Lên men etilic

Bài 4. Lên men etilic I. MỤC TIÊU 1- Học sinh hiểu rõ hơn bản chất của quá trình lên men. 2- Giúp học sinh rèn kỹ năng sắp xếp và bố trí thí nghiệm, tiến hành được các bước của thí nghiệm. II. CƠ SỞ KHOA HỌC 1. Lên men bao gồm đường phân và các phản ứng tái sinh NAD+ nhờ chuyển electron từ NADH đến pyruvat hoặc các dẫn xuất của pyruvat. Sau đó NAD+ có thể dùng lại để oxi hóa đường nhờ đường phân từ đó sinh 2 ATP theo con đường phophorin hóa mức cơ chất. Có nhiều kiểu lên men, chỉ khác nhau ở sản phẩm cuối cùng, hai kiểu phổ biến là lên men etilic (lên men rượu) và lên men lactic. 2. Lên men là kiểu hô hấp khác với các kiểu hô hấp khác là sản phẩm tạo ra là các hợp chất hữu cơ và năng lượng tạo ra rất ít. 3. Trong quá trình lên men etilic, pyruvat bị biến đổi thành ethanol theo hai bước. Bước đầu là giải phóng CO2 từ pyruvat và pyruvat bị biến đổi thành hợp chất có 2-cacbon acetaldehyt, ethanol. 4. Nhiều vi khuẩn tiến hành lên men rượu trong điều kiện kị khí và nấm men rượu cũng lên men rượu. III. THIẾT BỊ – HÓA CHẤT- MẪU VẬT Cho 1 nhóm thí nghiệm: - Bình thủy tinh 500 – 1000 ml - 3 ống nghiệm, có đánh số - Bánh men được giã nhỏ là lấy phần bột mịn (2 – 3g) - Dung dịch đường kính (sacaroz) 10% - 200 ml nước lã đun sôi để nguội IV. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 1. Yêu cầu học sinh pha 200 – 500 ml dung dịch đường 8% - 10% chuẩn bị vào bình thủy tinh hình trụ. 2. Giáo viên cần chuẩn bị một bộ thí nghiệm gồm 3 ống nghiệm để làm mẫu trước khi cho học sinh thí nghiệm khoảng 4 h trước theo trình tự: - Cho vào đáy mỗi ống nghiệm số 2 và số 3 khoảng 1g bột bánh men - Đổ nhẹ theo thành ống 10 ml dung dịch đường vào mỗi ống 1 và 2 - Đổ nhẹ theo thành ống 10 ml nước sôi để nguội vào ống nghiệm 3 - Dùng giấy mềm hoặc nilon buộc kín miệng các ống nghiệm. 3. Giáo viên cho học sinh quan sát bộ thí nghiệm đã chuẩn bị trước và yêu cầu học sinh quan sát hiện tượng xảy ra. 4. Giới thiệu các dụng cụ thí nghiệm và yêu cầu học sinh bố trí thí nghiệm từ các dụng cụ và nguyên vật liệu trên nhằm mục đích quan sát các hiện tượng của quá trình lên men etilic như đã quan sát. 5. Học sinh làm thí nghiệm. V. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ VIẾT BÁO CÁO 1. Viết phương trình lên men etilic 2. Quan sát thí nghiệm và điền các nhận xét vào bảng (có +; không có -) Nhận xét ống nghiệm 1 ống nghiệm 2 ống nghiệm 3 Có bọt khí ko? co? ko? Có mùi rượu ko? co? ko? Có mùi bánh men co? ko? co? Có vị đường co? ko? ko? 3. Yêu cầu học sinh kết luận về các điều kiện của quá trình lên men và nêu nguyên liệu và sản phẩm của quá trình lên men etilic. VI. CÂU HỎI ĐÁNH GIÁ VÀ MỞ RỘNG VẤN ĐỀ 1. Nếu ống nghiệm 2 là dung dịch đường 5 - 6 % và có bổ sung thêm dịch nước ép hoa quả đã thanh trùng thì số lượng bọt khí có thể xuất hiện nhanh và nhiều hơn. Giải thích. 