牛奶变质大探秘

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观察者：周芮羽朱宸禾连则优 一、问题缘起 妈妈说喝牛奶可以长高，所以我们每天都会喝牛奶，有时候我们会喝常温奶，有时候我们会喝鲜牛奶。至于喝过的品牌那就更多了！暑假外出旅游回来，意外发现忘喝完的半瓶牛奶变“酸奶”了。好想尝一口验证下是不是真的是酸奶？刚到嘴边，妈妈立马制止了我，笑着说：“变质了，不能喝了，喝了估计要生病。”看着变质的牛奶，这不就是科学观察日志的素材吗？正愁没内容写呢。那就和小伙伴们行动起来吧！ 二、头脑风暴2024年8月16日星期五 在妈妈的带领下，我和小伙伴们进行头脑风暴，罗列出我们想要研究的问题。 经过讨论筛选整理出可探究的问题如下： 三、前期工作 2024年8月17日星期六 为了更好地探究牛奶变质的过程，我们进行了以下前期工作： （一）了解牛奶的种类 （二）判断变质的方法 我们进行了激烈的讨论，总结出了一些方法可以判断牛奶是否变质：看一看，是不是结块了？闻一闻，是不是有臭气了？尝一尝，是不是变味了？但是我们不确定这些方法是否科学合理，于是我们采访了疾控中心的叔叔，他肯定了我们的方法，告诉我们除了观察外观的变化，还可以通过一些具体指标判断，比如测牛奶的PH值、细菌的数量变化等。下图是叔叔给我们提供的一个参考标准。 （三）制定研究计划 四、研究过程 （一）牛奶变质了吗？ ——探究牛奶变质过程 2024年8月18日星期日上午8:00 实验原理：牛奶变质过程的本质是细菌的滋生，细菌很小肉眼不可见，要送实验室检测，用培养皿放在37℃恒温箱中培养成细菌菌落。 实验器材：保质期6个月的常温奶250毫升，保质期7天的鲜牛奶2L，无菌瓶，培养皿。 实验过程：将牛奶外包装用酒精消毒，按实验计划倒入无菌瓶，放置在不同的环境条件下。 实验结果：培养皿培养24小时后数菌落数量如下图 数培养皿中菌落数量 我们的发现1：保质期6个月的常温奶几乎没有细菌，保质期7天的鲜牛奶原本就有细菌我们的分析1：常温奶和鲜牛奶的杀菌方式不同，鲜牛奶并没有完全杀菌，所以它的营养含量高但保质期也短。 2024年8月18日星期日晚上8:00 今天无菌瓶中牛奶已经过了12小时，我们迫不及待地观察记录了牛奶的外观变化，测量了PH值，数了培养皿中细菌数量（菌落数）。 实验小组记录数据如下表： 我们的发现2：常温奶几乎无细菌滋生，鲜牛奶在常温环境下仅仅过了12小时，细菌已经繁殖了很多。我们的分析2：鲜牛奶中本身就有细菌，常温下细菌容易大量繁殖，温度是影响细菌繁殖的条件之一，所以我们平时喝的鲜牛奶都建议低温保存，可以减缓细菌的繁殖。 我们的发现3：细菌数越多，牛奶的PH值越小（酸性变强）。我们的分析3：细菌的大量繁殖会导致牛奶酸性变强，我们可以通过闻牛奶是否有酸味判断牛奶是否变质。（但是12h的酸味还太弱，我们的鼻子还闻不出来）。至于牛奶酸性变化与细菌繁殖的关系，我们并不是很清楚，只能求助度娘了。原来是牛奶中的乳糖会在细菌的作用下被分解为乳酸，导致牛奶的酸性增强。 