曾曉輝 周斌偉
(湖北省孝感高級(jí)中學(xué) 湖北孝感 432000)
100 mL注射器、燒杯、滴管、試管、溫度計(jì)、橡皮膠管(帶彈簧夾)、集氣瓶、干酵母、5%葡萄糖溶液、澄清的石灰水溶液、酸性重鉻酸鉀溶液(0.2 g/mL)和蒸餾水。
2.1 酵母培養(yǎng)液制備 上課前稱取干酵母菌5 g,加入裝有100 mL 5%葡萄糖溶液的燒杯中,將燒杯放在 25~35℃的水浴中活化 15 min[1]。
2.2 實(shí)驗(yàn)裝置搭建 分為3組:①有氧組,注射器中吸入20 mL的酵母菌培養(yǎng)液,再吸入70 mL的空氣,套上橡皮管,夾上彈簧夾;②無氧組,注射器中吸入20 mL的酵母菌培養(yǎng)液后,排完空氣,套上橡皮管,夾上彈簧夾;③對(duì)照組,注射器中吸入20 mL的5%葡萄糖溶液(不含酵母菌),排盡空氣,套上橡皮管,夾上彈簧夾。
2.3 發(fā)酵過程 將3組裝置置于預(yù)設(shè)的水浴杯(50℃)中,通過觀察3組注射器活塞芯桿的移動(dòng)情況判斷注射器內(nèi)氣體體積的變化。約10 min后,在A組氣體體積變化前停止培養(yǎng);在B組活塞明顯向后退出時(shí)停止培養(yǎng)。
2.4 CO2的檢測(cè) 分別將3組橡皮管套上含有石灰水的導(dǎo)管,打開彈簧夾,將注射器中的氣體緩慢推入澄清的石灰水中,觀察變化。若注射器中沒有產(chǎn)生氣體,則不需進(jìn)行檢測(cè)(圖 1)。
圖1 CO2檢測(cè)裝置模式圖
2.5 酒精的檢測(cè) 將3組注射器中的溶液分別過濾,各取2 mL濾液置于試管中,滴加0.5 mL的酸性重鉻酸鉀溶液并輕輕振蕩,混合均勻,觀察3組試管中溶液顏色的變化。
3.1 氣體的產(chǎn)生 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在有氧條件下,有氧組注射器活塞沒有移動(dòng)。在無氧條件下,無氧組注射器則產(chǎn)生一定的氣體,活塞向上移動(dòng);對(duì)照組注射器的活塞未移動(dòng),沒有產(chǎn)生氣體。
3.2 CO2的檢測(cè) 為了檢測(cè)有氧組和無氧組裝置中產(chǎn)生的氣體是否含有CO2,將2組裝置中的氣體導(dǎo)入澄清的石灰水的裝置中。結(jié)果表明,通入注射器中的氣體前,容器中的澄清石灰水均為透明澄清的(圖2A);但在注入注射器中的氣體后,有氧組和無氧組均能產(chǎn)生使澄清的石灰水變渾濁的氣體,對(duì)照組沒有產(chǎn)生氣體,不需檢測(cè)(圖2B)。
圖2 CO2檢測(cè)裝置
3.3 酒精的檢測(cè) 為了檢測(cè)3組裝置中是否產(chǎn)生酒精,分別取2 mL濾液置于試管中,各滴加0.5 mL的酸性重鉻酸鉀溶液并輕輕振蕩至混合均勻。結(jié)果表明,無氧組呈現(xiàn)灰綠色,有氧組和對(duì)照組則未發(fā)生顏色反應(yīng),為橙黃色。
在本實(shí)驗(yàn)條件下,有氧組和無氧組裝置中可產(chǎn)生使得澄清的石灰水變渾濁的氣體,說明有氧組和無氧組裝置均可產(chǎn)生CO2[2]。而所取濾液與酸性重鉻酸鉀溶液的反應(yīng)表明,無氧組呈現(xiàn)灰綠色,說明無氧組溶液中產(chǎn)生了酒精;而有氧組和對(duì)照組未發(fā)生顏色反應(yīng),為橙黃色,說明沒有酒精產(chǎn)生。因此,本實(shí)驗(yàn)裝置可在有限的時(shí)間內(nèi)證實(shí)酵母菌在有氧和無氧條件下都會(huì)產(chǎn)生CO2,而只在無氧條件下產(chǎn)生酒精。
與人教版教材中的裝置相比,改進(jìn)的裝置有如下優(yōu)點(diǎn):①實(shí)驗(yàn)裝置體積減小,極大程度地節(jié)約了試劑,適于分組實(shí)驗(yàn)。改進(jìn)前,裝置的三角瓶中需加入200~240 mL溶液;改進(jìn)后,各試管只需加入20 mL左右的溶液即可;②實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加直觀,有、無生理活動(dòng)的變化,通過活塞的移動(dòng)情況即可判斷;③玻璃導(dǎo)管間用乳膠管相連,便于檢驗(yàn)裝置中的氣體;④注射器作為反應(yīng)器,方便對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行過濾,操作方便;⑤采用透明的濾液檢驗(yàn)有、無酒精產(chǎn)生,現(xiàn)象更加明顯;⑥采用50℃的水浴對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行加熱,可加快反應(yīng)速率,縮短時(shí)間,在40 min課時(shí)內(nèi)完成該探究活動(dòng)。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單易操作,可作為優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)課的參考題材。