人教版選修1 專題4 課題1 果膠酶在果汁生產中的作用 學案.doc

一、果膠與果膠酶1果膠(1)作用：植物細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、酵母菌和細菌均能產生果膠酶，由霉菌發(fā)酵生產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：酶催化一定化學反應的能力。(2)表示方法反應速率。(3)酶反應速度的計算：單位時間內、單位體積中反應物的減少量或產物的增加量。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，通過設置ph梯度來確定。(2)探究最適溫度：在一恒定的ph下，通過設置溫度梯度來確定。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，反應相同時間，再將反應液過濾相同時間，收集濾液，用量筒測量并比較產生的蘋果汁的體積。3判斷果膠酶活性高低的方法(1)測定單位時間內產生蘋果汁的體積。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)無關變量：溫度、ph、酶催化反應的時間、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，說明酶的用量已經足夠。共研探究盛夏時節(jié)，酷暑難當，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?？墒俏覀円舶l(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反應的能力。在一定條件下，可以用酶所催化的某一化學反應的反應速度來表示。 (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變性；酶也就完全喪失了活性。 (3)有關酶失活的兩點注意高溫、強酸、強堿可以使酶失活，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構的改變，而氨基酸的種類、數(shù)量、排列順序都不發(fā)生改變。3酶反應速度及其影響因素(1)酶反應速度：用單位時間內、單位體積中反應物的減少量或產物的增加量來表示。 (2)影響酶反應速度的因素 酶活性：酶活性越高，酶反應速度越快。 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，酶反應速度與底物濃度成正比，即隨底物濃度的增加而增加。當所有酶與底物結合生成中間產物后，即使再增加底物濃度，中間產物濃度也不會增加，酶反應速度也不增加。 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，酶反應速度與酶濃度成正比。總結升華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.果膠酶的應用(1)果膠酶在果汁生產中的應用水果中的果膠經果膠酶水解后，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)其他方面的應用在葡萄酒釀造中加入果膠酶能起澄清作用，還可促進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，可降解植物細胞壁中的果膠和纖維素，促使淀粉、脂質、維生素和蛋白質等釋放出來，從而提高了飼料的營養(yǎng)價值。果膠酶可降低飼料的黏度，促進飼料在動物消化道內的消化吸收?！疽族e易混】(1)纖維素酶是一種復合酶，復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胞的細胞壁。(3)原核生物細胞壁的主要成分是肽聚糖，真菌細胞壁的主要成分是幾丁質，這兩類生物的細胞壁不能用纖維素酶和果膠酶去除。對點演練1下列關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，結合圖示完成相關的探究實驗過程。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：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，可以用體積分數(shù)為 0.1%的naoh溶液和鹽酸調節(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，應用玻璃棒不時地攪拌反應混合物。 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，無關變量是ph、溫度、酶催化反應的時間、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，但必須保證反應液的用量相同，否則影響實驗結果的準確性。 總結升華有關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)溫度應為最適溫度；ph梯度可用naoh和hcl調節(jié)；用玻璃棒攪拌使反應充分進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果。通常，實驗變量是原因，反應變量是結果。二者具有因果關系。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，應去掉橙皮b用體積分數(shù)為0.1%的naoh溶液和鹽酸調節(jié)phc為了使果膠酶能夠充分地進行催化反應，應用玻璃棒不時地攪拌反應混合物d制作蘋果泥時，可先將蘋果切成小塊放入榨汁機中解析：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；調節(jié)ph用體積分數(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，再放入榨汁機中。1下列關于果膠酶的敘述，正確的一組是()果膠酶是一類催化劑，可以改變反應速度果膠酶能瓦解植物的細胞壁和胞間層，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、酵母菌和細菌均能產生果膠酶，動物也能產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、酵母菌和細菌均能產生果膠酶，動物不能產生果膠酶。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反應的反應速率b單位時間內、單位體積中反應物的減少量c單位時間內、單位體積中酶的變化量d單位時間內、單位體積中產物的增加量解析：選c酶活性的高低用在一定條件下，酶所催化某一化學反應的反應速率來表示。酶促反應的速率通常用單位時間內、單位體積中反應物的減少量或生成物的增加量來表示。3下列關于探究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強酸、強堿、高溫都會導致酶變性失活，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，瓦解植物的細胞壁和胞間層。在果汁生產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、紗布等；蘋果、質量分數(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中的作用實驗方法及步驟：(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)取兩個100 ml的潔凈燒杯，編號1、2，按相應程序進行操作，請把表中a、b兩處未填寫的內容填上。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，同時進行過濾。觀察(或比較)_ _，并記錄結果。(4)實驗結果的預測及結論：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？_。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果，在現(xiàn)有的條件下，以橫坐標表示ph，縱坐標表示_(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果是曲線圖_。解析：課題一中，實驗目的是“驗證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，結果應與前面的實驗目的相對應，即相同時間內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環(huán)境從一開始便達到實驗預設的ph，否則，由于酶有高效性，在升高或降低ph過程中分解果膠，造成實驗結果誤差較大。實驗中玻璃棒攪