乙醇发酵实验

乙醇发酵实验（通用6篇）

篇1：乙醇发酵实验

乙醇发酵实验

一、学习任务分析

乙醇发酵实验是必修一《分子与细胞》中第三章“细胞的代谢”第四节“细胞呼吸”中一个演示实验。发酵作为呼吸的一种在日常生活中时有接触，为学习《细胞呼吸》这一节的理论打下实践基础。此演示实验对日常生活或是工业生产都有重要意义，是制酒关键性过程。本实验教师演示为主，在实验过程中共同理解实验条件，学习实验原理性的理论知识，最后布置兴趣性实验，让学生用学到的理论知识尝试在课外做果醋、果酒。

二、学习者分析

学生在学习本次演示实验之前，已经基本了解细胞呼吸的概念和原理，学习了有氧呼吸和无氧呼吸等理论性知识。此外，学生在日常生活中时常接触“发酵”的概念，对发酵得到的产品十分熟悉，学生在学习了部分原理性知识后，迫切希望了解日常生活中的酒、果醋、酱油。酸奶等是怎么制作的。而且，高二的学生已经具备较好的假设、演绎、抽象和系统的思维，并且本班学生好奇心旺盛，爱思考，爱提问，动手能力极强，对演示实验具有浓厚的兴趣。

三、教学重难点设计

1、教学重点：理解乙醇发酵实验的原理。

2、教学难点：乙醇发酵实验的操作性演示以及实验过程中现象的解释分析。

四、教学目标设计

1、知识与技能目标：理解乙醇发酵的原理。

2、过程与方法目标：掌握乙醇发酵实验的各个步骤。

3、情感态度价值观目标：树立严谨认真的科学实验观。

五、教学过程

1、实验导入

同学们在日常生活肯定都见过酒，不少同学可能还喝过，那同学们知道“酒”是怎么制作出来的么？（学生活动：发酵）

在学习了细胞的有氧呼吸和无氧呼吸之后，我们都知道“发酵”的实质是细胞的无氧呼吸。今天在课堂上我们一起来动手来制制酒。

2、演示实验

给同学五分钟时间浏览课本P78页的实验操作内容，浏览实验后面的4个问题。在同学看书的5分钟时间里，教师准备一切实验用具，将实验所用器材摆放在全班同学都能看到的地方，准备就绪。5分钟后，老师开始演示实验。

(1)首先取10%葡糖糖溶液30ml注入广口瓶中，并置于35℃水浴中预热。

(2)取于酵母3g，用15ml、30℃温水化开后，立即倒入预热过的广口瓶中，充分振荡，使葡萄糖与酵母混合，混合液应该占广口瓶容积1/3左右。

(3)迅速向混合液表面滴加一薄层液体石蜡。用带玻璃导管的橡皮塞塞住广口瓶，让玻璃导管的另一端伸入大试管的液面以下，并将广口瓶置于30℃左右的水浴中。

3、同学仔细观察老师在实验中的操作，结合实验讨论思考为什么要这么操作。学生观察最后的实验结果，得出实验最终产物。

4、教师通过本次实验讲解乙醇发酵

5、师生共同探讨解决书本P79页实验讨论问题

(1)广口瓶、大试管内出现哪些？拔掉广口瓶的塞子后会闻到什么气味？试分析其中的原因。

（答案：广口瓶内液面有些许下降，大试管中出现气泡。拔掉广口瓶的塞子后会闻到酒味。因为酵母菌无氧呼吸将葡萄糖氧化成酒精。）

(2）为什么在广口瓶中要加入30mL10%的葡萄糖溶液，并置于35℃水浴中预热？（答案：葡萄糖是原料，溶液颗粒小更容易被酵母菌利用，35℃的水浴易于酵母菌生长繁殖，利于最大程度提高酶活性。）

(3)为什么在广口瓶的混合液表面滴加一薄层液体石蜡？

（答案：防止产生的二氧化碳从广口瓶中溢出，从而在大试管中看不到气泡。同样，产生的酒精易于挥发，液体石蜡能防止酒精挥发。）

(4)实验中为什么要使酵母悬液与葡萄糖溶液充分混合，并将广口瓶置于30℃水浴中？（答案：两者充分混合，更利于酵母菌利用葡萄糖，30℃的水浴易于酵母生长繁殖，也有利于保证较高的酶活性。）

六、教学设计方案的评价与修改。（课后）

七、板书设计

演示实验：乙醇的发酵

篇2：乙醇发酵实验

左文朴1 裴建新1 庞浩

1黄志民1 黎贞崇1

韦宇拓2 黄日波1, 2

（1.广西科学院国家非粮生物质能源工程技术研究中心，广西 南宁 530003；2.微生物及植物遗传工程教育部重点实验室，广西 南宁 530005）

摘要：丙酮-丁醇发酵生产过程中产生大量废液，本研究以一株从自然环境中分离得到的酿酒酵母GXAS-BT9作为发酵菌株，利用丙酮-丁醇发酵的废液作为乙醇发酵的配浆用水，进行乙醇发酵。实验结果表明：GXAS-BT9菌株的乙醇发酵产率随着废液比例的升高而增加，即使使用100%废液作为配浆用水，玉米粉和木薯粉作为原料的的乙醇产率分别达到14.27%（v/v）和14.26%（v/v），比对照分别提高了14.7%和9.6%。本研究将丁醇发酵与乙醇发酵偶联起来，实现了水的循环利用，同时大大减少了污水的排放量。

