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1、人教版高中生物选修人教版高中生物选修 专题专题4 4 酶的研究与应用酶的研究与应用果胶酶在果汁生产中的作用果胶酶在果汁生产中的作用 赣州中学 谢 意课题背景课题背景 我我国每年上市的新鲜水果品种多、国每年上市的新鲜水果品种多、数量大。但由于收获的季节性强，易数量大。但由于收获的季节性强，易造成积压滞销，腐烂变质。水果的加造成积压滞销，腐烂变质。水果的加工技术，（制作工技术，（制作果汁、果干、果粉果汁、果干、果粉和和果酒果酒）可以缓解产销矛盾。）可以缓解产销矛盾。制作果汁要解决两个制作果汁要解决两个问题：问题：一、果肉的出汁率低一、果肉的出汁率低, ,耗时长耗时长二、榨取的果汁浑浊，黏度高，易发
2、生二、榨取的果汁浑浊，黏度高，易发生沉淀沉淀果胶酶果胶酶1 1、果胶、果胶是是植物细胞壁以及胞间层植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由的主要组成成分之一，它是由半乳糖醛酸半乳糖醛酸聚合而成的一种聚合而成的一种高分子化合物高分子化合物，不溶于水。，不溶于水。思考思考：要要破坏植物的细胞壁，你有什么方破坏植物的细胞壁，你有什么方法？法？基础知识基础知识（一）果胶酶的作用一）果胶酶的作用一）果胶酶的作用一）果胶酶的作用2 2、果胶酶：果胶酶： 果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚多聚半乳糖醛酸酶半乳糖醛酸酶、果胶果胶分解酶分解酶、果胶酯酶果胶酯酶等。
3、等。3 3、果胶对果汁制作的影响：果胶对果汁制作的影响：影响果汁的出汁率，还会使果汁浑浊。影响果汁的出汁率，还会使果汁浑浊。果胶酶果胶 半乳糖醛酸4 4、果胶酶在果汁制作中的作用、果胶酶在果汁制作中的作用 分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层；提高水果的出汁率分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层；提高水果的出汁率使果胶水解为半乳糖醛酸，并使果汁变得澄清。使果胶水解为半乳糖醛酸，并使果汁变得澄清。（二）酶的活性与影响酶活性的因素：（二）酶的活性与影响酶活性的因素：（二）酶的活性与影响酶活性的因素：（二）酶的活性与影响酶活性的因素： 温度温度温度温度 pH pH pH pH 酶的抑制剂酶的抑制剂酶的抑
4、制剂酶的抑制剂指酶催化一定化学反应的能力。指酶催化一定化学反应的能力。酶酶催化能力高低的衡量标准催化能力高低的衡量标准 在在一定的条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。一定的条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。 工业生产中，酶工业生产中，酶反应速度用单位时间内、单位体积中反应物的减少量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。或产物的增加量来表示。影影响酶活性的因素：响酶活性的因素：温度温度 pH pH 酶的抑制剂酶的抑制剂果果胶酶的最适温度为胶酶的最适温度为454550500 0C C。酶酶活活性性温度温度果胶酶的最适果胶酶的最适pHpH范围为
5、范围为3.03.06.06.0。酶酶活活性性PHPH酶的抑制剂：酶的抑制剂：FeFe3 3、CaCa2 2、ZnZn2 2等金属等金属离子对果胶酶有抑制作用。离子对果胶酶有抑制作用。（三）果胶酶的用量（三）果胶酶的用量（三）果胶酶的用量（三）果胶酶的用量酶的生产方法：酶的生产方法：提取法提取法 发酵法发酵法 化学合成法化学合成法为了果胶酶得到充分的利用，节约成本，需要控制好酶的用量。为了果胶酶得到充分的利用，节约成本，需要控制好酶的用量。实验设计实验设计实验一：探究温度实验一：探究温度实验一：探究温度实验一：探究温度( (或或或或pH)pH)对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影
6、响对果胶酶活性的影响(1)(1)实验方案：确定温度梯度实验方案：确定温度梯度探讨控制温度的方法和措施。探讨控制温度的方法和措施。(2)(2)实验程序：制备苹果泥实验程序：制备苹果泥苹果泥与果胶酶分别苹果泥与果胶酶分别_将将苹果泥与果胶酶混合保温苹果泥与果胶酶混合保温过滤出果汁过滤出果汁记录果汁量记录果汁量改变不同改变不同_后，重复上面实验。后，重复上面实验。(3)(3)记录实验数据，并填入表格。记录实验数据，并填入表格。(4)(4)得出结论：获得的果汁越多，或果汁越澄清，表明果胶酶活性得出结论：获得的果汁越多，或果汁越澄清，表明果胶酶活性_。水浴保温水浴保温水浴保温水浴保温温度温度越高越高探究
7、探究pHpH对果胶酶活性的影响实验该如何设计呢？对果胶酶活性的影响实验该如何设计呢？探究温度探究温度( (或或pH)pH)对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响实验温度3035 40 45 50 55 60 65 70 果汁量(mL)pH56789果汁量(mL)或或注意：(1)在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶达到所要求的温度或pH条件，以避免混合条件的变化，确保实验结果的可信度和可靠性。(2)在探究温度或pH的影响时，不需要另外设置对照实验，不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间可以作为对照，这种对照称为相互对照。记录结果：记录结果：记录结果：记录结果：思考：若底物一定，以酶浓度为横
