生物學(xué)案：專題課題果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課題1果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用1．簡述果膠酶的作用.2．檢測果膠酶的活性.3．探究溫度和pH對果膠酶活性的影響以及果膠酶的最適用量。4．搜集有關(guān)果膠酶應(yīng)用的資料。一、果膠酶的作用1．果膠是植物________以及________的主要組成成分之一,它是由____________聚合而成的一種高分子化合物，不溶于水.在果汁加工中，果膠不僅會影響________,還會使果汁______。2．果膠酶能夠分解______,瓦解植物的________及________，使榨取果汁更容易，而果膠分解成可溶性的____________，也使得渾濁的果汁變得澄清.3．果膠酶并不特指某一種酶,而是分解果膠的一類酶的總稱,包括________________酶、__________酶和________酶等。思考:利用果膠酶進(jìn)行果泥處理時(shí)，可不可以再加入蛋白酶促進(jìn)細(xì)胞壁分解？二、酶的活性與影響酶活性的因素1．酶的活性:酶催化______________的能力。2．酶活性的高低可用在一定條件下，酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的__________來表示，即單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的________或產(chǎn)物的________來表示.3．影響酶活性的因素有：__________、pH和________________等。4．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(1）探究溫度對果膠酶活性的影響①實(shí)驗(yàn)原理：果膠酶活性受溫度影響，處于最適溫度時(shí)，活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶活性大小成______。②實(shí)驗(yàn)的變量：自變量是溫度，因變量是果汁的澄清度和出汁率。（2）探究pH對酶活性的影響①實(shí)驗(yàn)原理：果膠酶活性受pH影響,處于最適pH時(shí),活性最高，高于或低于最適pH時(shí)酶活性降低。②實(shí)驗(yàn)變量:自變量是______，因變量是果汁的________和出汁率。三、果膠酶的用量1．果膠生產(chǎn)時(shí),為了使果膠酶得到充分利用，應(yīng)控制好酶的用量，用量多少常通過測量____________來探究。2．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：自變量是________的用量，因變量是果汁的______。答案：一、1.細(xì)胞壁胞間層半乳糖醛酸出汁率渾濁2．果膠細(xì)胞壁胞間層半乳糖醛酸3．多聚半乳糖醛酸果膠分解果膠酯思考：不可以。因?yàn)楣z酶是蛋白質(zhì)，加入蛋白酶后會使果膠酶被分解。二、1.一定化學(xué)反應(yīng)2．反應(yīng)速度減少量增加量3．溫度酶的抑制劑4．（1）正比（2）pH澄清度三、1.果汁的體積2．果膠酶體積1．果膠酶的組成及特點(diǎn)果膠酶不是特指某一種酶，而是分解果膠的一類酶的總稱；果膠酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，能被蛋白質(zhì)酶水解掉；果膠酶具有酶的通性：只改變反應(yīng)速度,不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)。能夠產(chǎn)生果膠酶的生物包括植物、霉菌、酵母菌和細(xì)菌等，食品工業(yè)生產(chǎn)中需要的果膠酶主要來自霉菌發(fā)酵生產(chǎn)。可生成果膠酶的霉菌有黑曲霉、米曲霉和文氏曲霉等。培養(yǎng)曲霉可用液體培養(yǎng)法，需添加果膠作為誘導(dǎo)物.2．探究溫度和pH對酶活性的影響及探究果膠酶用量的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)(1）在探究溫度或pH的影響時(shí)，需要設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，不同的溫度梯度之間或不同的pH梯度之間就可以作為對照，這種對照稱為相互對照.如果將溫度或pH作為變量，控制不變的量應(yīng)有蘋果泥的用量、果膠酶的用量、反應(yīng)的時(shí)間和過濾的時(shí)間等.只有在實(shí)驗(yàn)中保證一個(gè)自變量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果才能說明問題。（2）在混合蘋果泥和果膠酶之前，要將蘋果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理。這樣可以保證底物和酶在混合時(shí)的溫度是相同的，避免了蘋果泥和果膠酶混合時(shí)影響混合物的溫度，從而影響果膠酶活性的問題。（3）在用果膠酶處理蘋果泥時(shí)，為了使果膠酶能充分地催化反應(yīng)，應(yīng)用玻璃棒不時(shí)攪拌。題型一果膠酶的作用及影響因素【例題1】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)胞壁及胞間層.請你完成以下有關(guān)果膠酶和果汁生產(chǎn)的問題。（1）在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以提高_(dá)_______和________。