人教版選修1 專題4 課題1 果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用 學(xué)案.docVIP

一、果膠與果膠酶1果膠(1)作用：植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成分之一。(2)成分：由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物。(3)特點：不溶于水。(4)對果汁加工的影響：影響出汁率，且使果汁渾濁。2果膠酶(1)組成：多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。(2)作用分解果膠，瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層，使榨取果汁變得更容易。把不溶于水的果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸，可使渾濁的果汁變得澄清。(3)來源：植物、霉菌、酵母菌和細(xì)菌均能產(chǎn)生果膠酶，由霉菌發(fā)酵生產(chǎn)的果膠酶是食品加工業(yè)中使用量最大的酶制劑之一。二、酶的活性與影響酶活性的因素1酶的活性(1)概念：酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。(2)表示方法反應(yīng)速率。(3)酶反應(yīng)速度的計算：單位時間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量。2影響酶活性的因素：溫度、ph、酶的抑制劑等。三、探究溫度和ph對酶活性的影響1操作思路(1)探究最適ph：在一恒定溫度下，通過設(shè)置ph梯度來確定。(2)探究最適溫度：在一恒定的ph下，通過設(shè)置溫度梯度來確定。2操作方法：在不同溫度或ph下，將一定量的果膠酶加入一定量的蘋果泥中，反應(yīng)相同時間，再將反應(yīng)液過濾相同時間，收集濾液，用量筒測量并比較產(chǎn)生的蘋果汁的體積。3判斷果膠酶活性高低的方法(1)測定單位時間內(nèi)產(chǎn)生蘋果汁的體積。獲得的蘋果汁越多，說明果膠酶的活性越高。(2)比較果汁的澄清度。果汁越澄清，表明果膠酶的活性越高。四、探究果膠酶的用量1實驗的變量(1)自變量：酶的用量。(2)無關(guān)變量：溫度、ph、酶催化反應(yīng)的時間、蘋果泥的用量等。2判斷的方法(1)酶的用量增加，過濾后果汁的體積增加，說明酶的用量不足。(2)酶的用量增加到某個值后，繼續(xù)增加酶的用量，過濾得到的果汁的體積不再改變，說明酶的用量已經(jīng)足夠。共研探究盛夏時節(jié)，酷暑難當(dāng)，這時可以利用各種水果壓榨果汁，不但解渴消暑，還可以點綴生活，放飛心情。可是我們也發(fā)現(xiàn)，家庭榨制的果汁和從超市購買的果汁相比，在口感和澄清度上有很大差別。在生產(chǎn)中，制作果汁時往往出汁率低、耗時長，而且果汁渾濁、易沉淀，人們常使用果膠酶來解決這些問題。 1果膠及果膠酶2酶的活性及其影響因素 (1)酶的活性指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。在一定條件下，可以用酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度來表示。 (2)影響酶活性的因素溫度(如圖1)：在較低溫度時，隨著溫度的升高，酶的活性也逐漸提高；達(dá)到最適溫度時，酶的催化能力最高；高于最適溫度后，酶的催化能力迅速下降。溫度過高，會使酶失活。 ph(如圖2)：酶的催化能力的發(fā)揮有一個最適ph，在低于最適ph時，隨著ph的升高，酶的催化能力也相應(yīng)升高；高于最適ph時，隨著ph的升高，酶的活性逐漸下降；ph過高或過低會使蛋白質(zhì)變性；酶也就完全喪失了活性。 (3)有關(guān)酶失活的兩點注意高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿可以使酶失活，而低溫只是降低酶活性，但酶不失活。因此圖1曲線的左端不與橫軸相交。酶的失活只是酶的空間結(jié)構(gòu)的改變，而氨基酸的種類、數(shù)量、排列順序都不發(fā)生改變。