“乙醇发酵实验”的创新探究

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1、“乙醇发酵实验”的创新探究作者：俞宝根/周初霞作者简介：俞宝根（1984-），男，浙江省绍兴市第一屮学一级教师（312000）；周初霞，浙江省教育厅教研室（310000）。原文出处：《中学牛物教学》（西安）2017年第20178期第44-45页内容提要：针对浙科版教材“乙醇发酵实验”屮的几点不足之处一一实验的厌氧条件不明确、不能体现厌氧呼吸对底物的利用效率和偏好、不能准确检测酒精、不能体现厌氧呼吸是吸能反应还是放能反应，提出相应的改进措施，使得改进后的实验科学性、探究性、生活性更强。期刊名称：《中学政治及其他各科教与学》复印期号：2017年12期

2、关键词：乙醇发酵/实验改进/创新探究"乙醇发酵实验"是浙科版高中《生物（必修1）•分子与细胞》第3章第4节〃细胞呼吸"中的内容。该实验简单直观，可操作性强，但实验的科学性有待商榷,实验的探究性也不足。本文将该实验需要改进的地方做具体的阐述，并给出相应的改进措施以及取得的实验效果。一、教材实验的不足及改进措施（-）实验的厌氧条件不明确原因分析：教材原有乙醇发酵实验中，用迅速向混合液表面滴加一薄层石蜡油隔绝空气的方法创造厌氧条件。该方法忽略了酵母菌真正厌氧呼吸的环境是酵母菌溶液,而溶液本身有溶解氧存在,只有溶解氧消耗完或者水平很低时,才能认为是真正的

3、厌氧条件。改进方法：①葡萄糖和干酵母均用煮沸冷却的水配制，减少溶液中的溶解氧。②用溶解氧传感器测定溶液中溶解氧的变化，保证实验的厌氧条件。效果反馈：用溶解氧传感器分别测定清水、煮沸冷却水以及用煮沸冷却水配制的酵母菌葡萄糖溶液，结果发现，煮沸冷却水的溶解氧含量明显彳氐于清水,而煮沸冷却水配制的酵母菌葡萄糖溶液的溶解氧迅速降至2mg/L的低水平（图1）。以上结果表明，酵母菌会很快将溶液中的溶解氧消耗掉，用煮沸水配制的酵母菌溶液能够迅速达到厌氧呼吸的条件。（二）实验不能体现厌氧呼吸对底物的利用效率和偏好原因分析：教材中描述厌氧呼吸的底物是糖类等有机物。

4、但教材实验中只用了葡萄糖作为反应底物,不能说明厌氧呼吸的底物类型,不能体现实验原理。产物可以使澄清石灰水变浑浊，但很难体现不同底物利用的效率。改进方法：提供蔗糖、淀粉、葡萄糖等不同的底物,要求学生探究3种底物是否都能作为厌氧呼吸的底物,以及酵母菌是否有偏好。具体实施时,将等量的3种底物和等量的酵母菌混合于试管中，在相同且适宜的条件下逬行反应。实验结果用【专感器进行检测，可以快速得到定量数据；同时用葡萄糖试纸检测蔗糖、淀粉反应前后是否有葡萄糖产生，从而深入分析酵母菌利用底物进行厌氧呼吸的偏好和实验原理。效果反馈：I―^感器检测到蔗糖和糖组有快速反应

5、,淀粉组没有明显反应，表明葡萄糖和蔗糖是酵母菌厌氧呼吸比较偏好的底物。蔗糖组反应后有葡萄糖试纸反应（图2）,由此推测酵母菌是将蔗糖分解为葡萄糖作为厌氧呼吸的底物。（三）实验不能准确检测酒精原因分析：教材实验中，检测产物酒精是通过拔掉广口瓶的塞子闻气味的方法。学校有规定,中学生不能饮酒,因而对酒精的气味不能准确把握。改进方法：提供蔗糖、淀粉、葡萄糖等不同的底物，要求学生探究3种底物是否都能作为厌氧呼吸的底物产生酒精，以及产生酒精量是否不同。具体实施时，将等量的3种底物和等量的酵母菌混合于试管中，在相同且适宜的条件下进行反应。实验结果用气态酒精传感器

6、进行检测。效果反馈：葡萄糖和蔗糖作为底物的实验组，很快产生酒精，并且速率接近,再一次说明葡萄糖和蔗糖是酵母菌厌氧呼吸偏好的底物（图3）。（四）实验不能体现厌氧呼吸是吸能反应还是放能反应原因分析：实验的反应装置是一个广口瓶,没有相应的指标显示岀厌氧呼吸是吸能反应还是放能反应。普通温度计反应不够灵敏，直接插在酵母菌培养液中也难以测定反应的温度变化。改进方法：配制初始温度相同（35弋左右）的葡萄糖溶液和酵母菌葡萄糖溶液,学生设计探究实验,测定酵母菌厌氧呼吸反应体系中的温度变化情况。具体实施时,将等量且适量的、初始温度相同的葡萄糖溶液和葡萄糖酵母菌溶液分

7、别装在两个广口瓶中,设置厌氧条件,用快速温度传感器测定温度的变化，从而反映厌氧呼吸的反应类型。效果反馈：葡萄糖酵母菌反应组的温度明显上升，而葡萄糖组的温度因为散热而逐渐下降。以上结果表明，酵母菌厌氧呼吸为放能反应。二、实验改进后的优点（-）科学性更强实验改逬后，通过溶解氧传感器测定煮沸冷却水中酵母菌溶液的溶解氧变化,学生能够清楚地观察到厌氧条件的产生，明确实验条件。通过气态酒精传感器测定各组的酒精变化,学生能够直观地观察到酵母菌厌氧呼吸产物的产生和变化,与原来通过闻气味的定性测定相比，定量测定更准确。相比原实验，以上改进更直观,科学性更强。（二）

8、探究性更强实验改进后,学生以葡萄糖、蔗糖和淀粉3种物质为底物,设计实验来探究不同底物是否都能作为厌氧呼吸的底物，并创新性地应用葡萄糖试纸