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1、果胶酶在果汁生产中的作用(18)一、课题学习要求一、课题学习要求1 1、说出果胶在植物组织中的主要作用、说出果胶在植物组织中的主要作用2 2、说出果胶酶的作用、说出果胶酶的作用3 3、举例说出用于生产果胶酶的微生物、举例说出用于生产果胶酶的微生物4 4、尝试利用苹果匀浆制成果汁的最佳条件、尝试利用苹果匀浆制成果汁的最佳条件 的实验，测定果胶酶的活性的实验，测定果胶酶的活性5 5、收集果胶酶在其他方面利用的资料。、收集果胶酶在其他方面利用的资料。果胶酶在果汁生产中的作用(18)二、基础知识分析二、基础知识分析 知识要点知识要点: :1.1.果胶酶的作用；果胶酶的作用；2.2.酶的活性的定义；酶的
2、活性的定义；3.3.影响酶活性的因素；影响酶活性的因素；4.4.果胶酶的用量。果胶酶的用量。 果胶酶在果汁生产中的作用(18)1.1.果胶酶的作用果胶酶的作用植物细胞壁及细胞之间胞间层的成分植物细胞壁及细胞之间胞间层的成分 果胶酶在果汁生产中的作用(18) 植物细胞壁以及胞间层的主要组成成植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由分之一，它是由半乳糖醛酸半乳糖醛酸聚合而成的聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水（但和水一种高分子化合物，不溶于水（但和水有较强的结合力）。在果汁加工中，果有较强的结合力）。在果汁加工中，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。果
3、胶酶能够分解果胶酶能够分解果胶果胶，瓦解植物的，瓦解植物的细胞细胞壁壁及及胞间层胞间层，使榨取果汁更容易，而果，使榨取果汁更容易，而果胶分解成可溶性的胶分解成可溶性的半乳糖醛酸半乳糖醛酸，也使得，也使得浑浊的果汁变得澄清。果胶浑浊的果汁变得澄清。果胶不溶于乙醇不溶于乙醇，这是鉴别果胶的一种简易方法。这是鉴别果胶的一种简易方法。果胶果胶: :果胶酶在果汁生产中的作用(18) 果胶酶并不特指某一种酶，而是分解果胶酶并不特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，包括果胶的一类酶的总称，包括多聚多聚半乳糖半乳糖醛酸醛酸酶酶、果胶分解酶果胶分解酶和和果胶脂酶果胶脂酶等。等。果胶酶果胶酶: : 植物、霉菌
4、、酵母菌和细菌植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生均能产生果胶酶，通常生产上采用果胶酶，通常生产上采用曲霉、青霉曲霉、青霉等等微生物来生产果胶酶。微生物来生产果胶酶。 果胶酶作用的果胶酶作用的最适温度为最适温度为4550 4550 、最适最适pHpH范围为范围为3.06.03.06.0。FeFe3+3+、CaCa2+2+、ZnZn2+2+等金属离子对酶有等金属离子对酶有抑制作用抑制作用。果胶酶在果汁生产中的作用(18)（1 1）水果中的果胶经果胶酶水解后，可降低果汁的）水果中的果胶经果胶酶水解后，可降低果汁的黏度，有助于压榨并提高出汁率。黏度，有助于压榨并提高出汁率。（2 2）在进行果汁沉降和离心
5、时，能破坏果汁中悬浮）在进行果汁沉降和离心时，能破坏果汁中悬浮物的稳定性，使其凝聚沉淀，果汁得到澄清。物的稳定性，使其凝聚沉淀，果汁得到澄清。（3 3）经果胶酶处理的果汁比较稳定，不再发生混浊，）经果胶酶处理的果汁比较稳定，不再发生混浊，在制备浓缩果汁时尤为重要。在制备浓缩果汁时尤为重要。（4 4）在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起到澄清作用，）在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起到澄清作用，还可促使葡萄汁中的酒石酸发生沉淀。还可促使葡萄汁中的酒石酸发生沉淀。（5 5）果胶酶、纤维素酶和半纤维素酶等配合，可降）果胶酶、纤维素酶和半纤维素酶等配合，可降低植物细胞壁中的果胶和纤维素，促进淀粉、脂质、低植物细胞壁
6、中的果胶和纤维素，促进淀粉、脂质、维生素和蛋白质等释放出来，从而提高了饲料的营养维生素和蛋白质等释放出来，从而提高了饲料的营养价值。价值。果胶酶在工业中的应用果胶酶在工业中的应用: :果胶酶在果汁生产中的作用(18)2.2.酶的活性与影响酶活性的因素酶的活性与影响酶活性的因素 指酶催化一定化学反应的能力。一指酶催化一定化学反应的能力。一般用催化般用催化反应速度反应速度来表示。而反应速度来表示。而反应速度又用又用单位时间内单位体积中反应物的减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。少量或产物的增加量来表示。(1)(1)酶的活性酶的活性果胶酶在果汁生产中的作用(18)(2)(2)影
7、响酶活性的因素影响酶活性的因素 a.a.温度温度 b.pHb.pHC. .酶的抑制剂酶的抑制剂果胶酶在果汁生产中的作用(18)四、实验设计四、实验设计 ( () )探究温度对酶活性的影响探究温度对酶活性的影响果胶酶在果汁生产中的作用(18)果胶酶在果汁生产中的作用(18)( 2 )( 2 )探究探究pHpH对酶活性的影响对酶活性的影响果胶酶在果汁生产中的作用(18)( 3 )( 3 )探究果胶酶的用量探究果胶酶的用量果胶酶在果汁生产中的作用(18)在实际的操作过程中，还需要注意下列事项：在实际的操作过程中，还需要注意下列事项：1 1与其他工业用酶基本相同，果胶酶的适宜温与其他工业用酶基本相同，
