102年_教學與宣導活動_宜蘭縣中小學科學展覽會-1

宜蘭縣中小學科學展覽會

作品說明書

類別：生物類

科別：生物科

組別：國中組

作品名稱：環保捕蟲罐

關鍵詞：酵母菌、二氧化碳、捕蟲罐

編號：

壹、摘要

利用排水集氣法收集酵母菌發酵所排放的二氧化碳，由每小時二氧化碳的排放量找出最適合培養酵母菌的糖濃度，糖濃度提高，酵母發酵效率也會提高，但若糖濃度超過15％，發酵效率提高有限；不同糖濃度培養下的捕蚊罐所捕的蚊蟲數以糖濃度15％捕獲蚊蟲數量最多，每週平均氣溫愈高，則酵母每小時二氧化碳產量也愈高。

貳、研究動機

當我們一群同學在操場打球，打完球，除了汗流浹背外，皮膚也多了幾個被蚊子叮的紅豆包，而且每個人的紅豆包個數不同，這代表蚊子喜歡每個人的程度不同，經我們查資料才知道，原來，除了汗臭味、體溫會吸引蚊子之外，血液中二氧化碳濃度也是吸引蚊子叮咬的一大因素；在一年級自然課中，我們了解生物行呼吸作用會放出二氧化碳（康軒版自然第一冊第六章），在參觀宜蘭酒廠的釀酒過程中，我們發現其中的大功臣—酵母菌就是很好的二氧化碳製造器，因此，我們著手設計以培養酵母菌為主的捕蟲罐。

叁、研究目的

一、了解酵母菌增生時程與二氧化碳產量的關係。

二、了解培養酵母菌之糖濃度與二氧化碳產量的關係。

三、了解酵母菌種類與二氧化碳產量的關係。

四、了解酵母菌的重量與二氧化碳產量的關係。

肆、研究器材及藥品

量筒、燒杯、錐形瓶、蓟頭漏斗、試管、天秤、水槽、寶特瓶、砂糖、酵母粉、黑色海報紙、秤量紙

伍、研究過程或方法

一、實驗一

觀察乾溼酵母菌在不同濃度的糖水中所產生二氧化碳體積的變化。

1. 配製5％、10％、15％、20％的糖水300ml，並分別加入0.5克乾酵母粉攪拌均勻後，置於錐形瓶中，用排水集氣法收集二氧化碳，每小時記錄一次產生之二氧化碳體積，連續記錄8小時，往後的四天每天記錄4小時（如圖1所示）。

2. 實驗步驟同1將乾酵母粉改成濕酵母塊。

3. 在不同氣溫下，配製15％的糖水300ml，並分別加入0.5克乾酵母粉攪拌均勻後，置於錐形瓶中，用排水集氣法收集二氧化碳，每小時記錄一次產生之二氧化碳體積，連續記錄8小時，往後的四天每天記錄4小時。

圖1 用排水集氣法收集二氧化碳

圖2 用美工刀環狀切開保特瓶

圖3 完成的捕蟲罐

二、實驗二

探討不同濃度的糖水之捕蟲效果

1.捕蟲罐製作

(1) 沿著2000ml保特瓶瓶身最突出處先以奇異筆做記號再以美工刀環狀切開（如圖2）。

(2) 把瓶口以反方向塞入瓶座邊緣處需完全密合。

(3) 瓶子外圍包黑色海報紙（如圖3所示）。

2.糖水配製

配製5％、10％、15％、20％的糖水300ml，並分別加入0.5克乾酵母粉攪拌均勻後，倒入捕蟲罐中然後將捕蟲罐放到地下室一星期後記錄罐內蚊蟲的數量（如圖4、5、6所示）。

圖4 將捕蟲罐放到地下室

圖5 捕蟲罐的成果1

圖6 捕蟲罐的成果2

陸、研究結果

表1 酵母菌增生時程與二氧化碳產量的實驗結果（以重量1.0克的濕酵母為例）

CO₂體積（mL）糖濃度	第一小時	第二小時	第三小時	第四小時	第五小時	第六小時	第七小時	第八小時
5％	0	100	300	350	350	360	355	350
10％	0	200	300	354	400	420	430	430
15％	200	300	352	356	410	460	450	455
20％	250	300	350	350	420	440	450	450

