果胶酶在果汁生产中的作用4章节

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1、专题4 酶的研究和应用,果胶酶在果汁生产中的作用,点此播放教学视频,一、课题价值,二、教学内容及实验,三、教学建议,四、课题的延伸 与研究性学习相结合,点此播放教学视频,一、课题价值,（一）课标要求：,1.具体内容标准： 尝试利用酶活力测定的一般原理和方法,2.活动建议： 探究利用苹果匀浆制成果汁的最佳条件， 检测果胶酶的活性， 观察果胶酶对果汁形成的作用， 收集果胶酶其他方面利用的资料。,点此播放教学视频,一、课题价值,（二）核心价值：,1.培养科学探究能力，引导学生主动参与探究过程，培养学生搜集和处理科学信息的能力、分析和解决问题的能力。,2. 注重定量分析，让学生在量的变化中了解事 物的

2、本质，能在实验中如实地记录、整理 和分析实验数据、定量表述实验结果等。,3.探究果胶酶的最适用量，对生产实践具有指导意义。,点此播放教学视频,结合必修相关知识，以选择题或实验分析题形式侧重考查酶的应用、酶的特性、对照实验原理等。,一、课题价值,（三）高考考点,点此播放教学视频,二、教学内容及实验,（一）、知识结构分析,点此播放教学视频,1、教材基础知识,（1）果胶酶的作用,果胶 ：由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。, 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。,作用：果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更容易，而果胶

3、分解成可溶性的半乳糖醛酸，也使得浑浊的果汁变得澄清。,二、教学内容及实验,（一）、知识结构分析,点此播放教学视频,（2）酶的活性与影响酶活性的因素, 酶活性的定义, 果胶酶活性的表示方法,本课题中通过测定滤出的果汁的体积大小来判断果胶酶 活性的高低。,（3）果胶酶的用量,为什么要控制好酶的用量？,为了生产时使酶得到充分的利用，节约成本。,（一）、知识结构分析,点此播放教学视频,2. 实验设计,设计原则：,影响果胶酶分解果胶实验结果的主要因素：,对照原则和等量原则。,通过设置梯度手段探究。,温度、pH值、果胶酶的用量、水果泥的用量、 反应的时间和过滤的时间等。,（一）、知识结构分析,（定量分析、

4、确定实验程序）,点此播放教学视频,实验1 探究温度对酶活性的影响,二、教学内容及实验,（二） 实验：,1. 设计实验方案必须考虑的具体问题,确定温度梯度,确定控制温度的方法和措施,确定水果种类,确定制备果汁的方法,确定果胶酶的用量,点此播放教学视频,2实验流程：,制备水果泥,配制果胶酶,将水果泥与果胶酶分别在同一温度的水浴中保温,将相同温度下保温的水果泥和果胶酶混合保温,过滤出果汁,记录果汁量,改变温度后重复实验,点此播放教学视频,3操作过程及应注意的问题：, 实验仪器和设备：,特别提示：如果用恒温水浴箱，则可以不使用酒精灯、石棉网,榨汁机、烧杯、量筒、试管、漏斗、温度计、玻璃棒、滤纸、滴管、

5、恒温水浴箱、三角架、酒精灯、石棉网,（二） 实验：,点此播放教学视频, 实验试剂或药品：,果胶酶 用量： 质量百分比浓度为 12%的果胶酶溶 液1 mL。,3操作过程及应注意的问题：,（二） 实验：,点此播放教学视频,确定水果种类,特别提示：效果较好的实验材料：苹果、橙子、梨,3操作过程及应注意的问题：,（二） 实验：,点此播放教学视频,水果泥（水果匀浆）的制作,苹果、橙子等水果，不用去皮，但要去籽。,特别提示：如用苹果、橙子为原材料，一般可按水果：水=1:3的质量比进行搅拌，获得稀的果泥； 如用西瓜或番茄为原料，应按水果：水=1:2的质量比进行搅拌,3操作过程及应注意的问题：,（二） 实验：