8、坐标，产物生成速率为纵坐标该如何绘制曲线？你认为这种方法可行吗？该如何改进？实验二：探究果胶酶的最适用量实验二：探究果胶酶的最适用量实验二：探究果胶酶的最适用量实验二：探究果胶酶的最适用量(1)(1)原理提示原理提示 本实验是一个探究性的本实验是一个探究性的定量实验定量实验，所测出的最适用量是在本实，所测出的最适用量是在本实验的温度、验的温度、pHpH条件下测出的，因而条件下测出的，因而果胶酶的最适用量应标明温度和果胶酶的最适用量应标明温度和pHpH。(2)(2)确定最适用量的方法确定最适用量的方法 如果随酶浓度的增加，过滤到的果汁的体积也增加，说明酶的如果随酶浓度的增加，过滤到的果汁的体积也
9、增加，说明酶的用量不足；当酶的浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到用量不足；当酶的浓度增加到某个值后，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，那么，这个值就的果汁的体积不再改变，说明酶的用量已经足够，那么，这个值就是酶的最适用量。是酶的最适用量。(3)(3)结果分析结果分析 计算苹果汁澄清率计算苹果汁澄清率(R)(R)。R RV V1/1/V V2 2100%100%式中：式中：V V1 1为澄清苹果汁为澄清苹果汁体积，体积，V V2 2为处理前苹果汁体积。为处理前苹果汁体积。实验步骤设计：实验步骤设计：实验步骤设计：实验步骤设计：（1）配制不同浓度的果胶酶溶液
10、和制备水果泥；配制不同浓度的果胶酶溶液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，取等量放入9支试管中，并编号19。 制备水果泥搅拌器搅拌制成苹果泥并称45g，等量装入9支试管中，并编号19（2）将上述试管放入恒温水浴加热一段时间。（3）将不同浓度的果胶酶分别迅速与各试管的苹果泥混合，然后再放入恒温水箱中。（4）恒温水浴相同且适宜时间（5）过滤后过滤、测量果汁的体积酶的用量酶的用量0果汁果汁（mLmL）A A例：(2015年海南卷)生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁量。回答下列相关问题：(1)某同学用三种来源的果胶
11、酶进行三组实验，各组实验除酶的来源不同外，其他条件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果胶酶活性的平均值并进行比较。这一实验的目的是_。(2)现有一种新分离出来的果胶酶，为探究其最适温度，某同学设计了如下实验：取试管16支，分别加入等量的果泥、果胶酶、缓冲液，混匀，平均分为4组，分别置于0 、5 、10 、40 下保温相同时间，然后，测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量平均值。该实验温度设置的不足之处有_和_。【答案】(1)探究不同来源果胶酶的活性(2)温度设置不合理温度梯度设置不合理(各组的酶促反应受两个不同温度影响)(3)不能未加入缓冲液(3)某同学取5组试管(AE)分别加入等量的同种果
12、泥，在A、B、C、D 4个实验组的试管中分别加入等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶，然后，补充蒸馏水使4组试管内液体体积相同；E组加入蒸馏水使试管中液体体积与实验组相同。将5组试管置于适宜温度下保温一定时间后，测定各组的出汁量。通过AD组实验可比较不同实验组出汁量的差异。本实验中，若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出汁量，E组设计_(填“能”或“不能”)达到目的，其原因是_。 判断正误判断正误 1 1在探究果胶酶用量实验中，虽然实验的变量发生了变化，但通在探究果胶酶用量实验中，虽然实验的变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的思路方法是不变的。过设置梯度来确定最适值的思路方
13、法是不变的。( )( )2 2果胶酶特指某一种酶，其基本组成单位为半乳糖醛酸。果胶酶特指某一种酶，其基本组成单位为半乳糖醛酸。( )( )3 3果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取的果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取的果汁变得澄清和更容易过滤。果汁变得澄清和更容易过滤。( )( )4 4果胶酶都提取于植物细胞。果胶酶都提取于植物细胞。( )( )5 5用橙子做用橙子做“探究探究pHpH对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响”的实验，应去掉橙皮。的实验，应去掉橙皮。( )( )6 6酶对高温、强酸、强碱和有机溶剂等条件非常敏感容易导致酶酶对高温、强酸、强碱和有机溶剂等条件非常敏感容易导致酶变性失活。变性失活。( )( )B B B B2、下列与果胶酶、纤维素酶相关的叙述错误的是()A果胶酶不是一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称B纤维素酶包括C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶等C在以纤维素为唯一碳源的培养基上，加入刚果红染色剂后纤维素分解菌菌落周围出现透明圈与纤维素酶有关D纤维素酶、果胶酶其基本组成单位分别是葡萄糖和半乳糖醛酸D D D D1、下列关于果胶酶的叙述错误的是()A果胶酶是生物催化剂，可以改变化学反应的速度B果胶酶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物C植物、霉菌、酵母菌和细菌均能合成果胶酶D果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层