表2 糖濃度與二氧化碳產量的關係（以重量0.5克的酵母為例）（一週平均氣溫33.6℃）

CO₂體積（mL）糖濃度	第一天	第二天	第三天	第四天	第五天
5％	乾	116	乾	120	乾	167	乾	105	乾	30
濕	165	濕	236	濕	106	濕	0	濕	0
10％	乾	130	乾	138	乾	187	乾	111	乾	42
濕	339	濕	350	濕	350	濕	345	濕	60
15％	乾	170	乾	186	乾	205	乾	108	乾	46
濕	364	濕	420	濕	445	濕	435	濕	210
20％	乾	187	乾	221	乾	254	乾	206	乾	180
濕	375	濕	430	濕	448	濕	436	濕	210

表3 糖濃度與二氧化碳產量的關係（以重量1.0克的酵母為例）（一週平均氣溫33.6℃）

CO₂體積（mL）糖濃度	第一天	第二天	第三天	第四天	第五天
5％	乾	253	乾	400	乾	50	乾	0	乾	0
濕	263	濕	350	濕	100	濕	40	濕	0
10％	乾	291	乾	430	乾	80	乾	0	乾	0
濕	310	濕	350	濕	350	濕	300	濕	250
15％	乾	396	乾	450	乾	430	乾	340	乾	250
濕	365	濕	450	濕	450	濕	400	濕	300
20％	乾	385	乾	460	乾	425	乾	350	乾	250
濕	376	濕	450	濕	460	濕	400	濕	320

錯誤! 連結無效。

圖7 酵母菌增生時程與二氧化碳產量的關係

錯誤! 連結無效。

圖8 糖濃度5%之乾濕酵母與二氧化碳產量的關係

錯誤! 連結無效。

圖9 糖濃度10%之乾濕酵母與二氧化碳產量的關係

錯誤! 連結無效。

圖10 糖濃度15%之乾濕酵母與二氧化碳產量的關係
錯誤! 連結無效。

圖11 糖濃度20%之乾濕酵母與二氧化碳產量的關係

圖12 培養第一天之不同糖濃度與二氧化碳產量的關係

圖13 第二天之不同糖濃度與二氧化碳產量的關係

圖14 第三天之不同糖濃度與二氧化碳產量的關係

圖15 第四天之不同糖濃度與二氧化碳產量的關係

圖16 第五天之不同糖濃度與二氧化碳產量的關係

表4 糖濃度與捕獲蚊蟲數量實驗結果（以0.5克乾酵母為例）（9月1日~10月5日平均氣溫33.4℃）

	5％	10％	15％	20％
蚊子數（隻）（平均）	38	54	70	66
螞蟻數（隻）（平均）	20	20	29	22
蟑螂數（隻）（平均）	1	0	2	1
蛾數（隻）（平均）	0	1	1	1

錯誤! 連結無效。

圖17 糖濃度與捕獲蚊蟲數量的關係圖

表5 糖濃度與二氧化碳產量的關係（以重量1.0克的濕酵母為例）（一週平均氣溫33.1℃）

CO₂體積（ml）糖濃度	第一天	第二天	第三天	第四天	第五天	第六天
5％	263	350	100	40	0	0
10％	310	350	350	300	250	106
15％	365	450	450	400	300	235
20％	376	450	460	400	320	300

表6 糖濃度與二氧化碳產量的關係（以重量1.0克的濕酵母為例）（一週平均氣溫22.6℃）

CO₂體積（ml）糖濃度	第一天	第二天	第三天	第四天	第五天	第六天
5％	193	275	283	232	220	215
10％	209	309	322	334	220	208
15％	242	312	351	345	342	340
20％	264	345	355	362	351	346

表7 糖濃度與二氧化碳產量的關係（以重量1.0克的濕酵母為例）（一週平均氣溫15.8℃）

CO₂體積（ml）糖濃度	第一天	第二天	第三天	第四天	第五天	第六天
5％	108	253	263	250	235	216
10％	183	248	307	315	325	322
15％	208	295	316	325	342	323
20％	215	296	326	324	315	337