6、,点此播放教学视频,枇杷 梨 西红柿 （只加入少量水制成的果泥）,点此播放教学视频,橙子 苹果 （只加入少量水制成的果泥）,点此播放教学视频,苹果 梨 西红柿 橙子 按水果：水=1:3的质量比进行搅拌，获得稀的果泥,点此播放教学视频,苹果泥 （从左至右）苹果与水质量比分别是：1:4、1:3；1:2,点此播放教学视频,水果泥的用量,可以采用5g(约为5 mL)左右,3操作过程及应注意的问题：,（二） 实验：,点此播放教学视频,水浴保温,（1）将水果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理为5分钟，即可达到所需反应温度 （2）两者混合后恒温水浴时间20 min，即可接近最大果汁产量。,特别提示：可用恒

7、温水浴锅，或如右图这样用冰水或热水勾兑保温,3操作过程及应注意的问题：,（二） 实验：,点此播放教学视频, 果汁过滤,（1）可用滤纸，但过滤所需时间太长，滤液较少； （2）也可用一层纱布，但果汁澄清度较差。,特别提示：此时提醒学生充分过滤，并防止果汁洒出。,3操作过程及应注意的问题：,（二） 实验：,点此播放教学视频,橙子,梨,苹果,番茄,西瓜,过滤后获得的果汁,点此播放教学视频,点此播放教学视频, 记录实验数据,用量筒测量滤出的果汁，精确到0.1mL，记录到表格中。,3操作过程及应注意的问题：,（二） 实验：,实验2：研究pH与酶活性的关系,实验步骤：,一只试管放入5g（约5mL）水果泥，编

8、号A； 另一只试管放入 1mL果胶酶，编号B,b. 将A、B试管分别加入同一pH值的缓冲液1mL,c. 两只试管放入同一个保温装置，40水浴保温5分钟,e. 过滤出果汁，用量筒测量果汁量，记录实验结果。,f. 改变pH值后重复上面的实验,实验结果记录表格如下：,d. 将A、B试管中水果泥和果胶酶混合，再40水浴保温20分钟,如果要确定最适pH值： 反应液中的pH最好通过缓冲溶液进行控制； 也可以用0.1M的氢氧化钠或盐酸溶液对水果泥进行调节（用pH计测定，或用试纸测定）。,特别提示：水果泥本身呈弱酸性，苹果泥的pH值约为5.56.0,如果仅仅探究pH对果胶酶活性的影响：,通过0.1M的氢氧化钠

9、或盐酸溶液设置pH梯度，即可进行实验。,点此播放教学视频,配制的缓冲液,点此播放教学视频,附：主要试剂的配制 1. 0.1M盐酸 36HCl 0.84ml加水至100ml 2. 0.1M NaOH 2g NaOH+500ml蒸馏水 3. 1N 醋酸钠 (82g/L) 8.2g+H2O 100ml 41N 盐酸 (84ml/L) 36% 的HCl 42ml加水至500ml 5. 0.2M磷酸氢二钠 （71.6g/L） 7.16g Na2HPO412H2O 加水至100ml 6. 柠檬酸0.1M (19.2g/L) 1.92g柠檬酸+ H2O 100ml 7. 0.1M硼砂 四硼酸钠(Na2B4O

10、710H2O) 1.905g+50ml 0.1M HCl 8. 0.1N NaOH 取4g NaOH加水至 1000ml 9. 0.15N磷酸氢二钠（Na2HPO412H2O） 53.7g/L 5.37g Na2HPO412H2O+ H2O 100ml,点此播放教学视频,pH 1：50ml 1N NaAc中加入1N HCl 70ml,再加水至250ml pH 2：50ml 1N NaAc中加入1N HCl 52.5ml,再加水至250ml 缓冲液 pH 3：50ml 1N NaAc中加入1N HCl 48.5ml,再加水至250ml pH 4：50ml 1N NaAc中加入1N HCl 40m

