐵元素的質量分數(shù)由大到小的順序是。
解析:在FeO、Fe2O3、Fe3O4三種物質中都含有鐵元素和氧元素,而FeS不含氧元素。由于硫的相對原子質量是氧的相對原子質量的2倍,所以可以將FeS轉化為FeO2。將鐵的原子個數(shù)定為1,又變形為FeO、FeO3/2、FeO4/3、FeO2,所以得出等量的鐵結合氧元素的質量比為:1∶3/2∶4/3∶2=6∶9∶8∶12。
鐵元素的質量分數(shù)由大到小的順序為:FeO>Fe3O4>Fe2O3>FeS。
三、守恒法
守恒法是利用化學變化前后元素的質量守恒巧解計算題的一種方法。
例5.將一定質量的鐵和銅的混合物放入鹽酸中,充分反應后過濾、洗滌、干燥后,將濾渣在空氣中灼燒,稱量,與原混合物的質量相等,求原混合物中鐵的質量分數(shù)。
解析:鐵和銅的混合物放入鹽酸中,銅不參加反應。銅濾出后又被灼燒生成氧化銅,此時的質量和原混合物的質量相等,所以氧化銅中氧元素的質量分數(shù)即是原混合物中鐵元素的質量分數(shù)。
Fe%=O%=O/CuO×100%=16/80×100%=20%。
例6.某鐵的合金10g,在空氣中充分煅燒后,將生成的氣體通入足量澄清的石灰水中,得到白色沉淀1g,則該鐵的合金是生鐵還是鋼?
解析:鐵合金中的碳與氧氣反應后生成了CO2,CO2與Ca(OH)2反應生成了CaCO3。
在整個轉化過程中,碳的質量不變。所以CaCO3中碳的質量即為鐵合金中碳的質量。
m(C)=1g×[SX(]C[]CaCO3[SX)]=1g×[SX(]12[]100[SX)]=0.12g
w%=[SX(]0.12g[]10g[SX)]×100%=1.2%
答:該鐵的合金為鋼。