【关键词】 丙酮-丁醇发酵 废水 乙醇发酵 偶联 中图分类号： 文献标识码：

文章编号：

Study of resuing the waste water of acetone-butanol fermentation by coupling alcoholic

fermentation Zuo Wen-pu1 Pei Jian-xin1 Pang Hao1 Huang Zhi-min1 Li Zhen-chong1 Wei Yu-tuo2

Huang Ri-bo1, 2

(1.National Engineering Research Center for Non-food Biorefinery, Guangxi Academy of Science, Nanning 530003, Guangxi;2.Key Laboratory of Microbial and Plant Genetic Engineering of Ministry of Education, Guangxi University, Nanning 530005, Guangxi)

篇3：菊芋发酵提取生物乙醇研究

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料主要有糖化酶、淀粉酶、酿酒酵母,由伊事达生物公司提供;菊粉来自于轻度盐碱地种植的鲜菊芋经清洗、切块、晒干、粉碎所得。

1.2 方法

1.2.1 原料粉碎度对乙醇发酵的影响

菊芋粉碎后筛分出20～40目、40～60目、60～80目3种粒度段的菊芋粉混合物,分别取100 g,按照料水比1∶2.0,在1 000 mL三角瓶中混合均匀,塞上棉塞放入100℃水浴中,蒸煮30 min,之后冷却至30℃左右。加5 g酿酒酵母及复合酶,自然pH条件下,放入无菌恒温培养箱内,30℃下发酵5 d。测其乙醇产量,确定最佳原料菊芋粉颗粒大小。

1.2.2 初始pH对乙醇发酵的影响

取菊芋粉100 g,按照料水比1∶2.0,在1 000 mL三角瓶中混合均匀,塞上棉塞放入100℃水浴中,蒸煮30 min,之后冷却至30℃左右。加5 g酿酒酵母及复合酶,初始 pH分别为4.0、4.5、5.0、5.5、6.0,放入无菌恒温培养箱内,30℃下发酵5 d。测其乙醇产量,考察pH对乙醇发酵的影响,确定最佳初始pH。

1.2.3 料水比对乙醇发酵的影响

称取菊芋粉100 g,按照料水比1∶1.5、1∶2.0、1∶2.5、1∶3.0、1∶3.5分别加水,在1 000 mL三角瓶中混合均匀,塞上棉塞放入100℃水浴中,蒸煮30 min,之后冷却至30℃左右。加5 g酿酒酵母及复合酶,放入无菌恒温培养箱内,30℃下发酵5 d。测其乙醇产量,确定最佳料水比。

1.2.4 乙醇浓度测定方法

取100 mL发酵液于500 mL蒸馏瓶中,加100 mL蒸馏水,用容量瓶接100 mL馏出液,用乙醇比重计测量此溶液的乙醇浓度及温度,查表校正后得到发酵液的乙醇浓度(体积分数)[5]。

2 结果与分析

2.1 原料粉碎度对乙醇发酵的影响

由表1可以看出,3个处理中,菊芋粉60～80目粒度段发酵处理的乙醇浓度最大,为6.3%,高于20～40目和40～60目2个粒度段菊芋粉发酵的乙醇浓度,这是由于原料粉碎的颗粒越细,菊粉越易浸出,提高了酿酒酵母及复合酶对菊粉的利用率,同时溶液的流动性好,有利于发酵反应的进行。

2.2 初始pH对乙醇发酵的影响

在菊粉发酵生产乙醇过程中,随着酿酒酵母对底物的利用和代谢产物的积累,发酵液的pH必然会发生变化。通常情况下,较低的pH会抑制酵母细胞的生长,较高的pH可能增加杂菌的感染,两者都能导致乙醇浓度的降低,如何调控发酵液的pH对于提高乙醇的产率有很大作用。由图1可以看出,随着初始pH的升高,乙醇的浓度先升高后降低,在初始pH为4.5时,乙醇的浓度最大,为6.4%。

2.3 料水比对乙醇发酵的影响

料水比是发酵过程中发酵底物用量与水量的比值,它对发酵有着重要的影响。传统的乙醇工业采取液态发酵,乙醇发酵是典型的产物抑制,为了避免原料利用不完全,常常加水量比较高,发酵结束后发酵液酒精含量低,增大了蒸馏的能耗[5]。从图2可以看出,随着加水量的提高,醪液的乙醇浓度下降,但菊芋粉的利用率增加,溶液中的乙醇总量增加,菊芋乙醇发酵料水比为1∶2.5比较适合。