3酶反應(yīng)速度及其影響因素(1)酶反應(yīng)速度：用單位時間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示。 (2)影響酶反應(yīng)速度的因素 酶活性：酶活性越高，酶反應(yīng)速度越快。 底物濃度(如圖3)：若酶的濃度為定值，底物的起始濃度較低時，酶反應(yīng)速度與底物濃度成正比，即隨底物濃度的增加而增加。當(dāng)所有酶與底物結(jié)合生成中間產(chǎn)物后，即使再增加底物濃度，中間產(chǎn)物濃度也不會增加，酶反應(yīng)速度也不增加。 酶濃度(如圖4)：在有足夠底物而又不受其他因素影響的情況下，酶反應(yīng)速度與酶濃度成正比?？偨Y(jié)升華1果膠酶與纖維素酶的比較名稱組成作用果膠酶多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶等將不溶性的果膠分解為可溶性的半乳糖醛酸纖維素酶c1酶、cx酶和葡萄糖苷酶纖維素纖維二糖葡萄糖2.果膠酶的應(yīng)用(1)果膠酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用水果中的果膠經(jīng)果膠酶水解后，可降低果汁的黏度，有助于壓榨并提高出汁率。在進(jìn)行果汁沉降和離心時，能破壞果汁中懸浮物的穩(wěn)定性，使其凝聚沉淀，果汁得到澄清。經(jīng)果膠酶處理的果汁比較穩(wěn)定，不再發(fā)生渾濁，在制備濃縮果汁時，果膠酶的作用顯得尤為重要。(2)其他方面的應(yīng)用在葡萄酒釀造中加入果膠酶能起澄清作用，還可促進(jìn)葡萄汁中的酒石酸發(fā)生沉淀。果膠酶可用于橘子脫囊衣，制造果粉和低糖果凍。果膠酶與纖維素酶、半纖維素酶等配合，可降解植物細(xì)胞壁中的果膠和纖維素，促使淀粉、脂質(zhì)、維生素和蛋白質(zhì)等釋放出來，從而提高了飼料的營養(yǎng)價值。果膠酶可降低飼料的黏度，促進(jìn)飼料在動物消化道內(nèi)的消化吸收。【易錯易混】(1)纖維素酶是一種復(fù)合酶，復(fù)合酶需要各種成分共同協(xié)作完成催化作用。果膠酶是一類酶，一類酶中每一種酶都能獨立發(fā)揮作用。(2)植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠，因此可以用纖維素酶和果膠酶去除植物細(xì)胞的細(xì)胞壁。(3)原核生物細(xì)胞壁的主要成分是肽聚糖，真菌細(xì)胞壁的主要成分是幾丁質(zhì)，這兩類生物的細(xì)胞壁不能用纖維素酶和果膠酶去除。對點演練1下列關(guān)于果膠及果膠酶的敘述，正確的是()a果膠酶是分解果膠的一種酶b果膠不溶于水c加熱使果膠變性失活d加熱使果膠酶活性增強(qiáng)解析：選b果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱，果膠不溶于水。溫度影響酶的活性，在低于最適溫度時，隨溫度的升高，酶的活性增加，但高溫使酶變性失活，而果膠不存在變性失活的問題。共研探究果膠酶的活性受溫度、ph等因素的影響，果膠酶的用量也會影響酶的催化作用效果，結(jié)合圖示完成相關(guān)的探究實驗過程。1探究溫度對果膠酶活性的影響(1)實驗原理酶處于最適溫度時，活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小成正比。 (2)實驗變量 自變量是溫度，因變量是出汁率和果汁的澄清度，無關(guān)變量是ph、蘋果泥的量、果膠酶的濃度和用量、水浴時間等。檢測指標(biāo)：果汁的體積和澄清度。(3)實驗操作流程(4)注意事項果膠酶的最適溫度為4550 。設(shè)置溫度梯度時，要以這個范圍為中心，圖示實驗流程中的溫度梯度是 5_。 將蘋果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理，可以保證底物和酶在混合時的溫度是相同的，避免蘋果泥和果膠酶混合時影響混合物的溫度，從而影響果膠酶的活性。2探究ph對果膠酶活性的影響(1)實驗原理 果膠酶的最適ph為6.0左右；在最適ph時，酶活性最高；過酸或過堿則導(dǎo)致酶變性失活。 (2)實驗流程(3)操作提示 在探究不同ph對果膠酶活性的影響時，可以用體積分?jǐn)?shù)為 0.1%的naoh溶液和鹽酸調(diào)節(jié)ph。 