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1、第第3131讲酶的作用讲酶的作用知识 酶与酶的固定化知知识识梳梳理理知识酶与酶的固定化知识酶与酶的固定化一、果汁中的果胶和果胶酶一、果汁中的果胶和果胶酶教材研读1.果胶果胶(1)果胶的功能:果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分。(2)果胶的组成:果胶是由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成的高分子化合物,不溶于水。(3)果胶的特性:果胶不溶于乙醇,这是鉴别果胶的一种简易方法。2.果胶酶果胶酶(1)果胶酶的化学本质:果胶酶是分解果胶的一类酶的总称,主要包括果胶酶、果胶甲酯酶等,它的化学本质是蛋白质。(2)作用:在果汁加工中,不仅会影响出汁率,还会使果汁浑浊。果胶酶可水解果胶,瓦解植物细胞的细胞壁和胞间
2、层,使榨取果汁更容易,而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯,也使得浑浊的果汁变得澄清。二、固定化酶与二、固定化酶与-淀粉酶的固定化淀粉酶的固定化1.酶与固定化酶酶与固定化酶(1)固定化酶:将水溶性的酶用物理或化学方法固定在某种介质上,使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。(2)将酶改造成固定化酶的原因:由于酶在水溶液中很不稳定,且不利于工业化使用,所以要将酶改造成固定化酶。(3)酶固定化的方法:吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。-淀粉酶固定化实验用的是吸附法。(4)固定化酶作用的机理:将固定化酶装柱,当底物经过该柱时,在酶的作用下转变为产物。2.-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测
3、淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测淀粉水解的过程及其在淀粉指示剂下的颜色反应:淀粉糊精麦芽糖葡萄糖遇碘显蓝色遇碘显红色遇碘不显色遇碘不显色1.下列有关果胶酶的说法,错误的是(D)A.果胶酶是一种催化剂,可以改变反应速率B.温度、pH和酶抑制剂都会影响果胶酶的活性C.果胶酶能分解果胶,因此能提高果肉的出汁率D.生产果汁时,果胶酶的用量越多所得果汁就越多解析解析果胶酶是催化剂,温度、pH和酶抑制剂都会影响其活性。果胶酶能分解果胶,提高出汁率,当果泥量确定时,果胶酶的用量也需控制,并非酶的用量越多所得果汁就越多。2.酶在大规模产业化应用中的核心问题是固定化技术,而酶固定化所依据的基本原理在于酶具有(
4、D)A.热稳定性B.催化高效性C.催化特异性D.可反复使用性解析解析本题考查酶的特性及固定化酶技术。大多数酶遇高温失活,只有少数酶耐高温,具有热稳定性。而高效性、特异性(专一性)是酶的重要特性,但不是酶固定化所依据的基本原理。酶固定化所依据的基本原理是酶可反复使用。3.固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。东北农业大学科研人员利用双重固定法,即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接),海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶,研究固定化酶的性质,并对其最佳固定条件进行了探究。如图显示的是部分研究结果(注:酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率,包括酶活性和酶的数量),分析回答下列问题:(1)上述
5、固定小麦酯酶的方法为。(2)根据研究结果,下列叙述错误的是()A.由图甲可知,固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强B.由图乙可知,用浓度为3%的海藻酸钠包埋效果好C.由图丙可知,固定化酯酶一般可重复使用3次,之后若继续使用则酶活力明显下降D.固定化酯酶的酶活力较高,主要原因是增加了酶与底物的接触面积(3)图乙中,当海藻酸钠浓度较低时,酶活力较低的原因是。(4)固定小麦酯酶不仅采用海藻酸钠直接包埋,同时用戊二醛作交联剂,这是因为。答案答案(1)交联法、包埋法(2)D(3)海藻酸钠浓度较低时,包埋不紧密,酶分子容易漏出,导致酶数量不足(4)酶分子很小,很容易从包埋材料中漏出解析解析(1)因为是
6、双重固定法,所以回答时既要说出海藻酸钠的包埋法,也要答出用戊二醛的交联法,两者缺一不可。(2)由图甲可知,当温度变化时,游离酯酶的酶活力比固定化酯酶变化明显,说明固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强且应用范围较广,故A项正确。当海藻酸钠浓度较低时,凝胶的孔径较大,酶容易流失,所以酶活力较低,海藻酸钠浓度过大难以形成凝胶珠,故B项正确。由图丙可知,当使用次数多于3次时,酶活力显著下降,故C项正确。固定化酶的优点是不溶于水,易与产物分离,可反复使用,能连续化生产且稳定性好,故D项错误。(3)酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率,包括酶活性和酶的数量。海藻酸钠浓度较低时,包埋不紧密,酶分子容易漏
