基于STEAM的選修一《探究加酶洗衣粉的洗滌效果》實驗探究

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。日常學(xué)習(xí)、生活過程，學(xué)生更多地是被動接受知識，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，培養(yǎng)學(xué)生探究事物、分析因果顯得尤其重要。基于STEM理念創(chuàng)新實驗方法，可突破普通學(xué)校開設(shè)實驗的瓶頸。

關(guān)鍵詞：洗滌效果;實驗應(yīng)用;生物

本文在《高中生物學(xué)》教材知識的基礎(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”這一思考問題，通過簡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，重點以實驗的方式探究不同溫度對含堿性蛋白酶洗衣粉洗滌效果的影響。通過實驗，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?。洗衣粉的主要成分是陰離子表面活性劑，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，而且對人體沒有毒害作用，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，因為堿性蛋白酶能將血漬、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，簡單的來說，是附著于織物的表面或內(nèi)部，改變了織物的視覺美觀及質(zhì)感的物質(zhì)。目前，一般將污漬簡單分為水溶性污漬、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)，因為酶活力代表了有效酶制劑的含量和催化能力，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。在水洗的過程中，水溫度的高低會對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，浸泡時間的長短，也將在一定程度上影響洗滌效果。

（四）洗滌對象因素。按照面料對織物（洗滌對象）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。不同面料的洗滌對象所含成分不同，進(jìn)而會產(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，因為酶能夠破壞絲毛纖維，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，洗滌方式也會影響洗滌效果，即全手洗、半手洗、全自動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驗探究

（一）實驗不變量的確定

結(jié)合前文所述，實驗不變量主要包括以下五大類別：

1.加酶洗衣粉類別：市場上的加酶洗衣粉主要有4中，為更好地貼近生活，本實驗采用人們?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，本實驗選用“血漬”。同時，為方便對比觀察，采用生活常見的白色純棉含血漬棉布，即“紅”“白”對比。

3.浸泡時間：結(jié)合人們?nèi)粘Ｐ袨橐约安捎媒滩膶嶒炈捎玫膶嶒灂r間，即采用浸泡25分鐘。

4.洗滌方式：為方便操作、比對，采用全手動洗滌。

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）實驗變量的選擇

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”實驗主題、目標(biāo)，本次實驗的變量為“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。日常生活過程中，大部分人選擇常溫，即天氣極冷時，加入部分溫水，其他時間一般直接加入自來水管道中的水。同時，日常生活中，鮮有人通過水溫計測量洗滌衣服的水溫，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水，如溫度選擇過高，需將先將水溫加熱;如溫度選擇過低，需將水溫進(jìn)行冷卻，無論是加熱還是冷卻，都將增加人們生活的成本。綜合考慮以上兩個重要因素，結(jié)合春、夏、秋、冬日常氣溫、水溫情況，本次實驗溫度的選擇為：5℃、15℃、25℃、35℃四組溫度。

（三）實驗結(jié)論

通過以上4組實驗對比，觀察污漬殘留狀況，從而比較得出洗滌效果。即，在酶制劑、浸泡時間、水量、洗滌對象、污漬類別、洗滌方式等影響因素一致的情況下，對比不同溫度下的洗滌效果，并如實計入實驗結(jié)果。通過實驗，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)合教材知識點，通過引導(dǎo)學(xué)生分析問題、操作實驗、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，通過實驗對比，可以得出：水的溫度將通過影響酶的催化活性，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，酶的催化活性最高，洗滌效果最佳。此外，通過此實驗，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)境下高中生物實驗“互教互學(xué)”高效課堂新模式實踐與反思——以<探究加酶洗衣粉的洗滌效果>第1課時為例》，廣西教育