基于STEAM的選修一《探究加酶洗衣粉的洗滌效果》實(shí)驗(yàn)探究

徐文新

摘要：加酶洗衣粉因其洗滌效果好，廣泛收到人們的喜愛(ài)。日常學(xué)習(xí)、生活過(guò)程，學(xué)生更多地是被動(dòng)接受知識(shí)，大部分只知其果不知其因。在素質(zhì)教育的大背景下，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生探究事物、分析因果顯得尤其重要?；赟TEM理念創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法，可突破普通學(xué)校開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)的瓶頸。

關(guān)鍵詞：洗滌效果;實(shí)驗(yàn)應(yīng)用;生物

本文在《高中生物學(xué)》教材知識(shí)的基礎(chǔ)上，圍繞教材提出的“哪一溫度最適用于加酶洗衣粉去污漬，為什么”這一思考問(wèn)題，通過(guò)簡(jiǎn)單闡述加酶洗衣粉的成分、分析影響加酶洗衣粉洗滌效果因素的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)以實(shí)驗(yàn)的方式探究不同溫度對(duì)含堿性蛋白酶洗衣粉洗滌效果的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，既提升學(xué)生探究事物的思考能力、分析能力、操作能力，又增進(jìn)學(xué)生對(duì)生物學(xué)科的興趣。

一、加酶洗衣粉綜述

（一）洗衣粉

洗衣粉，是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫奈锲贰Ｏ匆路鄣闹饕煞质顷庪x子表面活性劑，如十二烷基硫酸鈉。也有的洗衣粉中加入了非離子型的表面活性劑，如脂肪醇聚氧乙烯醚。當(dāng)然，洗衣粉中還含有水軟化劑、堿劑、漂白劑、增白劑、香精、色劑等其他成分。

（二）加酶洗衣粉

加酶洗衣粉，是指在洗衣粉中添加一種或者多種酶制劑，如堿性脂肪酶制劑。這些酶制劑在洗衣粉中所占成本較少卻能夠大大地提高洗滌效果，而且對(duì)人體沒(méi)有毒害作用，并且這些酶制劑及其分解產(chǎn)物能夠被微生物分解，不會(huì)污染環(huán)境。因此加酶洗衣粉受到了人們的普遍歡迎。

（三）常用加酶洗衣粉

目前，常用的加酶洗衣粉中的酶制劑有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶四種，其中，應(yīng)用最廣泛、效果最明顯的是加有堿性蛋白酶，因?yàn)閴A性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質(zhì)水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，這樣就能夠更好地提高洗滌效果。

二、影響加酶洗衣粉洗滌效果的因素分析

（一）污漬構(gòu)成因素。污漬，簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，是附著于織物的表面或內(nèi)部，改變了織物的視覺(jué)美觀及質(zhì)感的物質(zhì)。目前，一般將污漬簡(jiǎn)單分為水溶性污漬、油溶性污漬、固體污漬。水溶性污漬主要是淀粉、糖以及新鮮的血漬、果汁、飲料等形成的污漬;油溶性污漬主要是各種植物油、動(dòng)物油、礦物油、脂及其制品等形成的污漬;固定污漬主要是塵土、泥土等不溶于水又不溶于干洗油的污漬。

（二）溫度高低因素。加酶洗衣粉中酶的活力是影響去污效果的重要指標(biāo)，因?yàn)槊富盍Υ砹擞行钢苿┑暮亢痛呋芰?，酶的活性主要受溫度高度影響。日常清洗衣服主要有水洗、干洗。在水洗的過(guò)程中，水溫度的高低會(huì)對(duì)洗衣粉中各類成分特別是酶制劑的活性產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響整體洗滌效果。

（三）浸泡時(shí)間因素。不論是不含酶制劑的普通洗衣粉還是加酶洗衣粉，其溶于水后，需要一定的時(shí)間產(chǎn)生催化作用，進(jìn)而與污漬產(chǎn)生反應(yīng)，到達(dá)分解污漬的效果。因此，浸泡時(shí)間的長(zhǎng)短，也將在一定程度上影響洗滌效果。

（四）洗滌對(duì)象因素。按照面料對(duì)織物（洗滌對(duì)象）分類，一般可分為純棉織物、麻織品、毛織品、真絲織物、混紡化纖織物等5種類別。不同面料的洗滌對(duì)象所含成分不同，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生是否能夠與所加酶制劑發(fā)生反應(yīng)的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致影響洗滌效果。例如：加酶洗衣粉非常適合洗滌襯衣、被單、床單等大件物品，但不適合洗滌絲毛織物，因?yàn)槊改軌蚱茐慕z毛纖維，并能夠?qū)⑵渌狻?/p>