11、l,再加水至250ml pH 5：50ml 1N NaAc中加入1N HCl 15ml,再加水至250ml PH 3：0.2M Na2HPO4 4.11ml+0.1M柠檬酸溶液 15.89ml pH 4：0.2M Na2HPO4 7.71ml+0.1M柠檬酸溶液 12.29ml 缓冲液 pH 5：0.2M Na2HPO4 10.3ml+0.1M柠檬酸溶液 9.7ml pH 6：0.2M Na2HPO4 12.63ml+0.1M柠檬酸溶液 7.37ml pH 7：0.2M Na2HPO4 16.47ml+0.1M柠檬酸溶液 3.53ml pH 8：0.2M Na2HPO4 19.45ml+0.1

12、M柠檬酸溶液 0.55ml pH 8：50ml 0.1M HCl配成的0.1M硼酸溶液中，添加0.1N NaOH 3.97ml,再加水至100ml 缓冲液 pH 9：50ml 0.1M HCl配成的0.1M硼酸溶液中，添加0.1N NaOH 21.3ml,再加水至100ml pH 10：50ml 0.1M HCl配成的0.1M硼酸溶液中，添加0.1N NaOH 43.9ml,再加水至100ml,点此播放教学视频,实验3：研究果胶酶的用量,设置酶用量梯度,准确称取纯的果胶酶1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、 7mg、8mg、9mg，配制成相等体积的水溶液，放入9支试管中，）并编号1

13、9。,b. 制备水果泥,另取9支试管各加入5g（即5ml）水果泥。,实验步骤：,（或者配制不同浓度的果胶酶溶液：质量百分比浓度为0.1%、0.2%、0.3 %、0.4 %、0.5 %、0.6%、0.7 %、0.8%、0.9% 的果胶酶溶液，各取1mL放入9支试管中。）,点此播放教学视频,实验结果记录表格如下：,c. 将上述试管放入40恒温水浴保温5分钟，,d. 将不同浓度的果胶酶溶液分别迅速与各试管的水 果泥混合，然后再放入40水浴保温20分钟。,e. 过滤出果汁，用量筒测量果汁的体积。,点此播放教学视频,配制的不同浓度的酶溶液,点此播放教学视频,（三）实验结果分析：,1. 温度与酶活性的关系

14、 2. pH与酶活性的关系,用坐标曲线表示,二、教学内容及实验,点此播放教学视频,3. 榨出的果汁与果胶酶用量的关系,结论：我校实验中所用果胶酶的最适温度约为3545；最适PH在46；果胶酶用量最适为0.6mg/每克苹果汁,点此播放教学视频,（四） 课题成果评价,本课题评价的重点：对学生探究课题报告的评价上。,报告的主要内容包括： 实验设计 实验数据分析（曲线图） 实验过程中存在的问题分析,同时在课题报告中还要求学生思考： 大规模生产与实验室制备的主要不同点是什么？ 在工业生产中，你认为比较突出的问题是什么？ 应该如何改进？,二、教学内容及实验,点此播放教学视频,三、教学建议,本课题可用3课时

15、完成,（一） 教学时间：全年各时段均可，考虑到保温时间较长，且主要在40保温，气温较高时操作难度较小。,（二） 课时安排：,引入课题，讲解基础知识。学生分组制订探究方案。,学生分组完成温度或pH对酶活性影响的实验，并进行实验数据分析。,学生分组完成对酶的最适用量探究的实验，完成课题报告。,第二课时前教师应和各组学生讨论并确定实验方案。,第二、三课时实验过程中，研讨实验的细节问题和结果分析。,点此播放教学视频,（三） 分组建议：,45人为一组。 第二课时将分成两部分，一部分学生探究温度对果胶酶活性的影响,另一部分探究pH对果胶酶活性的影响。 由于使用的玻璃器皿较多，又可能涉及多个保温装置，所以应强调安全问题。,三、教学建议,点此播放教学视频,四、课题的延伸与研究性学习相结合,可以组织部分学生进一步研究。 准确探讨果胶酶对多种果汁制取的最适宜的用量； 果胶酶准确的最适温度和最适pH； 保温时间（或酶作用时间）对果汁产量的影响； 过滤方式对果汁产量和品质的影响。,还可以在研究性学习中让学生探讨加酶洗衣粉的洗涤效果实验。,点此播放教学视频,谢 谢,点此播放教学视频,