（2）某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行了“探索果膠酶催化果膠水解最適宜的pH”的課題研究。本課題的實(shí)驗(yàn)步驟中,在完成“燒杯中分別加入蘋果泥、試管中分別注入果膠酶溶液、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：將試管中果膠酶溶液和燒杯中蘋果泥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(xué)？__________，并說明理由:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②實(shí)驗(yàn)操作中要用玻璃棒不時(shí)攪拌,其目的是________，以減少實(shí)驗(yàn)誤差.③如果用曲線圖的方式記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在現(xiàn)有的條件下,當(dāng)橫坐標(biāo)表示pH,縱坐標(biāo)表示________時(shí)，實(shí)驗(yàn)的操作和記錄是比較切實(shí)可行的。根據(jù)你對酶特性的了解，在下圖中選擇一個(gè)最可能是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖：________。若實(shí)驗(yàn)所獲得的最適pH＝m，請你在所選的曲線圖中標(biāo)出“m”點(diǎn)的位置。解析：果膠酶可以提高果汁的出汁率和澄清度。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相等的兩溶液相混合,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(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)的pH環(huán)境.否則,由于酶在pH升高或降低時(shí)把果膠分解了，造成誤差。實(shí)驗(yàn)操作中要用玻璃棒不時(shí)攪拌的目的是使酶和反應(yīng)物（果膠）充分地接觸，以減少實(shí)驗(yàn)誤差.實(shí)驗(yàn)中的坐標(biāo)圖,橫坐標(biāo)表示pH,縱坐標(biāo)表示果汁體積最合適.在一定范圍內(nèi)，隨pH增大,酶的活性增強(qiáng),生產(chǎn)的果汁多，體積增大；超過最適pH，隨pH增大，酶的活性減弱，生產(chǎn)的果汁少,體積減小。答案：（1)出汁率澄清度（2）①方法二方法二的操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始便達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)的pH環(huán)境（或“方法一的操作會在達(dá)到預(yù)定pH之前就發(fā)生了酶的催化反應(yīng)”）②使酶和反應(yīng)物(果膠）充分地接觸③果汁體積甲如下圖所示甲題型二實(shí)驗(yàn)變量【例題2】探究溫度、pH對果膠酶活性的影響和探究果膠酶用量的三個(gè)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)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(shí)間、酶活性、酶用量 D．溫度、pH、果膠酶用量解析：首先要明確實(shí)驗(yàn)變量、反應(yīng)變量等基本概念，在此基礎(chǔ)上，針對三個(gè)探究實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)一為探究果膠酶的最適溫度，實(shí)驗(yàn)二為探究果膠酶的最適pH，實(shí)驗(yàn)三為探究果膠酶的最適用量,從而選出正確答案。答案:D反思領(lǐng)悟：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該遵循單一變量原則、對照原則和等量原則進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),才能得出正確的結(jié)論。1．下列關(guān)于酶的敘述不正確的是（)。A．絕大多數(shù)酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化能力的一類特殊的蛋白質(zhì)B．參加反應(yīng)的前后，酶的化學(xué)性質(zhì)不變C．酶的活性受環(huán)境的pH和溫度的影響D．酶在細(xì)胞內(nèi)才能發(fā)揮作用,離開細(xì)胞即失效2．以下關(guān)于果膠酶的敘述正確的是（）。A．果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶等B．果膠酶的化學(xué)成分為固醇C．果膠酶的催化作用不受溫度影響D．果膠酶可以催化多種化學(xué)反應(yīng)3．下列哪一項(xiàng)說法是錯(cuò)誤的？（）A．酶是細(xì)胞合成的生物催化劑B．溫度、pH和酶的抑制劑等條件會影響果膠酶的活性C．果膠酶能催化果膠分解,但不能提高水果的出汁率，只能使果汁變得澄清D．生產(chǎn)果汁時(shí)，為了使果膠酶得到充分的利用，節(jié)約成本，需要控制好酶的用量4．在用果膠酶處理果泥時(shí)，為了使果膠酶能夠充分地催化反應(yīng)，應(yīng)采取的措施是(）。A．加大果泥用量 B．加大果膠酶用量C．進(jìn)一步提高溫度 D．用玻璃棒不時(shí)地?cái)嚢璺磻?yīng)混合物答案：1．D酶是活細(xì)胞