探究活動2-2：酵母菌發酵作用的速率影響因子
這是一篇關於探究酵母菌發酵作用速率影響因子的簡介。
酵母菌在缺氧狀況下能進行「發酵」作用，將糖類分解產生酒精與二氧化碳，這是它獲取能量的一種方式。這個原理在許多地方都有廣泛應用，例如製作麵包、釀酒，甚至是生物科技製程1。
酒精發酵的反應式如下：C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂ ↑。實驗中，所產生的二氧化碳會形成氣泡，這些氣泡的量可以作為衡量發酵速率的指標。
本次探究活動主要觀察三個會影響酵母菌發酵速率的變因：
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不同溫度：發酵所需的酶活性受溫度影響，酵母的最適溫度約在 30–35°C。溫度過低反應會慢，過高可能使酵素變性。預期結果是 35°C 氣泡較多，室溫較慢。
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不同酸鹼值 (pH)：酵素對 pH 有最適範圍。pH 過酸或過鹼都會改變酶的構型，影響其與受質結合，降低發酵效率。預期 pH 6–7 為最適區間，氣泡量最多；pH 4 (酸) 和 pH 8 (鹼) 氣泡量較少。
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不同受質類型：酵母菌能代謝不同的糖類，但效率不同。葡萄糖與果糖是單醣，易於直接代謝。蔗糖是雙醣，需要先水解成葡萄糖和果糖才能利用。澱粉是多醣，酵母菌幾乎無法直接利用，需要外加酵素分解。預期葡萄糖與果糖組發酵最快，氣泡最多；蔗糖組稍慢；澱粉組幾乎不產氣。
透過實驗觀察不同條件下的產氣量，可以分析這些變因如何影響酵母菌的發酵速率。
了解這些影響因子有助於在實際應用中最佳化發酵過程，例如烘焙業利用酵母產氣使麵包膨鬆，酒類釀造控制 pH 與溫度影響風味，以及在生物燃料製程中提高乙醇發酵效率。選擇適合的糖類原料也能提升發酵效率與成本控制。