8、果胶酶的适宜温度范围也比较宽泛，因此，可以选用度范围也比较宽泛，因此，可以选用10 10 作为温作为温度梯度，设置的具体温度为度梯度，设置的具体温度为1010、2020、3030、4040、5050和和6060等，也可以尝试以等，也可以尝试以55作为温度作为温度梯度。梯度。2 2苹果、橙子和葡萄等水果都可以作为反应物，苹果、橙子和葡萄等水果都可以作为反应物，水果不用去皮。如用苹果为原材料，一般可按每个水果不用去皮。如用苹果为原材料，一般可按每个中等大小的苹果加水中等大小的苹果加水100100200 mL200 mL的比例进行搅的比例进行搅拌，获得稀的苹果泥。拌，获得稀的苹果泥。果胶酶在果汁生产
9、中的作用(18)3 3果泥的用量可以采用果泥的用量可以采用5 mL5 mL左右，果胶酶的用左右，果胶酶的用量可采用质量浓度为量可采用质量浓度为2%2%的果胶酶溶液的果胶酶溶液2 mL2 mL。4 4水浴时间可以为水浴时间可以为202030 min30 min。5 5过滤果汁时，漏斗中应放置滤纸。过滤果汁时，漏斗中应放置滤纸。6 6探究探究pHpH对果胶酶活性的影响，只须将温度梯对果胶酶活性的影响，只须将温度梯度改成度改成pHpH梯度，并选定一个适宜的温度进行水浴梯度，并选定一个适宜的温度进行水浴加热。反应液中的加热。反应液中的pHpH可以通过体积分数为可以通过体积分数为0.1%0.1%的的氢氧
10、化钠或盐酸溶液进行调节。氢氧化钠或盐酸溶液进行调节。果胶酶在果汁生产中的作用(18)问题思考问题思考1 1为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以理，可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶活性的问题。从而影响果胶酶活性的问题。果胶酶在果汁生产中的作用(18)2 2在探究
11、温度或在探究温度或pHpH的影响时，是否需要设置的影响时，是否需要设置对照？如果需要，又应该如何设置？为什么？对照？如果需要，又应该如何设置？为什么？需要设置对照实验，不同的温度梯度之间或不同的需要设置对照实验，不同的温度梯度之间或不同的pHpH梯度之间就可以作为对照，这种对照称为梯度之间就可以作为对照，这种对照称为相互对照相互对照。3 3A A同学将哪个因素作为变量，控制哪些因素同学将哪个因素作为变量，控制哪些因素不变？为什么要作这样的处理？不变？为什么要作这样的处理？B B同学呢？同学呢？ A A同学将温度或同学将温度或pHpH作为变量，控制不变的量有苹果作为变量，控制不变的量有苹果泥的用
12、量、果胶酶的用量、反应的时间和过滤的时间等。泥的用量、果胶酶的用量、反应的时间和过滤的时间等。只有在实验中保证一个自变量，实验结果才能说明问题只有在实验中保证一个自变量，实验结果才能说明问题。B B同学对于变量的处理应该与同学对于变量的处理应该与A A同学相同，只是观察因变同学相同，只是观察因变量的角度不同。量的角度不同。果胶酶在果汁生产中的作用(18)4 4想一想，为什么能够通过测定滤出的苹果想一想，为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤
13、纸，因此苹果汁的体积大小反应了果胶酶的催化通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反应了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和分解果胶的能力。在不同的温度和pHpH下，果胶酶的活下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。性越大，苹果汁的体积就越大。5 5当探究温度对果胶酶活性的影响时，哪个当探究温度对果胶酶活性的影响时，哪个因素是变量，哪些因素应该保持不变？因素是变量，哪些因素应该保持不变？温度是变量，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用温度是变量，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的量、水浴时间和混合物的pHpH等所有其他条件不变。只等所有其他条件不变。只有这样才能保证只有温度一个变量对
14、果胶酶的活性产生有这样才能保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。影响。果胶酶在果汁生产中的作用(18)( () )探究果胶酶的用量探究果胶酶的用量 探究果胶酶的用量是建立在探究最适温度和探究果胶酶的用量是建立在探究最适温度和pHpH对果胶酶活性影响的基础之上的。此时，研究对果胶酶活性影响的基础之上的。此时，研究的变量是的变量是果胶酶的用量果胶酶的用量，其他因素都应保持不变其他因素都应保持不变。实验时可以配制实验时可以配制同体积不同浓度的果胶酶溶液同体积不同浓度的果胶酶溶液，也，也可以配制可以配制同浓度不同体积的果胶酶溶液同浓度不同体积的果胶酶溶液。需要注意。需要注意的是，反应液的温度和的是，反应液的温度和pHpH必须相同，否则将影响必须相同，否则将影响实验结果的准确性。实验结果的准确性。果胶酶在果汁生产中的作用(18) 练习练习: :1.1.有两次瞬间高温灭菌；有两次瞬间高温灭菌；2.2.酶处理的时间相对较长；酶处理的时间相对较长；3.3.有离心分离步骤和浓缩步骤。有离心分离步骤和浓缩步骤。果胶酶在果汁生产中的作用(18)果胶酶在果汁生产中的作用(18)
