1.课题背景

酵母是人类运用最早的微生物，也是世界上产量最大的微生物。酵母

菌的种类繁多，目前已知的文献及报道中，已被描述的酵母就有100多个属，1000多种。酵母菌发酵主要依赖于糖酵解途径和酒精发酵途径。在厌氧条件下，酵母菌通过糖酵解途径将葡萄糖分解为丙酮酸，并产生ATP。随后，丙酮酸在酒精发酵途径中被还原为乙醇和二氧化碳。这一过程中，酵母菌能够利用葡萄糖产生能量，并生成具有独特风味的代谢产物。酵母菌发酵过程包括三个阶段：延滞期、对数生长期和稳定期。在延滞期，酵母菌适应新的生长环境，细胞数量增长缓慢。进入对数生长期后，酵母菌迅速繁殖，细胞数量呈指数增长。最后，当营养物质耗尽或环境条件恶化时，酵母菌进入稳定期，细胞数量趋于稳定。

现代生物技术的进步，酵母菌的应用已拓宽至多种领域，从最早在发酵食品、酿酒等工业中的传统应用，延伸至酒精工业、石油化工、营养、环保等领域。随着其应用领域的日趋广泛，选育不同生物特性的酵母菌，精准应用于各个领域，是未来研究的重点和技术进步的主攻方向。

2.实验过程

2.1实验准备

小组成员在确定了研究课题后，首先对酵母菌发酵实验相关的先备知识进行了学习，然后讨论并制定实验方案，确定了二组发酵实验的内容，购置了实验物品，成功完了实验计划。

实验一：探究酵母菌细胞呼吸方式的实验

变量：有无氧气

不变量：除变量外所有无关变量相同且适应。

实验二：探究温度对酵母菌发酵速率的影响

变量：温度

不变量：除变量外所有无关变量相同且适应。

2.2实验结果分析

2.2.1第一组实验，我们采用了小组集体合作的方式，共同完成的整个实验的操作过程。实验发现，CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，也可使澄清石灰水变混浊。橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应变成灰绿色。分析得出，酵母菌在有氧条件下，通过细胞呼吸产生大量二氧化碳；在无氧条件下，通过细胞呼吸产生酒精和少量的二氧化碳的结论。

2.2.2第二组实验，我们结合生活中制作面食的经验，分别进行了实验操作，然后将各自的发现进行汇总讨论。实验结果显示，酵母菌在低温环境发酵速率最慢；24°C左右发酵速率较快，面团弹性好，内部孔隙小而多，适合做馒头花卷等面食；在40°C左右发酵最快，但弹性不好，有点粘手，不适合做面食；在60°C左右较高温度下发酵弹性不好，面团表面变硬，略有酸味。分析得出，低温和过高温度都不利于发酵，40°C左右发酵速率最好。

3.课题报告

【摘要】酵母产业百年的发展历程和持续的技术进步，酵母产业沿着酵母制品和酵母衍生制品两大产品线不断发展，已深入应用和服务于食品制造、饲料工业和生物制造、环保等领域。酵母作为涉及民生的基础工业食品，广泛存在人们日常的饮食结构中。近些年随着亚非地区居民生活水平提升和生活方式不断多元化，亚洲和非洲也成为全球酵母产能增长的主要地区。实验演示了酵母菌在有氧和无氧环境中细胞呼吸方式及所产生的化合物，以及不同温度条件对于酵母菌发酵速率的影响，使我们更加深入了解了酵母菌的生物特点，对研究其实际应用有参与作用。

【关键词】酵母菌；有氧呼吸；无氧呼吸； CO2；酒精；温度；速率

【引言】中国和埃及是生产发酵面制品最早的国家。在开罗的古代博物馆里，还陈列着面包的化石。中国早在商朝就已经懂得用发酵方法酿酒，汉朝时就有了发酵面制品。《齐民要术》中有“馅谕法”的记载，在注解中说:“起面也，发酵使面轻高浮起，以之为饼”，这饼也属于发酵面制品。酵母菌虽然只是一个单细胞生物，却同样具有复杂结构和机制，加之它生长周期短，易于培养，这使得酵母菌成为了真核生物研究的一个重要模式生物。

研究过程

1.实验一：探究酵母菌细胞呼吸方式的实验

1.1实验材料

本实验选取干酵母、葡萄糖、蒸馏水、石灰水、稀酒精、溴麝香草酚蓝、酸性重铬酸钾、注射器、 吸管、排气管 、连接管、有氧发酵袋、无氧发酵袋、废液杯、防护手套、试管、试管架等实验材料。

