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1、果胶酶在果汁生产中的作用果胶酶在果汁生产中的作用 一、果胶和果胶酶 1果胶 (1)成分：由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。 (2)特点：不溶于水。 (3)作用：是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一。 (4)对果汁加工的影响：影响出汁率，还会使果汁浑浊。 2果胶酶 (1)组成：是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。 (2)作用：分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更加容易；把不溶于水的 果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，可使浑浊的果汁变得澄清。 (3)来源：植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶。 二、酶的活性及影响酶活性的因素 1酶的活性
2、(1)含义：指酶催化一定化学反应的能力。 (2)表示方法：用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。 2酶反应速度：用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。 3影响酶活性的因素：温度、pH 和酶的抑制剂等。 三、探究温度和 pH 对酶活性的影响及果胶酶的用量 1探究温度和 pH 对酶活性的影响 (1)探究思路： 探究最适 pH：在一恒定温度下，通过设置 pH 梯度来确定。 1.果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚 合而成的一种高分子化合物，不溶于水。 2果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶 和果胶酯酶等。
3、 3影响果胶酶活性的因素有温度、pH 和酶的抑制剂等。 4在探究实验中，各实验组之间应只有自变量不同，无关变量应控制相同且 适宜。 5在探究温度或 pH 对酶活性影响的实验中，可用滤出的苹果汁的体积大 小或果汁的澄清度来判断果胶酶活性的高低。 探究最适温度：在一恒定的 pH 下，通过设置温度梯度来确定。 (2)判断果胶酶活性高低的方法： 通过测定单位时间内产生的苹果汁的体积来判断。获得的苹果汁越多，说明果胶酶的活性 越高。 通过比较果汁的澄清度来判断果胶酶的活性。果汁越澄清，表明果胶酶的活性越高。 2探究果胶酶的用量 (1)探究思路： 如果随着酶的用量增加，过滤到的果汁的体积也增加，说明酶的用
4、量不足。 如果当酶的用量增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁的体积不再改变，说明 酶的用量已经足够。 (2)影响因素： 该实验的自变量是酶的用量，除此之外，影响果汁产量的因素还有 pH、温度、酶催化反应的 时间、苹果泥的用量等。 1果胶是植物组织的组成成分之一，它主要存在于植物组织的哪一部分中( ) A细胞核 B细胞质 C细胞间隙 D细胞壁及胞间层 解析：选 D 果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一。 2下列不属于果胶酶的是( ) A多聚半乳糖醛酸酶 B果胶分解酶 C果胶酯酶 D半乳糖醛酸酶 解析：选 D 果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、 果胶
5、酯酶等，不包括半乳糖醛酸酶。 3下列不能表示酶活性高低的是( ) A一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度 B单位时间内、单位体积中反应物的减少量 C单位时间内、单位体积中酶的变化量 D单位时间内、单位体积中产物的增加量 解析：选 C 酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化某一化学反应的反应速度来表示， 而酶促反应速度用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。单位时间内、 单位体积中酶的变化量可以影响反应速度，却不能表示酶活性的高低。 4探究温度对果胶酶活性的影响、pH 对酶活性的影响、果胶酶用量三个实验中，实验变量 依次为( ) A温度、酶活性、酶用量 B苹果泥用量、p