3 结论与讨论

与以农作物秸秆为代表的纤维素类生物质原料相比,菊芋原料水解既不需要技术难度大,糖分损耗高的预处理技术,也不需要成本昂贵的酶制剂,同时菊芋适应性强,耐寒、耐旱、耐盐碱可在五荒等非农业耕地种植[6]。但受多种因素的影响,菊芋发酵提取生物乙醇的提取率不高,该研究采用单因素试验,从菊芋原料预处理、初始pH、料水比等进行研究,分别探讨其在发酵过程中的作用,为下一步发酵提取乙醇工艺的优化提供理论参考。

(1) 菊芋原料粉碎的颗粒越细,菊粉越易浸出,发酵效果越好,原料粉碎度为60～80目时提取的乙醇浓度最大,为6.3%。

(2)pH影响酶活力的主要原因在于改变或破坏酶的空间结构,影响酶分子活性部位基团的解离,从而导致酶活性受到影响甚至丧失。通常各种酶只有在一定的pH范围内才能表现它的活性,低于或者高于最适pH,酶的活性逐渐降低。在菊芋发酵提取生物乙醇过程中初始 pH 控制在4.5时提取的乙醇浓度最大。

(3)料水比是发酵过程中发酵底物用量与水量的比值,它对发酵有着重要的影响。传统的乙醇工业采取液态发酵,乙醇发酵是典型的产物抑制,为了避免原料利用不完全,常常加水量比较高,发酵结束后发酵液酒精含量低,增大了蒸馏的能耗[5]。料水比控制在1∶2.5比较适合菊芋的乙醇发酵,可以降低乙醇发酵的成本,提高菊芋发酵乙醇的生产率。

参考文献

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[5]章克昌.酒精与蒸馏工艺学[M].北京:中国轻工业出版社,2001:111-113.

篇4：乙醇发酵实验

关键词：木薯；发酵；乙醇；糖化

中图分类号：TQ920.6 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2015）07-0272-04

目前，在石油资源紧缺、原油价格不断攀升、环境压力日益加重的情况下，燃料乙醇作为一种清洁的可再生能源应运而生[1-3]。燃料乙醇作为车用液体燃料，在交通运输方面有着太阳能、风能、水能等其他可再生能源不可替代的作用。木薯淀粉含量极高，且是非粮作物，利用木薯为原料有利于保障国家能源安全和粮食安全，比利用玉米、小麥、甘蔗等原料更经济，社会效益也较为突出[4-9]。

利用木薯粉进行乙醇发酵时，发酵液的黏度过大会对多罐连续发酵中物料的流动造成极大影响，也给醪液的搅拌、加热、冷却带来很大困难。木薯在收集时也易混入砂石、金属等杂物，容易引起机械设备运转部位的磨损，使换热器堵塞，机器发生故障，降低使用寿命。砂石进入生产线后，会在发酵罐、蒸馏塔中沉积，造成管道设备堵塞，清洗困难，引起染菌、升酸等问题[10]，同时也增加了物耗、能耗，造成生产不稳定。为了解决这些问题，应尽可能地减少糖损失，本研究采用清液发酵的方式除砂并降低醪液黏度，主要对清液发酵的糖化条件进行了研究。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

木薯粉，河南天冠企业集团有限公司；液化酶：耐高温α-淀粉酶，酶活力为76 999 U/mL，河南天冠企业集团有限公司；糖化酶：酶活力为73 800 U/mL，河南天冠企业集团有限公司；菌种：耐高温活性干酵母（TH-AADY），湖北安琪生物集团有限公司；硫酸、氢氧化钠、碘、碘化钾、3，5-二硝基水杨酸等化学试剂均为分析纯。

1.2 试验仪器

紫外可见分光光度计（UV-2012PC），龙尼柯仪器有限公司；酒度计，河北省武强县同辉仪表厂；旋转式黏度计（NDJ-79），同济大学机电厂；精密酸度计（PHS-3C），上海大普仪器有限公司；电子天平（AL204），梅特勒-托利多仪器有限公司；智能水浴锅（HH-S6），郑州长城科工贸有限公司；循环水多用真空泵（SHZ-D），上海予英仪器有限公司。

1.3 测定方法

还原糖的测定：3，5-二硝基水杨酸（DNS）比色法[11-12]，建立标准曲线为：y=3.949 7x+0.073 7（r2=0.999 4），其中x为吸光度，y为葡萄糖浓度（mg/mL）。

乙醇的测定：酒度计法[13]。

黏度测定：用NDJ-79型旋转式黏度计。

1.4 木薯原料分析

木薯中的水分含量采用105 ℃恒质量法测定；木薯中淀粉含量根据文献[13]中的方法测定。

1.5 液化醪液的制备

经前期单因素试验确定液化条件为：以液料比 2.5 mL ∶1 g 进行润料，按1 g木薯粉加入20 U的量添加液化酶，60 ℃预热10 min后在95 ℃液化，1 h后碘检；液化完成后，将液化醪液降温到60 ℃，调节pH值至4.5，供糖化试验用。