錯誤! 連結無效。

圖18 糖濃度15％之溫度與二氧化碳產量關係圖

柒、討論

一、糖濃度5％培養的0.5克濕酵母，在開始培養的前兩天，二氧化碳產量明顯比乾酵母高，第一天，溼酵母的二氧化碳產量約為乾酵母的1.4倍，第二天約為2.0倍，第二天至第三天開始，溼酵母的二氧化碳產量明顯降低55％，乾酵母反而提高39％。

二、糖濃度10％培養的溼酵母在開始培養的第二天，二氧化碳產量達最高350mL/小時，乾酵母則在開始培養的第三天才達最高187mL/小時，乾酵母二氧化碳產量達最高時比第一天增加44％，溼酵母二氧化碳產量達最高時比第一天增加3.2％。

三、不同糖濃度培養的0.5克乾濕酵母，二氧化碳平均產量在第三天達最高，分別為乾酵母167 mL /小時，187 mL /小時，205 mL /小時，254 mL /小時，濕酵母106 mL /小時，350 mL /小時，445 mL /小時，448 mL /小時；而1.0克乾濕酵母二氧化碳平均產量在第二天達最高，乾酵母400 mL /小時，430 mL /小時，450 mL /小時，460 mL /小時，濕酵母350 mL /小時，350 mL /小時，450 mL /小時，450 mL /小時。

四、不同糖濃度培養的乾溼酵母以20％培養的酵母二氧化碳產量最高，以使用0.5克乾酵母為例，第三天糖濃度20％二氧化碳平均產量比糖濃度5％高34％，0.5克濕酵母為例，第三天糖濃度20％二氧化碳平均產量比糖濃度5％高76.3％。

五、糖濃度由5％增至10％，0.5克培養的乾酵母二氧化碳產量平均增加33％，糖濃度由15％增至20％，0.5克培養的乾酵母二氧化碳產量平均增加13％，由此可知，糖濃度提高，酵母發酵效率也會提高，但若糖濃度超過15％，發酵效率提高有限。

六、0.5克酵母在發酵第三天，乾濕酵母二氧化碳產量差分別為5％相差61 mL ，10％相差163mL，15％相差245mL，20％相差6mL，以15％乾濕酵母二氧化碳產量相差最多。

七、比較0.5克與1.0克乾酵母二氧化碳產量最高時的差異，糖溶液5％時乾濕二者相差233 mL，10％時乾濕二者相差243 mL，15％時乾濕二者相差245 mL，20％時乾濕二者相差206 mL，以糖溶液15％時，0.5克與1.0克乾酵母二氧化碳產量相差最多。

八、比較0.5克與1.0克濕酵母二氧化碳產量最高時的差異，糖溶液5％時乾濕二者相差6mL，10％時乾濕二者相差0mL，15％時乾濕二者相差5 mL，20％時乾濕二者相差12 mL，0.5克與1.0克濕酵母，二者二氧化碳產量差比乾酵母少。

九、糖濃度5％、10％、15％、20％培養的0.5克乾酵母，二氧化碳產量最高的第三天與培養的第五天二氧化碳產量降低分別為80％、80％、78％、29％；0.5克濕酵母二氧化碳產量最高的第三天與培養的第五天二氧化碳產量降低分別為100％、83％、53％、53％，濕酵母二氧化碳產量降低率比乾酵母高。

十、不同糖濃度培養的1.0克濕酵母，培養的第一天，糖濃度5％、10％、15％、20％分別在培養的第6、7、6、7小時二氧化碳產量達最高。

十一、1.0克的濕酵母在不同糖濃度培養下，在培養的第一小時，糖濃度愈高二氧化碳產量愈高，第5小時至第8小時糖濃度除5％二氧化碳產量較低外，10％、15％、20％的二氧化碳產量已很接近。