在用果膠酶處理蘋果泥時，為了使果膠酶能夠充分地催化反應(yīng)，應(yīng)用玻璃棒不時地攪拌反應(yīng)混合物。 3探究果膠酶的最適用量(1)控制果膠酶用量的目的：使果膠酶得到充分利用；節(jié)約成本。(2)實驗變量：自變量是果膠酶的用量，因變量是果汁的澄清度和出汁率，無關(guān)變量是ph、溫度、酶催化反應(yīng)的時間、蘋果泥的用量等。(3)實驗過程盛有蘋果泥的試管123456789盛有果膠酶的試管123456789果汁量(ml)(4)結(jié)果分析：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制出不同果膠酶用量對果汁體積影響的曲線圖(在蘋果泥的濃度和體積相同的條件下，如圖所示)。(5)操作提示 實驗時可以配制不同濃度的果膠酶溶液，也可以只配制一種濃度的果膠酶溶液，然后使用不同的體積，但必須保證反應(yīng)液的用量相同，否則影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。 總結(jié)升華有關(guān)果膠酶實驗的變量及注意事項分析實驗名稱(目的)自變量因變量注意事項探究溫度對果膠酶活性的影響溫度果汁量(澄清度)底物和酶在混合時的溫度是相同的；溫度梯度越小，實驗結(jié)果越精確；各試管中蘋果泥的用量相同，果膠酶的用量也相同；ph為最適ph探究ph對果膠酶活性的影響ph果汁量(澄清度)溫度應(yīng)為最適溫度；ph梯度可用naoh和hcl調(diào)節(jié)；用玻璃棒攪拌使反應(yīng)充分進(jìn)行探究果膠酶的用量對酶活性的影響果膠酶的用量果汁量(澄清度)制備蘋果勻漿后迅速加熱，使蘋果勻漿中的果膠酶變性；溫度、ph應(yīng)為最適宜且保持不變對點演練2探究溫度對果膠酶活性的影響、ph對果膠酶活性的影響、果膠酶的最適用量三個實驗中，實驗變量依次為()a溫度、酶活性、酶用量b蘋果泥用量、ph、果汁量c反應(yīng)時間、酶活性、酶用量d溫度、ph、果膠酶用量解析：選d實驗變量也稱自變量，指實驗者所操縱的因素或條件。反應(yīng)變量也稱因變量，指實驗中由于實驗變量而引起的變化和結(jié)果。通常，實驗變量是原因，反應(yīng)變量是結(jié)果。二者具有因果關(guān)系。實驗的目的就在于獲得和解釋這種前因后果。題干所述三個實驗的變量分別為溫度、ph、果膠酶用量。3下列操作錯誤的是()a用橙子做本課題的實驗，應(yīng)去掉橙皮b用體積分?jǐn)?shù)為0.1%的naoh溶液和鹽酸調(diào)節(jié)phc為了使果膠酶能夠充分地進(jìn)行催化反應(yīng)，應(yīng)用玻璃棒不時地攪拌反應(yīng)混合物d制作蘋果泥時，可先將蘋果切成小塊放入榨汁機(jī)中解析：選a在用橙子制作果汁時，不必去除橙皮，這樣可以增加果汁的口味和顏色；調(diào)節(jié)ph用體積分?jǐn)?shù)為0.1%的naoh溶液和鹽酸；玻璃棒攪拌可使混合物均勻；制作蘋果泥時，為方便榨汁，可先將蘋果切成小塊，再放入榨汁機(jī)中。1下列關(guān)于果膠酶的敘述，正確的一組是()果膠酶是一類催化劑，可以改變反應(yīng)速度果膠酶能瓦解植物的細(xì)胞壁和胞間層，使榨取果汁變得容易果膠酶可使果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸，使渾濁的果汁變澄清果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等植物、霉菌、酵母菌和細(xì)菌均能產(chǎn)生果膠酶，動物也能產(chǎn)生果膠酶果膠酶是果膠分解酶的簡稱abc d解析：選a植物、霉菌、酵母菌和細(xì)菌均能產(chǎn)生果膠酶，動物不能產(chǎn)生果膠酶。果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱。2下列不能表示酶活性高低的是()a一定條件下所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率b單位時間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量c單位時間內(nèi)、單位體積中酶的變化量d單位時間內(nèi)、單位體積中產(chǎn)物的增加量解析：選c酶活性的高低用在一定條件下，酶所催化某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率來表示。