7、出,导致酶数量不足,酶活力较低。(4)采用双重固定法可以更好地固定酶分子,避免因为酶分子很小,从包埋材料中漏出,导致酶活力下降。果汁中的果胶和果胶酶果汁中的果胶和果胶酶1.探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件的实验探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件的实验(1)实验原理果胶半乳糖醛酸+半乳糖醛酸甲酯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成正比。考点突破果胶不溶于乙醇。(2)实验流程第一步制匀浆第二步烧杯A烧杯B5g匀浆5g匀浆10mL黑曲霉提取液10mL水间歇搅拌2030min第三步试管1试管2试管3试管4A烧
8、杯混合物4mLA烧杯混合物4mLB烧杯混合物4mLB烧杯混合物4mL沸水浴不加热沸水浴不加热较澄清最澄清最浑浊较浑浊第四步加入95%酒精4mL沉淀物较少沉淀物最少沉淀物最多沉淀物较多(3)实验结论:果胶酶能分解果胶,提高果汁的澄清度。2.影响果汁产量的物质及处理方法影响果汁产量的物质及处理方法(1)影响果汁产量的物质纤维素和果胶的存在使制作果汁时出现两个问题:一是果肉的出汁率低,耗时长;二是榨取的果汁浑浊、黏度高、容易发生沉淀。(2)处理方法酶解法组成本质作用果胶酶果胶分解酶、果胶甲酯酶蛋白质催化果胶水解为可溶性半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测淀粉酶的固定化及淀粉
9、水解作用的检测1.固定化酶固定化酶含义:将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上,使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。2.常见固定化方法及其优缺点常见固定化方法及其优缺点方法优点缺点吸附法适用的酶范围广,酶活性高酶与载体的结合力较弱,酶容易脱落偶联法、交联法结合稳定,适用范围广制备条件不够温和,酶活性较低包埋法酶活性高,稳定性也较高适用范围窄3.实验原理实验原理淀粉糊精麦芽糖葡萄糖遇碘显蓝色遇碘显红色遇碘不显色4.实验流程实验流程固定-淀粉酶滴管滴加淀粉溶液加KI-I2溶液观察洗涤几天后重复实验。知能拓展知能拓展(1)在固定化-淀粉酶后,用10倍柱体积的蒸馏水洗涤固定化酶柱以除去未吸附的
10、游离淀粉酶。(2)实验结束后,用10倍柱体积的蒸馏水洗涤固定化酶柱是为了洗去残留的淀粉溶液和产物。典例典例2016浙江4月选考,32(一),7分请回答与“果汁中的果胶和果胶酶”实验有关的问题:(1)果胶是细胞壁的重要组成成分,其化学本质是(A.蛋白质B.脂质C.核酸D.多糖)。它在细胞壁形成过程中的主要作用是将相邻的细胞在一起。(2)制取果汁时,先用果胶酶将果胶分解成和半乳糖醛酸甲酯等物质,再用酶处理,可得到比较澄清的果汁。用适量且浓度适宜的上述两种酶处理时,果汁的出汁率、澄清度与酶的高低呈正相关。(3)由于果胶不溶于乙醇,故可用乙醇对果胶粗提物(经酶处理后的混合物)进行处理,从而得到干制品。
11、答案答案(1)D粘合(2)半乳糖醛酸果胶甲酯活性 (3)脱水(沉淀)解析解析(1)果胶是植物细胞壁的重要组成成分,其化学本质是多糖。它在细胞壁形成过程中的主要作用是将相邻的细胞粘合在一起。(2)制取果汁时,先用果胶酶将果胶分解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯等物质,再用果胶甲酯酶处理,可得到比较澄清的果汁。用适量且浓度适宜的上述两种酶处理时,果汁的出汁率、澄清度与酶的活性高低呈正相关。(3)由于果胶不溶于乙醇,故可用乙醇对果胶粗提物(经酶处理后的混合物)进行脱水(沉淀)处理,从而得到干制品。1-1果胶酶是催化果胶分解的一类酶,在果汁或果酒加工、造纸业中的生物制浆、医药及纺织工业等方面得到广泛应用,
12、是世界四大酶制剂之一。目前果胶酶的需求量较大,但多为一次性使用,为了提高果胶酶的利用率,科学家进行了固定化果胶酶的相关研究。(1)果胶酶的固定化:取磁性壳聚糖微球固体颗粒,加入果胶酶溶液,30条件下振荡1h,装入图甲反应柱中,用蒸馏水洗去,放置在4冰箱中保存。上述固定化果胶酶的方法属于。A.包埋法B.吸附法C.共价偶联法D.交联法(2)果胶酶活力测定方法:以果胶酶单位时间内催化产生的主要产物的量计算酶的活力。已知3,5-二硝基水杨酸与果胶水解的主要产物共热能产生棕红色的氨基化合物,在一定范围内,产物的量和反应液颜色深浅成正比,可用法测定产物的量。此方法需要制作标准曲线,如图中乙所示,其中纵坐标一般为。(3)下图是固定化果胶酶的部分研究结果,据图可知,用上述方法制备的固定化果胶酶与游离酶相比最适温度(填“升高”或“降低”),最适pH(填“升高”或“降低”)。答案答案(1)未固定的游离果胶酶B(2)半乳糖醛酸光电比色光密度值(OD值)(3)升高降低解析解析(1)在酶的固定化过程中,用蒸馏水可洗去未固定的游离酶,磁性壳聚糖微球固体颗粒可吸附果胶酶。(2)果胶酶水解果胶的主要产物是半乳糖醛酸。根据题干信息可判断,半乳糖醛酸可采用光电比色法进行定量测定,标准曲线的建立是以标准样液为横坐标,以测得的光密度值为纵坐标。(3)据图判断,固定化果胶酶与游离酶相比最适温度升高,而最适pH降低。