十二、0.5克的乾酵母在不同糖濃度培養下的捕蚊罐所捕的蚊蟲數以濃度15％捕獲102隻蚊蟲最多，其次為20％捕獲90隻，最少的是5％捕獲59隻。

十三、以15％糖濃度培養的1.0克濕酵母，在培養的第三天，每週平均氣溫33.1℃時，二氧化碳產量最高450mL/小時，其次為每週平均氣溫22.6℃時二氧化碳產量351mL/小時，氣溫最低15.8℃為316 mL/小時。

捌、結論

一、同重量的濕酵母在培養的前兩天，二氧化碳產量明顯比乾酵母高，但培養第三天後，濕酵母二氧化碳產量降低比乾酵母快。

二、濕酵母在二氧化碳產量達最高時比開始培養的第一天增加3.2％，但乾酵母在二氧化碳產量達最高時比開始培養的第一天增加44％。

三、培養0.5克酵母時，二氧化碳產量在第三天達最高，培養1.0克酵母時二氧化碳產量在第二天達最高。

四、糖濃度提高，酵母發酵效率也會提高，但若糖濃度超過15％則發酵效率提高有限。

五、0.5克與1.0克的乾酵母在糖溶液15％培養下二氧化碳產量相差最多，而0.5克與1.0克的濕酵母二氧化碳產量差異比乾酵母少。

六、不同糖濃度培養的濕酵母在培養的第6、7小時二氧化碳產量達最高，至第8小時，不同糖濃度培養的濕酵母二氧化碳產量已很接近。

七、0.5克的乾酵母在不同糖濃度培養下的捕蚊罐所捕的蚊蟲數以糖濃度15％捕獲蚊蟲最多，其次為糖濃度20％，最少的是糖濃度5％。

八、每週平均氣溫愈高，則酵母每小時二氧化碳產量也愈高。

參考資料及其他

一、國民中學自然與生活科技一上，第六章，康軒版

二、國民中學自然與生活科技二上，第二章，翰林版

三、http://activity.ntsec.gov.tw/activity/race-1/45/elementary/0808/080827.pdf

附表一 「環保捕蚊罐」與其他滅蚊產品的比較

防禦法	產品	價格	原理	優點	缺點
化學防禦法	蚊香	65 元 30 捲	利用化學藥劑薰暈蚊子	薰暈蚊子	含有多種物質混合製作，其中含有對人體有害物質，如果多次吸入，在殺滅蚊子同時也會危害人體健康，引起鼻子發癢、鼻塞、胸悶、氣短，甚至誘發氣管炎、支氣管炎及哮喘的發作。蚊香點燃有火花，要注意安全。使用後有煙灰，令人有不潔感。
電蚊香	250 元 60 晚	利用化學藥劑薰暈蚊子	便利性高薰暈蚊子	除蟲菊殺蟲劑會干擾人類神經系統與大腦，如由皮膚接觸到也會造成麻痺.刺痛感。除蟲菊對觀賞魚類具強毒性，使用時要將魚缸移除。需防止觸電。
防蚊液	184元 180 毫升	利用特殊氣味忌避及驅趕蚊蟲	蚊子不近身	天然成分的防蚊液使用濃度及時間較不易控制。使用時間約4-6 小時左右。可能產生皮膚過敏紅腫。一歲以下兒童或患有地中海貪血症或蠶豆症者不能使用。
物理防治法	捕蚊燈	399 元	利用蚊蟲的趨光性	吸引蚊子	捕蚊燈是長波的紫外光，最好距離人體一公尺外，否則長期近距離接觸，會導致皮膚老化、甚至是皮膚癌，對眼睛也有傷害。需防止觸電。
電蚊拍	129 元	瞬間高壓放電，將成蚊電擊撲殺	電擊蚊子	可能要找蚊子找很久。需防止觸電。
環保捕蚊罐	2.5 元一星期	利用蚊蟲喜愛二氧化碳和其他習性吸引	便宜、安全、環保（可利用寶特瓶）	需要一星期更換一次溶液。會有些微發酵的味道。
化學防治法	化學噴霧罐	75 元	利用化學藥劑將蚊蟲毒死	毒死蚊蟲	毒性高，含有對人體有害物質，如果天天或多次吸入，在殺滅蚊子的同時也會危害人體健康。使用過後需擦拭家具、洗手。