1.6 木薯糖化条件的单因素试验研究

预先将液化酶与拌料水混合，然后加入木薯粉调浆，再置于水浴锅中，升温液化；碘检显示液化结束后，搅拌降温至糖化温度，调节pH值，加入糖化酶后保温一段时间；糖化结束后抽滤，取清液加入活化酵母进行乙醇发酵，待发酵完成后检测乙醇浓度。

1.6.1 糖化时间对糖化的影响 在液化后的醪液中按1 g木薯粉添加150 U的量加入糖化酶，置于60 ℃恒温水浴锅中，考察不同糖化时间对糖化的影响。

1.6.2 糖化酶用量对糖化的影响 在液化醪液中分别加入不同量的糖化酶，其他操作条件不变，考察糖化酶量对糖化的影响。

1.6.3 液料比对糖化的影响 以不同液料比进行润料，其他操作条件不变，考察不同液料比对糖化的影响。

1.6.4 液料比对发酵的影响 以不同液料比润料，考察不同液料比对发酵（主要指乙醇浓度）的影响。

1.7 木薯糖化工艺优化

根据单因素试验结果，以不同的液料比润料，加入液化酶量为20 U/g（木薯粉），60 ℃预热10 min后在95 ℃液化，液化1 h后碘检，液化完成后将醪液降温到60 ℃，调节pH值至45，加入一定量糖化酶，在60 ℃糖化不同时间后，将糖化醪液进行抽滤，在滤液中加入活化后的酵母，放入恒温摇床中，在37 ℃下发酵72 h，发酵结束后测乙醇浓度。以糖化酶用量、糖化时间、液料比为影响因素，应用Design Expert 软件设计3因素3水平的响应面试，响应面试验因素水平见表1。

1.8 优化工艺验证试验

以优化后的糖化工艺条件进行3组平行验证试验。

1.9 液化醪液、糖化醪液、清液的黏度

以液料比2.5 mL ∶1 g进行润料，考察加入液化酶和不加液化酶的木薯粉浆在升温过程中的黏度变化情况。

2 结果与分析

2.1 木薯原料分析

木薯粉中含有一定的水分，采用105 ℃恒质量法测定，其平均含水量为10.52%。通过对木薯中淀粉含量的测定，得到其平均淀粉含量为76.23%。

2.2 木薯的糖化條件研究

2.2.1 糖化时间对糖化的影响 由图1可知，在一定范围内，延长糖化时间可增加糖化醪液里还原糖的含量；但超过一定时间后，糖化速度越来越慢，致使还原糖含量的增量很小，反而增加了能耗，降低了设备利用率[14]。还原糖的含量在糖化时间为30～90 min内一直增加，过了90 min后还原糖含量几乎不变，可见糖化进行90 min后，糖化过程已基本完成。考虑到能耗和设备利用率，糖化过程一般进行90 min左右即可。

2.2.2 糖化酶用量对糖化的影响 从图2可以看出，在一定范围内，随着糖化酶用量的增加，清液中的还原糖含量增大。在糖化酶用量为100～175 U的范围内，还原糖含量有明显的变化趋势，增加糖化酶用量，糖化效果显著提高；当继续增加糖化酶用量时，还原糖含量变化不大，表明继续增加酶用量对糖化效果的提高意义不大。从经济性上考虑，初步选取糖化酶的添加量为175 U/g（木薯粉）。

2.2.3 液料比对糖化的影响 由图3可知，还原糖含量随着液料比的增大即水的增加而降低，且变化显著。虽然液料比2.0 mL ∶1 g时，还原糖含量最高，但过高的糖度会对发酵产生抑制，继而降低发酵产生的乙醇量[5]。为了确定合适的液料比，又研究了不同液料比对发酵的影响。

2.2.4 液料比对发酵的影响 从图4中可以看出，乙醇浓度随着液料比的增大先增加后降低。虽然还原糖含量在液料比2.0 mL ∶1 g时最高，但发酵后所得乙醇浓度却不是最高的，说明此时清液中的糖含量已对酵母的发酵产生了抑制；当液料比为2.5 mL ∶1 g时，发酵的乙醇浓度最高。综合考虑原料及经济因素，采用2.5 mL ∶1 g作为较合适的液料比。

2.3 木薯糖化工艺优化

以发酵后的乙醇浓度（Y）为响应值，响应面的试验方案及结果如表2所示。

使用Design Expert 8.0软件对试验结果进行了回归拟合，得到了乙醇浓度和各个影响因素间的关系回归方程：

Y=13.23+0.34X1+0.013X2+0.20X3+0.13X1X2+015X1X3-0.10X2X3-0.25X12-0.50X22-0.33X32。

由表3、表4可知，P<0.05，说明该模型显著，而失拟项为不显著。试验中各因素对乙醇浓度的影响残差为0.020，说明该模型与试验数据拟合比较好[15-16]。此模型的R2=0.966 0，表明数据的相关性较好；而校正R2=0.904 8，说明90.48%的试验数据可由此模型解释，进一步说明了模型与实际情况拟合较好；变异系数可以表示试验的精确度，变异系数值越大，表明试验的可靠度越小，在本试验中变异系数值为1.11%，表明试验操作可靠；信噪比>4时，表明该模型可用于预测，本试验信噪比为11.414，表明模型的选择适当，有充足的信号，可用于试验设计[17-20]。