酶促反應(yīng)的速率通常用單位時間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或生成物的增加量來表示。3下列關(guān)于探究ph對果膠酶活性影響的實驗的敘述不正確的是()a自變量是不同的ph梯度b控制不變的量有溫度、底物濃度、酶濃度、反應(yīng)時間等c可通過測定濾出的果汁體積判斷果膠酶的最適phdph過低時，果膠酶活性變小，但不失活解析：選d強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫都會導(dǎo)致酶變性失活，只有低溫抑制酶的活性，但不使其變性失活。4果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要成分之一。果膠酶能夠分解果膠，瓦解植物的細(xì)胞壁和胞間層。在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以提高出汁率和澄清度。請你幫助完成以下有關(guān)果膠酶和果汁生產(chǎn)的實驗課題。實驗用具和材料：磨漿機(jī)、燒杯、試管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、紗布等；蘋果、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的果膠酶溶液、蒸餾水等。課題一驗證果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用實驗方法及步驟：(1)將蘋果洗凈去皮，用磨漿機(jī)制成蘋果泥，加入適量蒸餾水備用。(2)取兩個100 ml的潔凈燒杯，編號1、2，按相應(yīng)程序進(jìn)行操作，請把表中a、b兩處未填寫的內(nèi)容填上。操作項目燒杯順序12在燒杯中加入蘋果泥20 ml20 mla._2 ml/注入蒸餾水/b._在恒溫水浴中保溫，并用玻璃棒不時攪拌10 min10 min(3)取兩個燒杯，同時進(jìn)行過濾。觀察(或比較)_ _，并記錄結(jié)果。(4)實驗結(jié)果的預(yù)測及結(jié)論：如果是_，則說明果膠酶對果膠的水解具有催化作用。課題二探究果膠酶催化果膠水解的最適ph本課題實驗步驟中，在完成燒杯中分別加入蘋果泥，試管中分別加入果膠酶溶液、編號、編組之后，有下面兩種操作：方法一：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中蘋果泥的相混合，再把混合液的ph分別調(diào)至4、5、6、10。方法二：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中蘋果泥的ph分別調(diào)至4、5、6、10，再把ph相同的果膠酶溶液和蘋果泥相混合。(1)請問上述哪一種操作更科學(xué)？_。理由是：_。(2)該實驗步驟中也有用玻璃棒攪拌的操作，其目的是_，以減少實驗誤差。(3)如果用曲線圖的方式記錄實驗結(jié)果，在現(xiàn)有的條件下，以橫坐標(biāo)表示ph，縱坐標(biāo)表示_(填“果汁體積”或“試管體積”)，實驗操作和記錄是比較切實可行的。根據(jù)你對酶特性的了解，圖示中最可能的實驗結(jié)果是曲線圖_。解析：課題一中，實驗?zāi)康氖恰膀炞C果膠酶可以提高出汁率和澄清度”，實驗的單一變量是是否加入果膠酶溶液。由于是驗證性實驗，結(jié)果應(yīng)與前面的實驗?zāi)康南鄬?yīng)，即相同時間內(nèi)1號燒杯濾出的果汁體積比2號燒杯濾出的果汁體積大，澄清度高。課題二中，方法二是將試管中的果膠酶溶液和燒杯中蘋果泥的ph分別調(diào)至4、5、6、10，再把ph相等的果膠酶溶液和蘋果泥相混合，這樣操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始便達(dá)到實驗預(yù)設(shè)的ph，否則，由于酶有高效性，在升高或降低ph過程中分解果膠，造成實驗結(jié)果誤差較大。實驗中玻璃棒攪