高中生物浙科版生物技術實踐酶的應用

第二部分酶的應用第3課時果汁中的果膠和果膠酶(時間：30分鐘滿分：50分)一、選擇題(共8小題，每小題2分，共16分)1．蒸熟的蘋果具有很好的止瀉作用，這是因為蘋果中果膠的“立場”不太堅定，未經(jīng)加熱的生果膠可軟化大便，與膳食纖維共同起著通便的作用，而煮過的果膠則搖身一變，不僅具有吸收細菌和毒素的作用，而且還有收斂、止瀉的功效。下列有關果膠的敘述，不正確的是()A．果膠是植物細胞壁的主要成分之一B．酵母菌可產(chǎn)生果膠酶，是因為酵母菌的細胞壁中也含有果膠C．果膠酶能夠分解果膠D．果膠影響出汁率解析果膠是植物細胞壁的組成成分。細菌、真菌等雖然有細胞壁，但其細胞壁中不含果膠成分。答案B2．果膠酶的作用底物是果膠，下列有關敘述正確的是()A．果膠是植物細胞壁以及胞間層的主要組成成分之一B．果膠酶可催化果膠分解成可溶性的半乳糖，使得渾濁的果汁變澄清C．果膠是由半乳糖聚合而成的一種高分子化合物D．果膠酶就是果膠分解酶的簡稱答案A3．下列關于果膠及果膠酶的敘述中，正確的是()A．果膠酶不溶于水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答案B4.如圖中曲線表示的是溫度和果膠酶活性之間的關系，此曲線不能說明的是()A．在B點之前，果膠酶的活性和溫度接近成正比；之后，接近成反比B．當溫度到達B′點時，果膠酶的活性最高，催化能力最強C．A點時，果膠酶的活性很低，但隨著溫度升高，果膠酶的活性可以上升D．C點時，果膠酶的活性很低，當溫度降低時，酶的活性可以上升解析從圖中可以看出：在溫度較低時，隨著溫度的不斷升高，果膠酶的活性不斷上升，到B點時，酶的活性達到最高；之后，隨著溫度的繼續(xù)上升，酶的活性迅速下降。A點和C點相比，雖然酶的活性都很低，但是A點對應的是低溫條件，對酶的分子結構無影響，所以，隨著溫度的上升，其活性也會不斷上升，而C點對應的是高溫條件，已破壞酶的分子結構，使酶的活性發(fā)生不可逆的變化，即使再降低溫度，酶的活性也不會上升。答案D5．在用果膠酶處理果泥時，為了使果膠酶能夠充分地催化反應，應采取的措施是()A．加大果泥用量B．加大果膠酶用量C．進一步提高溫度D．用玻璃棒不時地攪拌反應混合物解析用果膠酶處理果泥時，用玻璃棒不時地攪拌反應混合物，能使果膠酶與底物充分接觸，使果膠酶能夠充分地催化反應。答案D6．在原材料有限的情況下，下列曲線中能正確表示相同時間內(nèi)果膠酶的用量對果汁產(chǎn)量影響的曲線是()解析在一定的條件下(溫度、pH、反應物量、反應時間均相同)，隨著酶濃度的增加，果汁的體積增加；當酶濃度達到某一數(shù)值后，即使再增加酶的用量，果汁的體積也不再改變。答案C7．利用山楂制作果汁的最佳條件不包括()A．將山楂事先去種并切塊 B．適當加入果膠酶催化C．保持適宜的溫度和pH D．去除果汁中的所有固形物答案D8．下列生物不可用于生產(chǎn)果膠酶的是()A．植物B．黑曲霉C．蘋果青霉D．動物答案D二、非選擇題(共4小題，共34分)9．(6分)如圖是研究人員對黑曲霉A1果膠酶性質(zhì)的研究結果，據(jù)圖分析溫度、pH和Ca2＋濃度等與酶活力的關系。(1)從上圖可以看出，對酶活力影響最小的是_________________________________________________________________。(2)這三個圖的共同點說明________________________________________________________________。(3)若探究溫度對黑曲霉A1果膠酶活力的影響，則在該實驗中，實驗組和對照組的pH及Ca2＋濃度是否需要進行調(diào)節(jié)？________。若需要調(diào)節(jié)，則pH及Ca2＋濃度分別調(diào)節(jié)到________和________。其原因是________________________________________________________________。解析(1)圖中曲線變動趨勢表明，Ca2＋對酶活力影響最小。(2)三種曲線變動趨勢均顯示在最適條件下酶活力最高。(3)欲探究溫度對酶活性的影響，應遵循單一變量原則，將pH、Ca2＋等設為無關變量，且保持最適值。答案(1)Ca2＋濃度(2)在最適條件下，酶的活力最高(3)需要41遵循單一變量原則，無關變量相同且適宜10．(11分)我國水果生產(chǎn)發(fā)展迅速，但由于收獲的季節(jié)性強，易造成積壓，腐爛變質(zhì)，為了解決上述問題且滿足不同人群的需求，可以將水果加工制作成果汁、果酒、果醋等。在果汁生產(chǎn)中要用到果膠酶，某生物研究小組為了探究果膠酶的某些特性，進行了如圖所示實驗。(1)實驗方法：請將圖中所示的操作進行排序。__________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)實驗結果：對照組與實驗組進行了相同時間的實驗，結果如圖中曲線甲所示。①圖中自變量是溫度，除此之外還可用________表示。A．酶的濃度B．蘋果泥的量C．水的加入量D．pH②圖中的縱坐標還可用____________________來表示。③實驗小組改變了實驗條件后重復做實驗，得到曲線乙，兩次實驗中蘋果汁的澄清度最高點對應的橫坐標是同一位置的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。④步驟c中在果膠酶和蘋果泥混合前，將兩者分裝在不同試管中進行恒溫處理的目的是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)下表是某實驗小組的詳細實驗結果：溫度/℃1020304050607080果汁的產(chǎn)量/mL813152515121110根據(jù)上述實驗結果可知，當溫度為________時果汁的產(chǎn)量最多，能不能確定該溫度就是果汁酶的最適溫度？