从图5可以看出，当液料比固定时，乙醇浓度随着糖化酶用量的增加出现先上升后下降的现象，说明适当的糖化酶用量可以提高糖化液中的还原糖量。当糖化酶用量固定时，乙醇浓度随着水用量的增加而先增大后降低，在液料比为 2.5 mL ∶1 g 时乙醇浓度最大。水用量过少时，糖化液黏度增大，给物料的流动带来困难，更使得糖化液中还原糖的含量过高，进而抑制了乙醇的发酵；当水用量过多时降低了醪液中还原糖的含量，乙醇浓度也随之降低。当糖化时间固定时，乙醇浓度随着糖化酶用量呈先增大后降低的趋势。当糖化酶用量固定时，乙醇浓度随着糖化时间呈现先增大后降低的现象，在糖化时间为105 min时乙醇浓度最高。

根据响应面试验，可确定木薯粉糖化工艺的最佳条件为：糖化酶用量为200 U/g（木薯粉），液料比为2.5 mL ∶1 g，糖化时间为105 min。

2.4 优化工艺验证试验

以优化后的糖化工艺条件进行3组平行验证性试验，所得乙醇浓度结果分别为13.2%、13.3%、13.0%，平均乙醇体积浓度为13.17%，与理论值13.34%较接近，相对误差为127%，表明该模型可以用于试验的设计与预测。

2.5 液化醪液、糖化醪液、清液的黏度

由图6可知，液化酶明显降低了木薯醪液的黏度。当温度低于61 ℃时，物料的黏度变化都很小；当温度继续上升，在62～67 ℃之间时黏度迅速升高，进入了吸水膨胀和糊化阶段[21]，若醪液在此之前能混合均匀，就可降低糊化对液化不完全的影响。超过糊化温度后，淀粉分子随着各分子之间键的削弱而断开，黏度也开始下降[22]。

液化、糖化过程中醪液黏度的变化如图7所示，由于液化酶和糖化酶的水解作用，醪液中的黏度都很低。醪液的黏度均在液化、糖化进行30 min后维持在一定值，糖化醪液中的黏度在糖化结束即糖化进行105 min后黏度依然没变，为 22 mPa·s。由于糖化酶的作用，糖化醪液中的黏度低于液化醪液中的黏度。糖化结束后经抽滤所得清液的黏度为 2.2 mPa·s，仅为醪液黏度的10%，表明清液发酵明显降低了用于发酵的醪液黏度。

3 结论与讨论

在单因素试验的基础上，利用响应面试验优化了糖化条件，优化后的糖化条件为：糖化酶量200 U/g（木薯粉）、液料比2.5 mL ∶1 g，糖化时间105 min。3次验证试验所得乙醇体积浓度的平均值为13.17%，与理论值13.34%较接近，表明该模型可用于试验的设计与预测。

本研究还测定了液化、糖化过程中醪液及清液的黏度，结果表明使用清液发酵降低了发酵醪液的黏度，提高了物料的流动性。

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篇5：发酵现象实验报告

一、实验目的

（1）掌握摇床发酵法制备糖化酶的工艺流程及操作方法

（2）了解利用黑曲霉菌菌种发酵时的生长条件及注意事项

（3）熟练掌握实验过程中的无菌操作和培养条件的选择

二、实验仪器及试剂

菌种：黑曲霉

仪器：锥形瓶（500ml)、移液管、恒温水浴锅、秒表、50mL比色管、牛皮纸、纱布（8层）、pH计。

药品：三水乙酸钠、冰醋酸、硫代硫酸钠、碘、氢氧化钠、硫酸、可溶性淀粉、玉米粉、豆饼粉、麸皮

三、实验原理

摇瓶发酵是实验室常用的通风发酵方法，通过将装有液体发酵培养基的摇瓶放在摇床上振荡培养，以满足微生物生长、繁殖及产生许多代谢产物对氧的需求。它是实验室筛选好气性菌种，以及摸索种子培养工艺与发酵工艺的常用方法。

葡萄糖淀粉酶（EC3.2.1.3）系统名为淀粉α-1,4-葡聚糖葡萄糖水解酶，俗称糖化酶，是国内产量最大的酶品种。糖化酶对淀粉分子的作用是从非还原末端切开α-1,4键，也能切开α-1,3键和α-1,6键，产生葡萄糖。

糖化酶有催化淀粉水解的`作用，能从淀粉分子非还原末端开始，分解α-1,4-葡萄糖苷键生成葡萄糖。葡萄糖分子中含有醛基，能被次碘酸钠氧化，过量的次碘酸钠酸化后析出碘，再用硫代硫酸钠标准溶液滴定，计算酶活力。