6、H、果汁量 C反应时间、酶活性、酶用量 D温度、pH、果胶酶用量 解析：选 D 探究温度对果胶酶活性的影响，温度为实验变量，同理 pH 对酶活性的影响、果 胶酶用量的实验中，实验变量分别为 pH 和果胶酶用量。 Error! 核心要点一果胶酶及影响酶活性的因素 1果胶酶与纤维素酶的比较 名称组成作用 果胶酶 多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解 酶、果胶酯酶等 将不溶性的果胶分解为可溶性的半乳糖醛酸 纤维素 酶 C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶等纤维素纤维二糖葡萄糖苷酶葡萄糖 C1酶 CX酶 名师点拨 关于果胶酶和纤维素酶的三点提醒 (1)纤维素酶是一种复合酶，而果胶酶是一类酶。一类酶与复合酶不同，一类酶中每
7、一种酶都 能独立发挥作用，复合酶则需要各种成分共同协作完成催化作用。 (2)由于植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此可以用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞 的细胞壁。 (3)由于原核生物细胞壁的主要成分是肽聚糖，真菌细胞壁的主要成分是几丁质，因此这两类 生物的细胞壁不能用纤维素酶和果胶酶去除。 2酶活性的影响因素 (1)温度：低于最适温度时，随着温度的升高，酶的活性逐渐增强；高于最适温度后，随着温 度升高，酶的活性迅速下降，直至完全丧失活性。果胶酶的最适温度为 4550 。如图 1 所示： (2)pH：在低于最适 pH 时，随着 pH 的升高，酶的活性逐渐增强；高于最适 pH 时，随着 pH
8、的升高，酶的活性逐渐下降，直至完全丧失活性。果胶酶的最适 pH 范围为 3.06.0。如图 2 所 示： (3)酶的激活剂和抑制剂：能提高酶活性的物质叫激活剂，多为离子或简单有机化合物；加入 酶的激活剂可以提高酶的活性，如 NaCl 可以提高果胶酶的活性。某些物质虽然不能引起酶变性， 但能使酶分子中某些必需基团发生变化，引起酶活性下降，甚至失活，能引起这种抑制作用的物 质称为酶的抑制剂。如 Fe3、Ca2、Zn2等金属离子对果胶酶有抑制作用。 题组冲关 1下列关于果胶酶的说法正确的是( ) A果胶酶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物 B果胶酶可以分解细胞壁的主要成分纤维素 C果胶酶不特指
9、某种酶，而是分解果胶的一类酶的总称 D果胶酶的化学本质是蛋白质或 RNA 解析：选 C 果胶酶并不特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛 酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。果胶酶的化学本质是蛋白质，其基本组成单位是氨基酸。果胶 酶作为酶的一种，具有一般酶的特性，即专一性、高效性、易受温度与酸碱度的影响，因此它只 能将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，而不能将纤维素分解成葡萄糖。 2如图曲线表示的是温度与果胶酶活性之间的关系，此曲线不能说明的是( ) A在 b 点之前，果胶酶的活性和温度呈正相关；之后，呈负相关 B当温度达到 b 点时，果胶酶的活性最高、酶的催化能力最强 Ca 点时，
10、果胶酶的活性很低，但随着温度升高，果胶酶的活性可以升高 Dc 点时，果胶酶的活性很低，当温度降低时，酶的活性可以升高 解析：选 D 从图中可以看出随着温度的不断升高，果胶酶的活性在升高，达到 b 点时，酶 的活性达到最高；随后，随着温度的继续上升，酶的活性迅速下降。a 点和 c 点相比，虽然酶的 活性都很低，但是 a 点是低温条件，对酶的分子结构无影响，所以随着温度的上升，其活性也会 升高，而 c 点是高温条件，当温度过高时，会破坏酶的分子结构，使酶的活性发生不可逆的变化， 故温度降低时，酶的活性不会升高。 Error! 核心要点二探究温度和pH对酶活性的影响及果胶酶用量的实验设计 1探究温度