1.2实验设计

实验目的：探究酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。

1.3实验过程

1.3.1 酵母菌活化

在两瓶30mL 蒸馏水中各倒入一管干酵母，摇晃溶解，等酵母菌活化1小时。预留 1mL 酵母液用于后续比对检测。

1.3.2配制醇母菌培养液

向活化的两瓶酵母液中各加入一管葡萄糖，充分摇匀。培养液的葡萄糖浓度为 5%。

1.3.3向无氧发酵袋、有氧发酵袋灌注酵母菌培养液

1）用注射器先吸取一瓶酵母菌培养液，排出注射器内空气。

2）分别向无氧发酵袋和有氧发酵袋注入酵母菌培养液。若无氧发酵袋注液后袋内有空气（大气泡），可倒置反应袋底部向上，抽出袋内空气，保证无氧发酵。

1.3.4手握发酵袋控温发酵

1）如果环境温度较低，手握发酵袋加温（约 30-35°C）。

2）不停摇晃有氧发酵袋，使发酵液与氧气充分接触，以利于有氧发酵。

3）发酵培养30分钟后，两个发酵袋均产生一定量的气泡。其中有氧发酵袋明显膨胀。

1.3.5 检测 CO2的产生

1）用注射器抽取氧气袋中的氧气，缓慢注入溴麝香草酚蓝水溶液试管底部，可见随着小气泡升起，颜色无变化。缓慢注入澄清石灰水试管底部，可见随着小气泡升起，石灰水无变化。

2）抽取环境空气，分别注入溴麝香草酚蓝水溶液和澄清石灰水也无变化。

3）抽取无氧发酵袋内约 20mL体积气体，一半气体注入溴麝香草酚蓝溶液，液体颜色由蓝变绿再变黄；另一半气体注入澄清石灰水，澄清石灰水变混浊；

4）抽取有氧发酵袋内气体，分别注入溴麝香草酚蓝水溶液和澄清石灰水中，发生与步骤（3）相的同变化；

5）对比发现：步骤2）没产生CO2，证明无氧发酵产生 CO2，有氧发酵也产生CO2。

1.3.6 检测酒精的产生

1）用大号针头注射器，在进针胶片扎入无氧发酵袋吸取发酵液 1mL，注入第一支酸性重铬酸钾溶液试管中摇匀。

2）再用注射器，在进针胶片扎入有氧发酵袋内吸取发酵液1mL，注入第二支酸性重铬酸钾溶液试管中摇匀。

3）另将稀酒精注入第三支酸性重铬酸钾溶液试管中摇匀。

4）将预留 1mL 酵母液注入第四支酸性重铬酸钾溶液试管中摇匀。

5）对比发现：有酒精产生的液体较快由黄色变成灰绿色，无酒精产生的液体则不变或较慢变色。

2、实验二：探究温度对酵母菌发酵速率的影响的实验

2.1实验材料

本实验选取食用酵母、4个玻璃杯、温度计、面粉、水、尺子、电子秤、冰箱、恒温箱等实验材料和器材。2.2实验设计

实验目的：探究温度对酵母菌发酵速率有影响。

2.3实验过程

1)准备材料：称量面粉 100g，酵母菌1g，放入碗中，量筒里倒入 50mL水。

2)制作面团：将水缓缓加入碗中，边加水加搅拌，充分搅拌成面团。

3）分组设置：取4只大小规格一致的透明玻璃杯，用标签纸进行编号，然后将面团分成等量的4块放入玻璃杯中，并尺子测量面团高度，并记录所占体积，然后盖上盖。

4）分组存放发酵：将4个装有面团的玻璃杯分别放入冰箱保鲜室（7°C）、暖气房室内（24°C）、恒温箱（40°C）、恒温箱(60°C）。

5）发酵4小时，观察过程中面团体积变化，3小时后观察面团内部变化，并记录在表格中。

3、结果与分析

3.1探究酵母菌细胞呼吸方式的实验

结果与分析：CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，也可使澄清石灰水变混浊。橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应变成灰绿色。分析得出，酵母菌在有氧条件下，通过细胞呼吸产生大量二氧化碳；在无氧条件下，通过细胞呼吸产生酒精和少量的二氧化碳。

3.2探究温度对酵母菌发酵速率影响的实验

结果与分析：酵母菌在6°C发酵效果最差；在24°C发酵弹性好，内部孔隙小而多，适合做馒头花卷等面食；在40°C发酵最快，但弹性不好，有点粘手，不适合做面食；在60°C发酵弹性不好，面团表面变硬，略有酸味。结论;酵母菌发酵在低温环境下发酵速率最差，在40 °C左右较高温度发酵速率最快，但达到60 °C左右温度时，会使酶失去活性。

4、结论与讨论

本文研究了氧气和温度对酵母菌发酵的影响。实验表明，酵母菌在40°C左右发酵速率最快，但是这个温度不适合制作面食，生活中制作馒头花卷等面食24°C左右比较合适。此外，酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，通过细胞呼吸产生大量二氧化碳，在无氧条件下，通过细胞呼吸产生酒精和少量的二氧化碳。可以利用这个特点，制作果酒、食醋、酸奶等。