乙醇發酵實驗幾種改進方式的比較分析

趙廣英

(浙江省嘉興市海鹽高級中學 314300)

乙醇發酵實驗是浙科版教材必修一《分子與細胞》中的一個演示實驗。原實驗設計的不足之處表現在：①該實驗在學生初中階段已經定性研究過，故高中應增加定量研究，研究酵母菌厭氧呼吸產生多少二氧化碳；②為防止氣壓、溫度等物理膨脹因素所引起的誤差，實驗應設置對照組；③實驗裝置較復雜，不便移動，不利于實驗的開展。

本文針對上述不足之處提出改進方案，并在教學實踐中師生共同探索出3種實驗方法，既彌補教材中實驗的不足，又培養學生的創新能力。

1 吹氣球法

(1)取兩個大小相同的錐形瓶，分別標上實驗組和對照組。

(2)將含3 g葡萄糖和3 g安琪酵母的混合液100 mL倒入實驗組的錐形瓶內，攪拌均勻，用植物油密封；將3 g安琪酵母加到100 mL清水中，攪拌均勻后倒入對照組的錐形瓶內，用植物油密封。然后，實驗組和對照組的錐形瓶口都套上擠癟的紅氣球，并用膠帶紙封牢，放到30℃的恒溫水浴鍋中。

(3)前兩個步驟要在課前1 h準備，在課堂上師生一起觀察實驗現象。可看到實驗組的氣球慢慢膨脹變大，而對照組的氣球略有膨脹。將氣球內的氣體都通入到澄清的石灰水中進行檢驗，實驗組澄清的石灰水迅速變渾濁；而對照組澄清的石灰水在2 min左右才稍變渾濁。把氣球從錐形瓶口拿下來時，兩組都能聞到酒味，實驗組比對照組酒味更濃。

(4)通過觀察實驗現象，學生可得出結論：實驗組和對照組酵母菌都進行了乙醇發酵，生成二氧化碳和酒精，只是對照組的發酵比較微弱。學生在得出結論的同時提出一個疑問：對照組僅有酵母沒有糖怎么會發酵？經過查閱文獻得知：因安琪酵母中含有食品添加劑，所以也會有少量碳源等營養，也能引起微量的酒精發酵。

改進后的實驗裝置簡單，實驗現象直觀明顯。學生對此種實驗方法很感興趣，并在課后主動進行與乙醇發酵相關的探究實驗。

2 注射器法

(1)取兩支普通大試管，分別標上實驗組與對照組。準備兩個與試管匹配的膠塞，膠塞上插入30 mL注射器。(注射器的針頭必須穿過膠塞，保持暢通)

(2)將含0.1 g葡萄糖和1 g安琪酵母的混合液30 mL倒入實驗組的試管內，攪拌均勻，用植物油密封；將1 g安琪酵母加到30 mL清水中，攪拌均勻后倒入對照組的試管內，用植物油密封。然后實驗組和對照組的試管都套上帶注射器的膠塞，放到30℃的恒溫水浴鍋中。

(3)前兩個步驟要在課前1 h準備，在課堂上師生一起觀察實驗現象。可看到兩組注射器的推桿都緩慢向上移動，當推桿不再移動時，記錄注射器內氣體的體積。實驗組氣體28 mL，對照組6 mL。

(4)將注射器內氣體注射到澄清的石灰水中，實驗組澄清的石灰水會較快地變混濁，而對照組變渾濁的速度較緩慢。打開膠塞，都能聞到一股酒味，實驗組酒味較濃，對照組酒味較淡。此時,可讓學生總結對照組推桿上升的原因(上升是因為發酵和物理因素兩個方面)。

改進后的實驗裝置簡單，現象直觀明顯，而且可測定二氧化碳的產生量。但注射器的體積有限，定量研究的范圍也較小。

3 傳感器法

(1)將二氧化碳傳感器(或壓強傳感器)軟管部分與單孔橡皮塞相連接，連接處要保持密封。

(2)將實驗組和對照組的普通大試管固定在30℃的水浴鍋中，然后向實驗組大試管中加入0.2 g葡萄糖和1 g安琪酵母的混合液30 mL，攪拌均勻，用植物油密封，再套上帶有傳感器的橡皮塞。向對照組大試管中加入等量的安琪酵母和清水30 mL，攪拌均勻，用植物油密封，套上帶有傳感器的橡皮塞。電腦上顯示實驗組和對照組起始壓強相等。

(3)前兩個步驟要在課前1 h準備，在課堂上師生一起觀察實驗現象，可看到兩組試管的壓強都在增加，大約20 min后壓強不再變化。利用傳感器可知發酵產生的氣體壓強，通過克拉伯龍方程(PV=nRT)可以換算出氣體的摩爾數[實驗組產生(166×10-5) mol二氧化碳]。

(4)利用傳感器進行定量研究，實驗結果更加精確，研究范圍較寬泛。該實驗最好是用二氧化碳傳感器，可直接測量出二氧化碳的量。如果沒有二氧化碳傳感器，也可用壓強傳感器代替，但要多一個計算的過程。

4 比較分析

本文對該實驗進行3種不同改進的方式，都具有以下的共同點：都設置了對照組；實驗裝置簡單且可移動；選用氣球、注射器和傳感器都方便學生觀察。同時，每個實驗改進又有各自的特點：①吹氣球法。實驗結果不僅直觀有趣，而且生活化，能夠很好地培養學生學習生物學的興趣，使學生感受到身邊的很多材料都可用來做實驗；②注射器法。實驗操作方便簡單、易于測量、較準確且實驗成本低廉，在高中階段能夠廣泛地開展；③傳感器法。具有測量范圍廣、測量精度高和操作簡單等優點，有條件的學校還可利用傳感器開展相關的探究實驗。