11、和 pH 对酶活性的影响 (1)实验原理：果胶酶的活性受温度或 pH 的影响，处于最适温度或 pH 时，活性最高，果肉的 出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小呈正相关。 (2)操作步骤： 表一 实验温度() 303540455055606570 果汁量(mL) 表二 pH5.05.56.06.57.07.58.08.59.0 果汁量(mL) (3)结果分析： 根据实验数据绘制出温度和 pH 对果胶酶活性影响的曲线图，最终得到果胶酶的最适温度和 pH。 2探究果胶酶的最适用量 (1)实验原理：在一定条件下，随着酶浓度的增加，果汁的体积增加；当酶浓度达到某一数值 后，再增加酶的用量，果汁的体积不
12、再改变，这个值就是酶的最适用量。 (2)实验过程： 盛有苹果泥试管 123456789 盛有果胶酶试管 123456789 果汁量(mL) 根据实验数据绘制出不同果胶酶用量与果汁体积关系的曲线图。 (3)结果分析：随着果胶酶的用量增加，过滤到的果汁体积也增加，但增加到某一值时，果胶 酶用量再增加，果汁体积也不增加，这个值就是果胶酶的最适用量。 3实验探究中的变量控制 实验名称(目的)自变量因变量注意事项 探究温度对果胶酶 活性的影响 温度果汁量(澄清度) 底物和酶在混合时的温度是相同的 温度梯度越小，实验结果越精确 苹果泥和果胶酶用量在各个试管应 相同 pH 应为最适 pH 探究 pH 对果胶
13、酶 活性的影响 pH 果汁量(澄清度) 温度应为最适温度 pH 梯度可用 NaOH 和盐酸调节 用玻璃棒搅拌使反应充分进行 探究果胶酶的用量 果胶酶的 用量 果汁量(澄清度) 制备苹果匀浆后迅速加热，使苹果 匀浆中果胶酶变性 温度、pH 应为最适且保持不变 题组冲关 3在探究果胶酶的用量实验中，下列叙述错误的是( ) A各反应液的温度、pH 必须相同 B可配制不同浓度的果胶酶溶液，加入量应保持一致 C需用玻璃棒搅拌加酶的果泥，搅拌时间应该相同 D反应物浓度一定时，酶用量越大，滤出的果汁越多 解析：选 D 探究果胶酶最适用量的实验中，果胶酶的用量为自变量，除此以外，其他的量 是无关变量，都应该保
14、持相同且适宜，搅拌时间也应该是相同的。在反应物浓度一定时，一段时 间内，果汁体积随酶浓度的增加而增加，但当酶浓度达到一定值时，果汁体积不再增加。 4某实验小组进行了“探究果胶酶催化果胶水解最适 pH”的课题研究。本课题的实验步骤 中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥、试管中分别注入果胶酶溶液、编号、编组”之后，有下面 两种操作： 方法一：将试管中果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合，再把混合液的 pH 分别调至 4、5、610。 方法二：将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥 pH 分别调至 4、5、610，再把 pH 相等的 果胶酶溶液和苹果泥相混合。 (1)请问哪一种方法更科学？_。 理由是_。 (2)
15、如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，当横坐标表示 pH，纵坐标表示 _时，实验的操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解，分析图中最可能是 实验结果的曲线图是_。若实验所获得的最适 pHm，请你在所选的曲线图中标出“m” 点的位置。 解析：(1)实验关键是分别将果胶酶溶液和苹果泥调至一定的 pH，然后把 pH 相等的这两种溶 液混合，否则，在达到预定 pH 之前就会发生酶的催化反应。(2)如图甲所示，果胶酶的活性随 pH 增大而升高，达到最适 pH 之后，酶活性逐渐降低，若过酸或过碱，则酶活性丧失。 答案：(1)方法二 方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验 预设的 pH 环境(或方法一的操作会在达到预定 pH 之前就发生了酶的催化反应) (2)果汁体积 甲 如图所示 随堂基础巩固 1下列关于酶活性的叙述错误的是( ) A酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力 B酶的活性可以用在一定条件下，由酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示 C酶活性是由酶本身结构决定的，也受外界条件影响 D反应物浓度越高，酶的活性越高 解析：选 D 酶的活性由其结构决定，酶的结构受外界条件，如温度、pH 等的影响，但与反 应物浓度无关。 2果胶酶的作用底物是果胶，下列有关叙述正确的是( ) A果胶是由半乳糖聚合而成的一种高分子化合物 B果胶酶