（五）其他影響因素。一方面，酶制劑添加量會(huì)影響洗滌效果，加酶洗衣粉的洗滌效果，主要靠酶的生物催化劑作用，因此酶制劑的含量也將很大程度上影響起洗滌效果。另一方面，洗滌方式也會(huì)影響洗滌效果，即全手洗、半手洗、全自動(dòng)洗等洗滌方式也將在一定程度上影響起洗滌效果。

三、加酶洗衣粉洗滌效果的實(shí)驗(yàn)探究

（一）實(shí)驗(yàn)不變量的確定

結(jié)合前文所述，實(shí)驗(yàn)不變量主要包括以下五大類別：

1.加酶洗衣粉類別：市場(chǎng)上的加酶洗衣粉主要有4中，為更好地貼近生活，本實(shí)驗(yàn)采用人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂米顝V泛的“堿性蛋白酶洗衣粉”。

2.洗滌污漬類別：在確定“堿性蛋白酶洗衣粉”的基礎(chǔ)上，需選擇適合該種類酶的洗滌污漬類，本實(shí)驗(yàn)選用“血漬”。同時(shí)，為方便對(duì)比觀察，采用生活常見(jiàn)的白色純棉含血漬棉布，即“紅”“白”對(duì)比。

3.浸泡時(shí)間：結(jié)合人們?nèi)粘Ｐ袨橐约安捎媒滩膶?shí)驗(yàn)所采用的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，即采用浸泡25分鐘。

4.洗滌方式：為方便操作、比對(duì)，采用全手動(dòng)洗滌。

5.其他：用水量和加酶洗衣粉用量與所選白色純棉含血漬布料大小成正比。

（二）實(shí)驗(yàn)變量的選擇

圍繞“哪一溫度最適用日常生活中適用最廣泛的堿性蛋白酶洗衣粉”實(shí)驗(yàn)主題、目標(biāo)，本次實(shí)驗(yàn)的變量為“溫度”。溫度這一變量的選擇需要考慮兩大因素。一是方便因素。日常生活過(guò)程中，大部分人選擇常溫，即天氣極冷時(shí)，加入部分溫水，其他時(shí)間一般直接加入自來(lái)水管道中的水。同時(shí)，日常生活中，鮮有人通過(guò)水溫計(jì)測(cè)量洗滌衣服的水溫，更多的靠手進(jìn)行觸摸感知。因此，溫度選擇需考慮是否方便獲得。二是成本因素。日常洗滌衣服一般用普通自來(lái)水，如溫度選擇過(guò)高，需將先將水溫加熱;如溫度選擇過(guò)低，需將水溫進(jìn)行冷卻，無(wú)論是加熱還是冷卻，都將增加人們生活的成本。綜合考慮以上兩個(gè)重要因素，結(jié)合春、夏、秋、冬日常氣溫、水溫情況，本次實(shí)驗(yàn)溫度的選擇為：5℃、15℃、25℃、35℃四組溫度。

（三）實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)以上4組實(shí)驗(yàn)對(duì)比，觀察污漬殘留狀況，從而比較得出洗滌效果。即，在酶制劑、浸泡時(shí)間、水量、洗滌對(duì)象、污漬類別、洗滌方式等影響因素一致的情況下，對(duì)比不同溫度下的洗滌效果，并如實(shí)計(jì)入實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可得到的情況是在水溫在5-35℃中，水溫高了去污能力比較好。

總結(jié)

結(jié)合教材知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題、操作實(shí)驗(yàn)、觀察結(jié)果，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、提高學(xué)生的分析能力、觀察能力、操作能力。同時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，可以得出：水的溫度將通過(guò)影響酶的催化活性，從而影響洗滌效果，在酶制劑、水量、浸泡時(shí)間、洗滌方式、織物面料、污漬種類等條件相同的情況下，水溫保持在35℃左右時(shí)，酶的催化活性最高，洗滌效果最佳。此外，通過(guò)此實(shí)驗(yàn)，也可延伸讓學(xué)生得知，不能將加酶洗衣粉放置在高溫處保存，以免影響酶的活性。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐘慧，《信息化環(huán)境下高中生物實(shí)驗(yàn)“互教互學(xué)”高效課堂新模式實(shí)踐與反思——以<探究加酶洗衣粉的洗滌效果>第1課時(shí)為例》，廣西教育