2024年8月19日星期一 经过了24小时，今天的任务还是观察记录牛奶的外观变化，测量PH值，数培养皿中细菌数量（菌落数），实验小组记录数据如下表： 24小时牛奶F菌落情况 我们的发现4：鲜牛奶在常温环境下外观已经出现很大变化，酸味可以被察觉，而且有出现略微分层现象，培养皿中菌落数更多了。我们的分析4：查阅资料，我们发现牛奶分层是因为出现凝块，并有乳清析出。我们的猜测1：牛奶中凝块的出现可能跟牛奶酸性变强有关。 2024年8月20日星期二 时间来到了48小时后，今天还是重复前面的观察记录工作，具体情况如下。 我们的发现5：G组和H组的常温奶依旧没有任何变化，C组和F组的鲜牛奶在常温环境下除了分层，还出现了上浮的凝固块我们的分析5：常温奶的杀菌方式几乎达到了无菌要求，所以保质期可达6个月。牛奶的变质过程中确实如我们所查出现了凝块，所以我们可以通过看牛奶中是否有凝块出现来判断牛奶是否变质。 2024年8月21日星期三 取样72小时后观察到的现象并记录。 我们的发现6：变质牛奶在外观上呈现黄色，气味中开始出现腐臭味。我们的猜想2：黄色可能是因为乳清的析出呈现的结果，腐臭味可能是因为牛奶在细菌的作用下产生了一些具有腐臭气味的物质。所以牛奶变质会伴随颜色变黄和腐臭味。 2024年8月22日星期四 96小时后，继续观察记录如下。 我们的发现7：几乎所有牛奶开始出现变质现象，C组和F组牛奶凝固块变少，中间出现小孔。我们的分析6：查阅资料我们发现凝块可能会因为细菌产生的气体或其他化学反应产生的气体而形成空隙。此外随着牛奶中水分的变化，也可能导致凝块中出现空隙。 总结：生活中我们可通过“看”“闻”“尝”等方法判断牛奶是否变质。看：出现凝结成为豆腐花状、糊状、沉淀、水渣分离或色泽异常。闻：发酸、发臭等异味。尝：出现酸味、苦味。 前面两种方法安全有效，但是第三种方法我们不建议尝试，以免对身体带来伤害。 2024年8月23日星期四 今天在妈妈的帮助下，我们利用软件画了各组牛奶中细菌的菌落数随时间变化的图像，并进行了分析。 结论一：从以上图表中看出，鲜牛奶在饮用后更容易滋生细菌，不过在我们观测的时间内细菌数仍在可饮用的标准范围内，所以外观上看不出两者区别。 结论二：从以上图表中看出，鲜牛奶在常温下比在低温下滋生的细菌多很多，且牛奶已经凝固结块分层变质。 结论三：从以上图表中看出，鲜牛奶在无盖时滋生的细菌比有盖时略多。 结论四：从以上图表中看出，低温条件下，常温奶几乎没有滋生细菌，鲜牛奶滋生较多细菌。 结论五：从图表中看出，与其他因素相比，温度对鲜牛奶的变质影响是最大的。我们还惊奇地发现，鲜牛奶在常温环境下细菌数量竟然不是一直增加，而是先增加再减少，特别是C组和F组非常明显，这完全出乎了我们的意料。结合前面对牛奶变质的一系列研究，我们猜想牛奶变质过程中酸性的增强，可能会抑制细菌的生长，加上营养物质的消耗和大量细菌之间的生存竞争，导致了细菌数量不增反降。 总结：为了更好地保存，鲜牛奶一定要放在低温条件下，打开后尽快饮用完。 2024年8月24日星期五 经过实验，我们发现在低温、密封的情况下牛奶不容易滋生大量细菌，那没有氧气细菌是不是就不容易繁殖呢？于是疾控中心的叔叔给我们提了个建议，让我们模拟一个厌氧的环境，看看是不是还有大量细菌滋生。