2. Vi sinh vật được sử dụng trong thí nghiệm trên là nấm men. Ở điều kiện hiếu khí nấm men hô hấp hiếu khí nhưng khi không có O2 nấm men chuyển sang lên men a. Giải thích hiện tượng trên. b. So sánh hô hấp hiếu khí và lên men. 3.Viết sơ đồ các bước chính và so sánh: a. Len men rượu etylic do Sac. Cerevisiae. b. Len men lactic do Streptococcus lactis. 4. Để định lượng một dung dịch piridoxin chiết từ hạt ngô đang nảy mầm, người ta chuẩn bị một môi trường dinh dưỡng lỏng chứa tất cả các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng của chủng Streptococcus faecalis, trừ piridoxin. Phân phối môi trường này vào 8 ống nghiệm khác nhau, đánh số từ 1 đến 8, sau đó tiến hành: – Bổ sung vào các ống nghiệm từ 2 đến 6 những thể tích nhất định của một dung dịch mẹ chứa 2mg/ ml piridoxin chuẩn. – Bổ sung vào các ống 7 và 8 những thể tích nhất định một dung dịch được chuẩn bị từ hạt ngô nảy mầm. – Bổ sung nước cất vào tất cả các ống nghiệm để chúng đạt cùng một thể tích. – Sau khi cấy vi khuẩn để đạt nồng độ tế bào ban đầu là 105 tế bào /ml, tất cả các ống ngiệm được giữ trong tủ ấm 370C trong 24 giờ trên máy lắc. Đo sự sinh trưởng bằng cách đếm khuẩn lạc trên mặt thạch của khay petri, kết quả trong bảng sau: Ống nghiệm số 1 2 3 4 5 6 7 8 Môi trường dinh dưỡng (ml) 5 5 5 5 5 5 5 5 Dung dịch piridoxin chuẩn (ml) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 0 Dung dịch ngô nảy mầm (ml) 0 0 0 0 0 0 2,5 5 Nước cất (ml) 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2,5 0 Sinh trưởng của vi sinh vật logN 5 5,12 5,24 5,36 5,39 5,40 5,12 5,24 a. Có thể thay thế chủng vi khuẩn Streptococcus faecalis trong thí nghiệm trên bằng bất kì chủng vi khuẩn nào khác được không? Vì sao? b. Ống nghiệm 1 có cần thiết không? c. Các ống nghiệm từ 2 đến 6 có tác dụng gì? 5. Người ta nuôi vi khuẩn vi khuẩn giấm (Acetobacter suboxydans) trên môi trường lỏng chứa các chất dinh dưỡng phù hợp, trong bình A không có axit para–aminobenzoic (PAB) và trong bình B có hợp chất này. Ở từng thời điểm người ta tính sự sinh trưởng của vi khuẩn giấm theo lnN = f(t), kết quả ghi trong bảng sau; biết rằng chỉ có vi khuẩn phát triển trong môi trường B. t (giờ) lnN t (giờ) lnN 0 11,50 9 15,75 1 11,50 10 16,55 2 11,50 11 17,05 3 11,50 12 17,40 4 11,85 13 17,55 5 12,45 14 17,65 6 13,25 15 17,70 7 14,10 16 17,75 8 14,90 17 17,75 a. Hợp chất PAB là loại hợp chất gì và có vai trò như thế nào đối với vi khuẩn giấm này? b. Hãy kẻ đồ thị sinh trưởng của vi khuẩn theo hàm số lnN = f(t). c. Xác định các pha sinh trưởng và ý nghĩa sinh lí của từng pha. d. Nêu mối liên hệ giữa 2 đại lượng lnNt (logarit N ở thời điểm t) và lnNt + g (logarit N ở thời điểm t+g). Biết rằng g là thời gian một thế hệ tế bào; t và t+g đều nằm trong pha log (pha cấp số mũ). e. Hãy tính hằng số tốc độ sinh trưởng riêng và thời gian một thế hệ của vi khuẩn này (lấy ln2 = 0,7).