四、实验步骤

1.培养步骤

1.1种子培养基制备及灭菌

将新鲜土豆去皮切块，称取200~300 g土豆块放入500 mL烧杯中，加入一定量水，在电炉上煮沸至土豆块熟透，用120目纱布过滤，滤渣反复用一定量水清洗、过滤2次，合并各次滤液且定容至1000 mL即得土豆汁。取一定体积的土豆汁，在其中加入5%的蔗糖，溶解摇匀并调pH至5.5，即得种子培养基。将适量种子培养基倒入锥形瓶（250ml），用纱布塞塞住管口，并用牛皮纸包扎，置灭菌锅中，于121℃下灭菌30min。待灭菌完毕，冷却取出。

1.2发酵培养基制备及灭菌

取6只500mL摇瓶，分别按装液量100、200、300mL配制培养基（玉米粉6%、豆饼粉2%、麸皮1%），加水后稍微摇动，使原料湿润，浸入水中。用8层纱布包扎瓶口，再加牛皮纸包扎。置灭菌锅中，于121℃下灭菌30min。

1.3发酵培养基接种：将已生长好的菌种，在无菌条件下，按照10%的接 量（8%-12%）接种到发酵培养基上。

1.4发酵培养基发酵：将摇瓶固定在摇床上，培养温度为31℃，转速为120r/min，培养时间96h。显微镜观察菌丝形态，用试纸测发酵液pH，测定酶活力。摇瓶培养时观察各种摇瓶机的结构。

2.糖化酶活力测定

2.1待测酶液的制备：

精确吸取液体酶1.00mL，先用少量的乙酸缓冲液溶解，并用玻璃棒捣研，将上清液小心倾入容量瓶中。沉渣部分再加入少量缓冲液，最后全部移入容量瓶中，用缓冲液定容至刻度（估计酶活力在100~250u/mL范围内），摇匀。通过4层纱布过滤，滤液供测定用。

2.2酶活力测定：

于甲、乙两支50mL比色管中，分别加入可溶性淀粉溶液25mL及缓冲液5mL，摇匀后，于40℃恒温水浴中预热5min。在甲管（样品）中加入待测酶液2mL，立刻摇匀，在此温度下准确反应30min，立刻各加入氢氧化钠溶液0.2mL，摇匀，将两管取出迅速冷却，并于乙管（空白）中补加待测酶液2mL。吸取上述反应液与空白液各5mL，分别置于碘量瓶中，准确加入碘溶液10mL，再加氢氧化钠溶液15mL，摇匀塞紧，于暗处反应15min。取出，加硫酸溶液2mL，立即用硫代硫酸钠标准液滴定，直至蓝色刚好消失为其终点。

2.3酶活力计算：

样品酶活力（u/g或u/mL）=579.9×(A-B)c×n式中：A与B分别为空白、样品消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积，mL；c为硫代硫酸钠标准溶液的浓度，mol/L；n为稀释倍数。

五、数据分析

比较不同装液量下的菌体形态特征、酶活力，将结果填入下表：

装液量/mL

指标

酶活力

pH

菌体特征 100 420u/mL 4.2 200 510u/mL 4.1 300 570u/mL 3.8 出现球状的白色的菌丝团，瓶壁上出现黑丝的孢子和菌丝

六、结论

1.不同的装液量对酶活力的影响是随着装液量的增加呈现上升的趋势，但是酶活力变化不大，并且酶活力不高，与其他组数据相比接种量跟酶活力关

2.菌体特征在锥形瓶的瓶壁上出现白色的菌丝，在培养基中也出现了丝球

3.菌种新陈代谢的旺盛二氧化碳的释放增加，使pH值逐渐下降，最终使培养基的pH下降至3.8左右。

实验二 酿酒酵母发酵过程参数的测定及计算

一、实验目的

1.测定并绘制生长曲线、底物消耗曲线和产物形成曲线

2.了解发酵过程中葡萄糖的利用、菌体生长和产物生成的相互关系

3.初步学会菌体生长、底物消耗和产物生成有关发酵参数的求解

二、实验仪器及试剂

菌种：酿酒酵母

仪器：锥形瓶（250ml）、移液管、pH计、生物传感仪、分析天平

药品：酵母膏、胰蛋白胨、葡萄糖、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、苯甲酸钠、EDTA钠、氯化钠

三、实验原理

酵母菌是兼性厌氧型真菌，喜欢含糖的环境， 有氧时将葡萄糖分解成CO和水，无氧时将葡萄糖分解成酒精和二氧化碳，同时都释放出能量

生物传感器由生物识别元件和信号转换器组成，能够选择性地对样品中的待测物发出相应，通过生物识别系统和电化学或其他传感器把待测物质的浓度转为电信号，根据电信号的大小定量测出待测物质的浓度。生物传感器是应用生物活性材料（如酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜等）与物理或化学换能器有机结合的一门交叉学科，是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法，也是物质在分子水平的快速、微量分析方法

四、实验步骤

1.种子培养基（YEPD，g/L）：称取酵母膏10g、胰蛋白胨20g、葡萄糖20g，加蒸馏水溶解，调节pH 5.0左右，并定容至1000ml。

2.发酵培养基（g/L）：称取酵母膏10g，胰蛋白胨20g，葡萄糖100g加蒸馏水溶解，调节pH 至5.0左右，定容至1000ml，分装10个锥形瓶（250ml）封口121℃，30min灭菌。