如果不能，請設計出進一步探究果汁酶的最適溫度的實驗方案。_________________________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)實驗順序：準備水果泥和配置果膠酶、水果泥和果膠酶分別水浴保溫、水果泥和果膠酶混合保溫、過濾果汁后用量筒計量。(2)果膠酶的活性受溫度、pH等的影響，而與底物的量、酶的濃度和水的加入量沒有關系。每一種酶的最適pH和最適溫度是一定的。衡量實驗結果的指標有兩個，一個是果汁的產(chǎn)量，另一個是果汁的澄清度。為使實驗中反應的溫度達到相應的設計溫度，必須使酶與底物分別保溫達到設計溫度后才能混合。在相同溫度條件下，pH、酶的濃度和底物濃度也會影響反應速率。(3)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可看出，在40℃時產(chǎn)生果汁量最多，因此40℃比較接近酶的最適溫度。要將最適溫度確定得更加精確，可以40℃為中心，以更小的溫度梯度(如℃)設置自變量。答案(1)acdb(2)①D②蘋果汁的體積③同一種酶的最適溫度是一定的，不會因酶的濃度、底物的量的不同而改變④保證底物和酶在混合時的溫度是相同的，避免底物和果膠酶混合時因二者溫度不同而影響混合物的溫度，進而影響果膠酶活性(3)40℃不能?？梢栽僭O置多組實驗，以40℃為中心，以更小的溫度梯度(如℃)設置自變量，測量在更小的溫度范圍內(nèi)的果汁的產(chǎn)量，果汁的產(chǎn)量最高的溫度更接近酶的最適溫度11．(9分)果粒生產(chǎn)在中國尚屬起步階段。果粒除了可直接食用外還可作為配料加入到酸奶、冰淇淋、果凍等食品中。果粒的硬度和形狀直接影響著最終產(chǎn)品的質(zhì)量。如酸奶用果粒必須符合以下質(zhì)量標準：a果粒含量高；b相同的果粒分布和正確的黏稠度。但大部分果粒經(jīng)高溫處理或機械泵出后成型果粒量少，且果粒硬度不夠，這勢必會影響下一步的生產(chǎn)。果膠酶作為一種新型加工助劑，可將果粒的組織結構損壞程度減到最小，最大限度地提高成型果粒的含量。根據(jù)以上內(nèi)容回答下列問題：(1)果膠酶是指________________，包括________________________________________________________________________________________________________________________________等。(2)在果粒制作時按“2mL酶/kg水果”的量加入酶制劑，加熱至40～45℃，緩慢攪拌處理10～15min。最后加熱到90～92℃，再冷卻罐裝。在此過程中按“2mL酶/kg水果”的量加入酶的意義在于_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；在40～45℃溫度下攪拌處理的原因是________________________；最后升溫到90～92℃再冷卻罐裝的目的是________________。(3)果粒產(chǎn)品與果汁產(chǎn)品在成分上的主要區(qū)別在于__________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)下面左圖表示溫度對果膠酶活性的影響，如果縱坐標表示果粒的生成速率，橫坐標表示溫度，請在下面右圖中畫出果粒生成速率的曲線圖(所繪制的曲線大體符合事實即可)。解析果粒由果肉加工而成，應含有果膠和纖維素。控制酶量的意義在于：一方面使酶充分發(fā)揮作用，另一方面避免酶的浪費以節(jié)約生產(chǎn)成本。答案(1)分解果膠的一類酶果膠酶、果膠甲酯酶(2)控制好酶的用量，一方面使果膠酶充分發(fā)揮作用，另一方面節(jié)約成本，以免造成浪費在40～45℃溫度下果膠酶活性最高滅菌(3)果粒產(chǎn)品中有纖維素，果汁中不含纖維素(4)如圖12．(8分)果膠是植物細胞壁以及胞間層的主要成分之一。果膠酶能夠分解果膠，瓦解植物的細胞壁及胞間層。在果汁生產(chǎn)中應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果膠酶和果汁生產(chǎn)的實驗課題。實驗用具和材料：磨漿機、燒杯、試管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、紗布、蘋果、質(zhì)量分數(shù)為2%的果膠酶溶液、蒸餾水等。實驗方法及步驟：①將蘋果洗凈去皮，用磨漿機制成蘋果泥，加入適量蒸餾水備用。②取7個1mL潔凈燒杯和7支試管并分別編號。③燒杯中注入等量的蘋果泥，試管中注入等量的2%的果膠酶溶液，之后進行下面兩種操作：方法一：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥相混合。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的蘋果泥的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。(1)請問哪一種方法更為科學：________，理由是：___________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)實驗步驟中有玻璃棒攪拌的操作，其目的是使________________________，以減少實驗誤差。(3)如果用曲線圖的方式記錄實驗結果，在現(xiàn)有的條件下，橫坐標表示pH，縱坐標表示________________________，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，在下圖中選擇一個最可能是實驗結果的曲線圖。解析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