选修一 : 生物技术实践 专题 4 酶的研究与应用

课题 1 果胶酶在果汁生产中的作用

六安市 寿县正阳中学 姚家良

一、课题目标

1. 简述果胶酶的作用；

2. 检测果胶酶的活性；

3. 探究温度和 pH 对果胶酶活性的影响以及果胶酶的最适用量；

4. 搜集有关果胶酶应用的资料。

二、课题重点与难点

课题重点：

温度和 pH 对果胶酶活性的影响。

课题难点：

果胶酶的最适用量。

三、基础知识分析

知识要点 :

1. 果胶酶的作用；

2. 酶的活性的定义；

3. 影响酶活性的因素；

4. 果胶酶的用量。

(一 ) 细胞壁的结构及作用： 作用是什么？

特点？

结构组成？

保护植物细胞；支撑植物细胞

弹性小；全透性

纤维素、果胶

1. 果胶

植物细胞壁及细胞之间胞间层的成分

植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。

果胶 :

在果汁加工中，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物细胞的细胞壁及胞间层，使榨取果汁更容易，而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，也使得浑浊的果汁变得澄清。

果胶酶

果胶酶并不特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶脂酶等。

果胶酶 :

2. 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。酶反应速度用单位时间内单位体积中反应物的减少量或生成物的增加量来表示 .

(1) 酶的活性

(2) 影响酶活性的因素

a. 温度

b.pH

C. 酶的抑制剂

３ . 果胶酶的用量d. 酶的激活剂

(１ ) 探究温度和 pH 对酶活性的影响四、实验设计

1 、设计实验方案 A 、确定温度 /PH 梯度（ 5C0/ 10C0） /PH5、 6、 7、 8 → 探究控制温度 /PH 的方法和措施 你的实验变量是什么？如何设定？ B 、确定水果的种类→确定制备果汁的方法 →确定实验用的水果用量→ 确定果胶酶的用量→控制测定果胶酶活性的方法

(１ ) 探究温度和 pH 对酶活性的影响 2 、实验操作步骤： ⑴ 制备水果泥 ⑵ 配制果胶酶 ⑶ 水果泥与果胶酶分别水浴保温 ⑷ 将水果泥和果胶酶混合保温 ⑸ 过滤出果汁 ⑹ 记录果汁量 ⑺ 改变不同的温度 /PH 后重复以上实验

(１ ) 探究温度和 pH 对酶活性的影响 3 、设计记录数据的表格

4 、得出结论与分析： 画曲线图；最适温度 /PH是……

温度 /PH

果汁量 /ml

在实际的操作过程中，还需要注意下列事项： 1 ．与其他工业用酶基本相同，果胶酶的

适宜温度范围也比较宽泛，因此，可以选用10 ℃ 作为温度梯度，设置的具体温度为 10 ℃ 、 20 ℃、 30 ℃、 40 ℃、 50 ℃和 60 ℃ 等，也可以尝试以 5 ℃ 作为温度梯度。

2 ．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，一般可按每个中等大小的苹果加水 100～200 mL 的比例进行搅拌，获得稀的苹果泥。

3 ．果泥的用量可以采用 5 mL左右，果胶酶的用量可采用质量浓度为 2% 的果胶酶溶液 2 mL 。

4 ．水浴时间可以为 20～ 30 min 。 5 ．过滤果汁时，漏斗中应放置滤纸。 6 ．探究 pH 对果胶酶活性的影响，只须将温度梯度改成 pH 梯度，并选定一个适宜的温度进行水浴加热。反应液中的 pH可以通过体积分数为 0.1% 的氢氧化钠或盐酸溶液进行调节。

　　 1 ．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？

　　将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以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，从而影响果胶酶活性的问题。

　　 2 ．在探究温度或 pH 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？　　需要设置对照实验，不同的温度梯度之间或不同的 pH 梯度之间就可以作为对照，这种对照称为相互对照。　 3 ． A 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？ B 同学呢？ 　　A 同学将温度或 pH 作为变量，控制不变的量有苹果泥的用量、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。 B 同学对于变量的处理应该与 A 同学相同，只是观察因变量的角度不同。

　　 4 ．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？　　果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，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 pH 下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。

( ２ ) 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 pH 对果胶酶活性影响的基础之上的。此时，研究的变量是 ，其他因素都应 。

果胶酶的用量保持不变

方案：可以配制不同浓度的果胶酶溶液，也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液，然后使用不同的体积即可。需要注意的是，反应液的 pH必须相同，否则将影响实验结果的准确性。

　　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？

　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 pH 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果胶酶的活性产生影响。

五、结果分析与评价

１．根据实验数据绘制出的温度和 pH对果胶酶活性影响的曲线图；

２．不同果胶酶用量对出汁量影响的曲线图（在浓度和体积相同的条件下）；

３．果胶酶最适温度、 pH 以及果胶酶的最适用量。

六、本课题知识小结

酶的研究与应用

果胶酶在果汁生产中的应用

果胶酶的作用

酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力

影响因素:温度pH;酶的抑制剂

实验探究果胶酶的用量

探讨加酶洗衣粉的洗济效果

含有酶制剂的洗衣粉

酶制剂:蛋白酶;脂肪酶;淀粉酶;纤维素酶

加酶洗衣粉

实验探究:普通洗衣粉与加酶洗衣粉的区别

酵母细胞的固定化

固定化酶的应用实例:高果糖浆的生产

固定化细胞技术:包埋法;化学结合法;物理法

制备固定化酵母细胞

练习 :

1. 有两次瞬间高温灭菌；2. 酶处理的时间相对较长；3. 有离心分离步骤和浓缩步骤。