3.种子培养：将活化好的种子培养液，用移液管移去10ml接种于灭菌YEPD液体培养基中， 于30℃、120 r/min全温摇瓶柜中培养24 h左右，观察种子液的色泽、气味与形态等基本情况。

4.发酵方法：将培养好的种子液按8-12%的接种比例，接种于发酵培养基中，置于30 ℃、120 r/min全温摇瓶柜中培养96 h。

5.过程取样：发酵培养基接种发酵后，每隔8小时取样，移取45ml菌液至离心试管中3800r/min离心，上清液取出分析，菌泥放置烘箱烘干，分析菌体生物量、残余葡萄糖浓度与酒精生成量，并以此为基础数据计算参数

6.生物量的测定：取等量的两份发酵液，一份由烘干法测得菌体干重（DCW），另一份稀释成一定的浓度于630 nm下测定吸光值（OD值），得到标准曲线为DCW=3.87×OD（R=0.996）。再以相同方法测得样品的OD值，按标准曲线计算出菌体干重。

7.还原糖的测定与乙醇的测定：使用生物传感仪测定糖类和酒精的含量

篇6：乙醇发酵实验

我想：一堂课，一开始要能扣住学生的心弦，激起学生的学习兴趣。在导入新课时，我巧妙地安排了李白的诗，用意是激发起学生的好奇心，激起学生探知究竟的欲望，有利于矫正被动型接受式的学习情绪，使学生产生极大的学习兴趣。探究物质的分子结构，常见有理论推导，定性分析和定量分析两种方法，而这两种方法都可以通过实验来完成。

以实验为基础是化学教学的基本特征，我想：化学实验对激发学生学习兴趣、启迪学生思维、培养科学方法和创新精神均能产生积极有效的作用。因此课堂上我千方百计地提供机会，让学生亲身体验化学实验操作过程，使化学探究式的学习过程成为一种“活、乐、动”的过程，在化学实验操作过程中去发现新问题、萌发新思想、形成新思路、寻找新方法、开拓新领域、获得新知识和技能。这种让他们亲自参与亲身体验的学习方法，能极大地调动学习积极性，在知识的探究过程中，始终处于一种兴奋的状态，有效地激发形象思维，提高学习效率，这种学习模式可概括为：

实验探究一定要围绕学生感兴趣的问题展开设计，目标明确、层次分明，这样才能探有所得、究有结论。于是我设计了“乙醇与水反应”的教学环节，可以多层次、多角度地训练学生眼、脑、手等的配合，从而逐渐养成良好的实验习惯、学习习惯。学生的探究热情被激发以后，我再积极引导学生围绕要解决的有关问题，运用猜想、推理等方式设计实验，亲身进入探索情境之中。当然这个环节要根据本堂课的学习目标，提供相关的实验条件。学生小组实验过程中，我要根据学生的探究情况，做适当的点拨指导，帮助学生解决学习中的疑难。而学生在探究的过程中，必然会产生一系列的问题：如实验操作问题、现象理解问题以及由实验衍生出的知识问题。我要注意观察，注意提炼，适时点拨、引导，组织学生讨论寻求问题准确的答案。这有利于学生在探究的过程中，激发出多向思维和换角度思考的能力；有利于形成和培养学生的问题意识，激发出学生勇于探索的科学精神，勇于表达和勇于表现的能力。在问题讨论中养成合作探究、团结互助的良好习惯。

这节课我是这样设计的：

实验探究乙醇的分子结构

学习目标： 1.培养学生的实验设计能力，动手操作能力；

2.培养学生严谨的科学态度。

【引入】明月几时有，把酒问青天！酒这种饮料自古至今备受人们的喜爱，它的主要成分是酒精，学名叫乙醇，那么乙醇分子的结构怎样? 这节课我们将通过实验来探究乙醇的分子结构。

【投影】课题 ：实验探究乙醇的分子结构

【板书】实验探究乙醇的分子结构

【师】主要目的通过乙醇分子结构的实验探究来进一步培养大家的实验设计能力，动手操作能力，培养大家严谨的科学态度。

【投影】学习目标：1.培养实验设计能力，动手操作能力；2.培养严谨的科学态度。

【师】实验测定乙醇分子式为 C2H6O

【板书】乙醇的 分子式：C2H6O

【思考与交流】：根据分子式及各原子的价键关系试推测C2H6O可能有的结构式?（提示）C可形成4个共价键，可连4个原子或原子团，H只形成1个共价键，一个H只能连一个原子或原子团，O可形成2个共价键，一个O可连2个原子或原子团。

【投影】C2H6O的可能结构式。

HHHH

HHHH

A式B式

[理论分析] 上述两者互为同分异构体，究竟哪一个是乙醇分子的结构式？

分析两式化学键类型，A式中有5个C-H键，1个C-O键，1个O-H键，有1个H原子与其他5个H原子不同，B式中有6个完全相同的C-H键，2个C-O键。A式类似于水H-O-H，B式类似于烷烃类（煤油的成分）。

