GCSE 科學/酵母二氧化碳產量受溫度影響
本實驗的目的是探究溫度對面包麵糰發酵的影響。麵糰發酵的過程基於酵母。酵母是一種真菌，它將糖分解成更小的成分。用於這些測試的酵母型別是Saccharomyces cerevisiae，這種酵母在數千年前被馴化用於釀酒、釀造和麵包生產。出於這個原因，S. cerevisiae 通常被稱為麵包酵母或釀酒酵母。
用於麵包發酵的酵母可以從環境中捕捉，也可以商業生產。在環境中，酵母很容易在水果和漿果（如蘋果、桃子、葡萄）以及植物分泌物（如樹汁）中找到。
當與麵包麵糰混合時，酵母將糖分子轉化為二氧化碳 (CO2)、酒精和水。CO2 在麵糰中膨脹，產生氣泡。這些氣泡使麵包膨脹 - 存在越多的 CO2，麵包膨脹越快。如果溫度與酵母產生的 CO2 量有關，那麼較高的溫度將導致 CO2 的產量增加。
材料
- 1 錐形瓶
- 1 單孔橡膠塞
- 1 導管
- 1 打火石
- 1 個任意大小的玻璃燒杯（足夠大，可以容納燒瓶）
- 1 個溫度計
- 酵母溶液
- 凡士林
- 冰
- 玻璃管
- 熱板
- 用於記錄資料的表格（圖 2）
- 還需要使用自來水和天然氣。
1. 使用本生燈將玻璃管彎曲，使它能從錐形瓶內部到達玻璃燒杯底部，在燒杯中留出足夠的空間讓氣體逸出。（見圖 1）
2. 在燒瓶中加入 75 毫升酵母溶液。
3. 在燒杯中加入 500 毫升水。
4. 將橡膠塞塞入燒瓶，並在塞子的孔周圍塗抹凡士林，防止氣體逸出。插入玻璃管，使它可以從燒瓶接收氣體並將其輸送到燒杯中的水下，並將燒杯和燒瓶放在實驗室櫃檯上。（見圖 3）
5. 觀察燒杯十分鐘，計算逸出到水中的氣泡數量。將此資訊和當前室溫記錄在資料表中。（見 圖 2）
6. 找到每分鐘的氣泡平均數量，並將其記錄在資料表中。
7. 從裝置中取出玻璃管。
8. 在 83 攝氏度的溫度下重複步驟 2-7，將燒瓶放入用熱板準備好的熱水浴中，等待五分鐘，讓酵母在插入玻璃管之前達到合適的溫度。（見 圖 4）
9. 在 0 攝氏度的溫度下重複步驟 2-7，將燒瓶放入裝滿雪或冷水浴的容器中，等待五分鐘，讓酵母在插入玻璃管之前達到合適的溫度。（見 圖 5）
10. 斷開材料連線，清洗並將其放回原處。
收集到的資料（見 圖 10）顯示，在 0 攝氏度時，平均每分鐘有 0 個二氧化碳氣泡，在 19 攝氏度時，平均每分鐘有 11.5 個氣泡，在 83 攝氏度時，平均每分鐘有 76.8 個氣泡。
在 83 攝氏度下的測試顯示，隨著時間的推移，氣泡數量幾乎持續下降。這主要是因為酶變性，無法再催化反應。開始時的大量氣泡可能是由於氣體在高溫下快速膨脹造成的，實際上並不代表二氧化碳（見 圖 6）。在 0 攝氏度下的測試顯示沒有產生二氧化碳，可能是因為低溫凍結了酵母。（見 圖 7）。室溫測試（19 攝氏度）顯示二氧化碳的產生量相當穩定，但不足以用於製作發酵麵包。（見 圖 8）
在 0 攝氏度的第一次測試中，我們遇到了兩個實驗錯誤。透過在將酵母溶液放入冷水浴後立即開始測試，燒瓶中的溫熱空氣分子沒有機會在與其餘裝置連線之前冷卻。這導致玻璃管中形成真空，將水拉入管中，而不是將氣體推出來。為了解決這個問題，我們將燒瓶移到稍熱的地方，透過提高溫度來扭曲結果，足以使二氧化碳產生。將此知識應用於第二次測試消除了這些異常。
此實驗表明，隨著溫度的升高，酵母產生的二氧化碳量會增加，因為隨著溫度的升高，二氧化碳氣泡的數量會增加。（見 圖 9）。然後隨著溫度升高到過高，酶變性，無法再催化反應。由於麵包麵糰的發酵取決於產生的二氧化碳量，因此稍微提高溫度會導致麵包膨脹得比在室溫下膨脹得更多，但一旦達到 83 攝氏度，酵母就會死亡。還可以得出結論，麵包在冰點溫度下不會膨脹，因為使麵包膨脹所需的二氧化碳不存在。
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