于是我们找来一个盒子、厌氧产气包，并把如下装置放入冰箱。 经过24小时后，我们观察发现牛奶出现分层，凝结，泛黄，培养后的细菌菌落非常多，太让我们震惊了。 看来，即使在没有氧气的情况下，细菌也会大量滋生，叔叔告诉我们在牛奶中还有一类细菌叫厌氧细菌，可以在没有氧气的情况下大量繁殖。 （二）刚过期牛奶变质了吗？ ——探究刚过期牛奶是否变质 2024年8月26日至2024年8月28日 鲜牛奶的保质期才7天，有时候囤多了就很容易放过期，我想到奶奶经常舍不得扔，自己偷偷喝掉，说才过期一两天没关系，完全看不出有变化，喝了也没肚子痛，但我还是很担心，刚过期的牛奶是否真的可以饮用？于是找了三瓶过期一天，过期两天，过期三天的鲜牛奶进行实验。 用同样的方法测细菌数量，数据如下： 从数据可以看出，过期1-3天的鲜牛奶细菌数量在可饮用范围内，所以有些人喝了确实没事，但是鉴于每个人肠胃承受的程度不同，建议还是不要冒险食用。 （三）牛奶变酸奶了吗？ ——探究酸奶成因2024年8月29日星期四 经过前面的研究，我们发现判断牛奶变质的现象之一是牛奶凝固结块，有酸味，这不就是酸奶吗？我们不禁又产生一个疑问：酸奶是变质牛奶吗？ 回想我们的猜测1：牛奶中凝块的出现可能跟牛奶酸性变强有关。我们查阅了“牛奶为什么会凝固”的原因。 发现温度和酸度变化都会导致牛奶中蛋白质变性而凝固。所以我们的猜想应该是正确的。当牛奶中的蛋白质在遇到酸性物质时真的会变性而凝固吗？我们小组进行了实验。 实验：当牛奶遇到柠檬汁 哇，好神奇，当牛奶遇到酸性物质（柠檬汁）真的出现块状和豆腐渣状的结块现象。 酸奶也有酸味，难道也是酸度变化引起凝固现象的？继续查阅资料。 那是不是有乳酸菌就可以将牛奶变成酸奶了。从哪里弄乳酸菌呢？有小伙伴提到酸奶里是不是就有。 看了酸奶配料表，确实有。于是我们又有了利用牛奶和酸奶自制酸奶的想法。 （加自制酸奶的视频） 我们的分析7：牛奶变质是因为牛奶储存时间较长或保存条件不当，导致牛奶在细菌的作用下变酸。这些细菌可能包括有害细菌，因此变质的牛奶食品安全性较低。酸奶是通过向牛奶中添加有益细菌乳酸菌(如乳酸杆菌和双歧杆菌)进行培养制作，与牛奶变质不同。但是环境里存在着大量其他细菌，如果盛装酸奶或者牛奶的容器没消毒，或者我们在做酸奶前手没清洗干净，都可能让酸奶混入其他杂菌，造成酸奶制作失败。 （四）变质牛奶有用吗？ ——探究过期牛奶的用途 2024年8月30日星期五 牛奶观察实验结束，看着产生的这么多牛奶，不管有没有变质，肯定不能喝了。妈妈感叹道：“扔了好浪费呀！”小伙伴应道：“牛奶都变质了还能有什么用？”“那可不一定哦！我们要不查查看？”妈妈回答。说干就干，我们又上网查阅：变质牛奶可以做什么？还真不少。那么也通过实验来一探究竟。 实验1：变质牛奶擦皮鞋 实验2：变质牛奶去油污 五、研究感想 经过这段时间的不断观察实验，查阅资料和小伙伴们讨论，发现小小的牛奶蕴藏大大的秘密。看来，生活中看似平常的现象，都包含丰富的知识。只要肯行动，总会有收获。关于牛奶，我们还有想法，比如：变质的牛奶真的可以拿来浇花吗？由于时间太短，还没有看到实验结果；还有，怎样利用牛奶制作出更加美味可口营养的酸奶呢？我们还在继续探究中……