联想：与金属 钠 有关

若是A式结构，应该具有与水相似的性质，如能与金属钠反应。若是B式结构，则乙醇与金属钠不反应。

【学生实验探究一】用所给用品进行实验，① 钠投入水中，② 钠投入煤油中，③ 钠投入乙醇中，并验证产生的气体。

【展示交流】学生叙述实验现象

【师生共同总结的结论】

①钠与水反应，钠与乙醇反应，钠与煤油不反应；

② 密度大小之比：水>钠>乙醇

③ 生成的气体是H2;

④乙醇分子中有能被钠置换的H原子，且H原子的活动性之比是：水>乙醇

【板书】乙醇分子中有能被钠置换的H原子

【师】钠与煤油不反应，说明C-H键遇到金属钠不会断裂，而钠与乙醇反应，且生成H2，说明乙醇分子中有不同于C-H键的化学键，且能断裂产生H原子，所以乙醇的结构式为A式。

【师】刚才我们通过Na与煤油、水、乙醇的反应现象推知了乙醇的结构，这样利用性质来鉴定试样中各种元素、根或官能团等的分析的方法叫定性分析法。那么我们能否利用具

体的实验数据来推断分子的结构呢？利用具体的实验数据来测定试样中各种组分(如元素、根或官能团等)含量的方法叫定量分析法。

【板书】定性分析法

定量分析法

[投影]已知无水酒精的密度为0．789 g/cm3，又2．9ml酒精反应完全后（钠过量），收集到气体557ml（标准状况下）。则1个乙醇分子中能被钠置换出的氢原子为-----个，由此可确定乙醇的结构式为——————。

【学生活动】进行计算，推导结论。

[师] 数据处理：1 mol 乙醇与过量钠反应时收集到 H2为0.5 mol。

说明：每个乙醇分子中有1个H原子与其他5个H原子不同，【板书】每个乙醇分子中有1个H原子与其他5个Ｈ原子不同，所以

【板书】乙醇的结构式：HHH--C--C--O--HHH【思考与交流】：我们能否设计一个实验对乙醇的结构进行定量分析呢？ 【学生实验探究二】我为同学们准备了实验药品和仪器，请大家以小组为单位来设计实验方案，画出实验装置图，组装实验仪器。

【展示交流】小组代表发言阐述实验方案，展示装置图，叙述装置中每种仪器的作用，所需反应试剂的用量；实验操作步骤；实验中应注意的问题。

【小结】今天我们运用定性分析和定量分析两种方法来推出了乙醇分子的结构式HH

H--C--C--O--H

HH

乙醇的结构简式：CH3CH2OH或C2H5OH

知道了有-OH的存在，使乙醇具有了与烃类不同的化学性质，能与金属Na反应生成H2。决定乙醇的化学特性的原子团-OH 叫做乙醇的官能团，那么在-OH的影响下，乙醇还有什么性质，能与哪些物质反应，有待我们继续学习。

板书设计

实验探究乙醇的分子结构

乙醇的 分子式：C2H6O

乙醇的结构式：HH

H--C--C--O--H

HH

乙醇分子中有能被钠置换的H原子定性分析法每个乙醇分子中有1个H原子与其他5个Ｈ原子不同定量分析法

教学反思

化学是一门实验学科。对刚升入高中的学生来说，大部分人的抽象思维比较困难，有些学生学得比较呆板，不大会灵活运用所学知识，学习方法上往往更多地习惯死记硬背，不习惯对知识的理解记忆和独立思考，在动手能力方面则更差。元素化合物的知识来自观察、实验和经验，为此，本节课的教学中，充分运用实验，通过实验增强学生观察和分析问题的能力。1.乙醇的分子结构定性分析，先进行理论推导，再通过实验对比得出结论。，2.乙醇的分子结构定量分析，先进行数字计算，再通过具体实验得出结论。，通过“探究乙醇的分子结构”的教学，多层次、多角度地训练学生眼、脑、手等的配合，从而逐渐养成良好的实验习惯、学习习惯。在这个环节，主要采用的是小组合作学习的方式。小组合作学习更能突出学生的主体地位，培养主动参与的意识，激发学生的创造潜能；避免了班级课堂教学中相当一部分学生由于得不到参与机会而处于“旁观”、“旁听”的被动地位，赋予全体学生充分的参与机会与权利；有利于培养学生的交际能力，有利于学生自我意识的形成和发展；让学生能够获得类似科学研究的体验和技能，进而培养合作能力和团队精神。

4.教学方法的选择：化学作为一门以实验为基础的学科，学生相当感兴趣，可以说实验点燃学生思维的火花。如果说，概念原理是学科的“肌体”，那么探究过程就是学科的“灵魂”。新课程标准强调：教学是教与学的交往互动。而引导学生观察思考、讨论，并最终自己得出结论的做法可提高学生的学习兴趣，同时可培养学生观察、分析推理、归纳总结能力，提高学生的综合素质。