乙醇发酵实验几种改进方式的比较分析

赵广英

(浙江省嘉兴市海盐高级中学 314300)

乙醇发酵实验是浙科版教材必修一《分子与细胞》中的一个演示实验。原实验设计的不足之处表现在：①该实验在学生初中阶段已经定性研究过，故高中应增加定量研究，研究酵母菌厌氧呼吸产生多少二氧化碳；②为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，实验应设置对照组；③实验装置较复杂，不便移动，不利于实验的开展。

本文针对上述不足之处提出改进方案，并在教学实践中师生共同探索出3种实验方法，既弥补教材中实验的不足，又培养学生的创新能力。

1 吹气球法

(1)取两个大小相同的锥形瓶，分别标上实验组和对照组。

(2)将含3 g葡萄糖和3 g安琪酵母的混合液100 mL倒入实验组的锥形瓶内，搅拌均匀，用植物油密封；将3 g安琪酵母加到100 mL清水中，搅拌均匀后倒入对照组的锥形瓶内，用植物油密封。然后，实验组和对照组的锥形瓶口都套上挤瘪的红气球，并用胶带纸封牢，放到30℃的恒温水浴锅中。

(3)前两个步骤要在课前1 h准备，在课堂上师生一起观察实验现象。可看到实验组的气球慢慢膨胀变大，而对照组的气球略有膨胀。将气球内的气体都通入到澄清的石灰水中进行检验，实验组澄清的石灰水迅速变浑浊；而对照组澄清的石灰水在2 min左右才稍变浑浊。把气球从锥形瓶口拿下来时，两组都能闻到酒味，实验组比对照组酒味更浓。

(4)通过观察实验现象，学生可得出结论：实验组和对照组酵母菌都进行了乙醇发酵，生成二氧化碳和酒精，只是对照组的发酵比较微弱。学生在得出结论的同时提出一个疑问：对照组仅有酵母没有糖怎么会发酵？经过查阅文献得知：因安琪酵母中含有食品添加剂，所以也会有少量碳源等营养，也能引起微量的酒精发酵。

改进后的实验装置简单，实验现象直观明显。学生对此种实验方法很感兴趣，并在课后主动进行与乙醇发酵相关的探究实验。

2 注射器法

(1)取两支普通大试管，分别标上实验组与对照组。准备两个与试管匹配的胶塞，胶塞上插入30 mL注射器。(注射器的针头必须穿过胶塞，保持畅通)

(2)将含0.1 g葡萄糖和1 g安琪酵母的混合液30 mL倒入实验组的试管内，搅拌均匀，用植物油密封；将1 g安琪酵母加到30 mL清水中，搅拌均匀后倒入对照组的试管内，用植物油密封。然后实验组和对照组的试管都套上带注射器的胶塞，放到30℃的恒温水浴锅中。

(3)前两个步骤要在课前1 h准备，在课堂上师生一起观察实验现象。可看到两组注射器的推杆都缓慢向上移动，当推杆不再移动时，记录注射器内气体的体积。实验组气体28 mL，对照组6 mL。

(4)将注射器内气体注射到澄清的石灰水中，实验组澄清的石灰水会较快地变混浊，而对照组变浑浊的速度较缓慢。打开胶塞，都能闻到一股酒味，实验组酒味较浓，对照组酒味较淡。此时,可让学生总结对照组推杆上升的原因(上升是因为发酵和物理因素两个方面)。

改进后的实验装置简单，现象直观明显，而且可测定二氧化碳的产生量。但注射器的体积有限，定量研究的范围也较小。

3 传感器法

(1)将二氧化碳传感器(或压强传感器)软管部分与单孔橡皮塞相连接，连接处要保持密封。

(2)将实验组和对照组的普通大试管固定在30℃的水浴锅中，然后向实验组大试管中加入0.2 g葡萄糖和1 g安琪酵母的混合液30 mL，搅拌均匀，用植物油密封，再套上带有传感器的橡皮塞。向对照组大试管中加入等量的安琪酵母和清水30 mL，搅拌均匀，用植物油密封，套上带有传感器的橡皮塞。电脑上显示实验组和对照组起始压强相等。

(3)前两个步骤要在课前1 h准备，在课堂上师生一起观察实验现象，可看到两组试管的压强都在增加，大约20 min后压强不再变化。利用传感器可知发酵产生的气体压强，通过克拉伯龙方程(PV=nRT)可以换算出气体的摩尔数[实验组产生(166×10-5) mol二氧化碳]。

(4)利用传感器进行定量研究，实验结果更加精确，研究范围较宽泛。该实验最好是用二氧化碳传感器，可直接测量出二氧化碳的量。如果没有二氧化碳传感器，也可用压强传感器代替，但要多一个计算的过程。

4 比较分析

本文对该实验进行3种不同改进的方式，都具有以下的共同点：都设置了对照组；实验装置简单且可移动；选用气球、注射器和传感器都方便学生观察。同时，每个实验改进又有各自的特点：①吹气球法。实验结果不仅直观有趣，而且生活化，能够很好地培养学生学习生物学的兴趣，使学生感受到身边的很多材料都可用来做实验；②注射器法。实验操作方便简单、易于测量、较准确且实验成本低廉，在高中阶段能够广泛地开展；③传感器法。具有测量范围广、测量精度高和操作简单等优点，有条件的学校还可利用传感器开展相关的探究实验。