高中生物选修一学案：4.2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果

高中生物选修一

1 课题2 探讨加加酶洗衣粉的洗涤效果

[目标导航] 1.说出加酶洗衣粉的洗涤原理。2.探讨温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响。3.探讨不同类型的加酶洗衣粉对同一污物和不同污物洗涤效果的区别。

一、 加酶洗衣粉及其特点

1．加酶洗衣粉的概念

是指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶，其中，应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。

2．酶的去污机理

(1)碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子肽，使污迹容易从衣物上脱落。

(2)脂肪酶可将脂肪水解为甘油和游离脂肪酸。

(3)淀粉酶可将淀粉水解为麦芽糖和葡萄糖。

(4)纤维素酶可将纤维素最终水解为葡萄糖。

3．酶制剂特点

(1)能够耐酸、耐碱、忍受表面活性剂和较高的温度，并且通过特殊的化学物质将酶层层包裹，与洗衣粉的其他成分隔离。

(2)与环境的关系

加酶洗衣粉降低了表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展，减少了对环境的污染。

二、 加酶洗衣粉洗涤效果实验探究

1．探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗涤效果的区别时，洗衣粉的种类为自变量，要控制其他条件一致，同时普通洗衣粉处理污渍与加酶洗衣粉处理污渍形成对照实验；在控制变量时需要将科学实验与生活经验区别开。

2．在探究加酶洗衣粉的最适温度时，温度是自变量，其他条件一致，不同的实验组之间形成对照；变量的范围应考虑生活实际。

3．在探究不同类型加酶洗衣粉的洗涤效果时，自变量是不同类型的加酶洗衣粉，高中生物选修一

2 污渍应该是完全相同的，其他条件均一致。

判断正误：

(1)加酶洗衣粉中最常用的酶是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶( )

(2)加酶洗衣粉中的酶可以将污物中的大分子物质分解成小分子的易溶于水的物质( )

(3)酶的活性只受温度和pH的影响( )

(4)探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗涤效果时，布料及其被污染的程度属于自变量( )

(5)在教材中的几个探究加酶洗衣粉洗涤效果的实验中，实验的因变量都是布料在相同时间内洁净的程度( )

[答案] (1)√ (2)√ (3)× (4)×

(5)√

一、加酶洗衣粉的类型及其去污机理

1．加酶洗衣粉的类型

根据加入洗衣粉中酶制剂种类的不同，将其分为两种类型：

(1)单一型加酶洗衣粉：是指只加入一种酶制剂的洗衣粉，又分为蛋白酶洗衣粉、脂肪酶洗衣粉、淀粉酶洗衣粉等。

(2)复合型加酶洗衣粉：是指加入了多种酶制剂的洗衣粉，由于复合型加酶洗衣粉中加入的酶制剂种类较多，可以发挥其独特的“协同效应”，因此与单一型加酶洗衣粉相比对各种污渍都有较好的洗涤效果。

2．加酶洗衣粉的去污机理

种类 洗涤原理 洗涤实例

蛋白酶 ①蛋白质―――→蛋白酶小分子肽＋氨基酸 血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢 高中生物选修一

3 脂肪酶

②脂肪―――→脂肪酶甘油＋脂肪酸 油渍、人体皮脂、口红

淀粉酶 ③淀粉―――→淀粉酶麦芽糖＋葡萄糖 来自面条、巧克力等的污垢

纤维

素酶 使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触，达到更好的去污效果 棉麻类衣物的洗涤

3.加酶洗衣粉和普通洗衣粉的比较

项目 加酶洗衣粉 普通洗衣粉

不同点 成分 普通洗衣粉成分＋酶制剂 以三聚磷酸盐为主要助洗剂

环境污染 污染轻甚至无污染 导致水体富营养化

相同点 表面活性剂可以产生泡沫，可将油脂分子分散开；水软化剂可分解污垢等

4.影响洗涤效果的因素

酶制剂的种类；污物的类型；水温、水量、水质，衣物的质地、大小；洗衣粉的用量，浸泡、洗涤时间等。

1．为什么使用普通洗衣粉会导致水体的富营养化？

[答案] 因为普通洗衣粉中含有大量的P和N，洗涤后的污水排入水体后，大量的藻类植物利用P和N进行繁殖，从而引起了水体的富营养化。

2．如果衣服被多种污物所污染，应选择何种类型的加酶洗衣粉进行洗涤？

[答案] 可选择复合型加酶洗衣粉进行洗涤。

1．下列有关加酶洗衣粉的说法，正确的是( )

A．加酶洗衣粉就是将酶直接加到洗衣粉中

B．目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、蔗糖酶

C．温度、酸碱度和表面活性剂都会影响酶的活性 高中生物选修一

4 D．加酶洗衣粉不含表面活性剂和水软化剂，不会污染环境

[问题导析] (1)如果衣服被蛋白质成分的污物所污染，选择含脂肪酶的单一型加酶洗衣粉进行洗涤，则不会比用普通洗衣粉的效果好。

(2)影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有酶制剂的种类；污物的类型；水温、水量、水质，衣物的质地、大小；洗衣粉的用量，浸泡、洗涤时间等。

(3)加酶洗衣粉中的酶制剂主要有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶等。

[答案] C

[解析] 加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，加酶洗衣粉中的酶是通过特殊化学物质层层包裹后再加入洗衣粉中的，A错误；加酶洗衣粉中目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶，B错误；加酶洗衣粉中的酶虽然具有很好的耐酸、耐碱、忍受表面活性剂和较高温度的特性，但是温度、酸碱度和表面活性剂在一定程度上仍然会影响加酶洗衣粉中酶的活性，C正确；与普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉中表面活性剂和水软化剂的用量少，对环境污染程度小，而不是不污染环境，D错误。

[一题多变]

(1)如果用加酶洗衣粉和普通洗衣粉分别洗涤被污染的布料，水温都过高，则加酶洗衣粉的洗涤效果会不会好于普通洗衣粉？

[答案] 不会，因为水温过高会使加酶洗衣粉中的酶制剂失活。

(2)被血渍或花生油污染的衣服，最好选择复合型加酶洗衣粉进行洗涤还是单一型加酶洗衣粉进行洗涤？

[答案] 因为血渍中主要是蛋白质，花生油中主要是脂肪，所以最好选择单一型加酶洗衣粉进行洗涤。若选择复合型加酶洗衣粉进行洗涤，其中的一些酶制剂不发挥作用，会引起浪费。

二、加酶洗衣粉的相关探究实验

1．探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果

(1)实验原理

生活中的各种污渍主要是蛋白质、脂肪、淀粉等大分子有机物，这些有机物能在高中生物选修一

5 相应的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的作用下水解成易溶于水的小分子有机物。

(2)实验步骤

取两支大烧杯并编号，分别加入500 mL

蒸馏水，在40 ℃水浴锅内保温

↓

两支烧杯内加入等量同种带有相同污渍的布料，

分别加入等量的加酶洗衣粉和普通洗衣粉

↓

同时用玻璃棒充分搅拌相同时间

↓

经过相同时间后，观察洗涤效果

2．探究加酶洗衣粉使用时的最适温度

(1)实验原理

酶的活性受温度的影响，最适温度时酶的活性最大，去污力最强，高于或低于此温度，酶的活性降低，去污力下降。

(2)实验步骤

配制系列温度梯度的水溶液：取7只大烧杯，分别加

入500 mL蒸馏水，分别置于25 ℃、30 ℃、35 ℃、

40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃的恒温水浴锅中

↓

将等量带有相同污染物的同种布料和等量同种加酶洗衣粉

分别同时加入7只烧杯中

↓

用玻璃棒同时充分搅拌相同时间

↓

经过相同时间后观察洗涤效果

3．探究不同类型的加酶洗衣粉的洗涤效果

(1)原理

酶的催化作用具有专一性，一种酶只能催化某一种或某一类化学反应，而复合型高中生物选修一

6 加酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多，所以相对于单一型加酶洗衣粉来说，复合型加酶洗衣粉对各种污渍都有较好的洗涤效果。

(2)实验变量

加酶洗衣粉的种类。其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。

(3)实验流程

将制备好的各种类型的污渍物等分成三等份

↓

取3只1 000 mL的烧杯，各加入500 mL水和11 g不同类型的洗衣粉，温度均控制在37 ℃

↓

将污渍物分别放入3只烧杯中，用玻璃棒搅拌相同时间

↓

经过相同时间后观察洗涤效果

1．在探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果时，实验的自变量和因变量分别是什么？并说出几种无关变量。

[答案] 自变量是洗衣粉的种类，因变量是污染布料在相同时间内的洗涤效果，或达到相同洗涤效果所需要的时间，其他一些变量属于无关变量，如水的用量、水温、污染物的量、实验用布的质地和大小、洗衣粉的用量及洗涤时间等。

2．在探究加酶洗衣粉的最适洗涤温度的实验中，如何大致地确定温度范围？如果温差较大则会对实验产生怎样的影响？

[答案] 根据生活经验确定大致的洗涤温度范围。如果温差较大，则实验的误差也较大。

3．在探究不同类型加酶洗衣粉洗涤效果的实验中，为什么要提供适宜的洗涤温度？

[答案] 因为该实验的自变量是加酶洗衣粉的类型，洗涤温度属于无关变量，各组别要保持一致。如果水温不适宜，则可能会因为温度问题导致不同组别的洗涤效果相同。 高中生物选修一

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2．某同学进行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果比较”课题研究，实验设计如下。

①设置2组实验，分别使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉

②2组实验的洗衣粉用量、被洗涤的衣物量、衣物质地、污染物性质和量、被污染的时间、洗涤时间、洗涤方式等全部相同，洗涤温度都为35 ℃

③根据污渍去除程度得出结论

这个实验设计中，错误的是( )

A．① B．①②

C．② D．②③

[问题导析] (1)该实验的目的是比较加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果，所以自变量是洗衣粉的种类。选择的洗衣粉一组为普通洗衣粉，另一组为加酶洗衣粉。(2)本实验的因变量是污渍的去污程度，洗衣粉的用量、衣物的质地、洗涤时间和温度等属于实验的无关变量。

[答案] A

[解析] 步骤①的目的主要是分组和操纵自变量，步骤②的目的主要是为了控制无关变量，步骤③是观察实验的结果。由于本实验的目的是研究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果，所以操纵自变量时要一组加入加酶洗衣粉，另一组加入普通洗衣粉，故A错误。

[一题多变]

(1)如果将本题的实验目的改为“探究水质对加酶洗衣粉洗涤效果的影响”，则实验的自变量和因变量又分别是什么？步骤①要做怎样的调整？

[答案] 修改后的实验自变量是洗涤所用的水质，因变量是污渍的去污程度。步骤①调整成“准备等量的两种不同水质的水”。

(2)将本题中的洗涤温度改为90 ℃，则对实验结果会产生怎样的影响？本实验中的实验结果可以用哪两种描述方法？