生物选修一-专题4--课题1-果胶酶在果汁生产中的作用6.汇编

1、 课题背景课题背景 我国每年上市的新鲜水果我国每年上市的新鲜水果 品种多、数量大。但由于收获品种多、数量大。但由于收获 的季节性强，易造成积压滞销，的季节性强，易造成积压滞销， 腐烂变质。水果的加工技术腐烂变质。水果的加工技术 （制作果汁、果干、果粉和果制作果汁、果干、果粉和果 酒等酒等）可以缓解产销矛盾。）可以缓解产销矛盾。 本课题将探究：本课题将探究： 果胶酶在果汁生产中的应用果胶酶在果汁生产中的应用 制作果汁要解决制作果汁要解决 两个主要问题两个主要问题: : 1.1.果肉的出汁率低，耗时长果肉的出汁率低，耗时长 2.2.榨取的果汁浑浊，黏度高，容易出现沉淀榨取的果汁浑浊，黏度高，容易出

2、现沉淀 生产上，人们通常用生产上，人们通常用 来解决来解决 上述问题。上述问题。 纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶 酶的基础知识酶的基础知识 回忆回忆-回答：回答： （1 1）酶的概念）酶的概念 （2 2）酶的化学本质，基本组成单位）酶的化学本质，基本组成单位 （3 3）酶的功能及原因）酶的功能及原因 （4 4）酶的特性）酶的特性 1.1.酶的概念酶的概念: : 基础知识基础知识 酶是酶是活细胞活细胞所产生的具有所产生的具有生物催化作用生物催化作用 的一类特殊的的一类特殊的有机物有机物 绝大多数是蛋白质，极少数是绝大多数是蛋白质，极少数是RNARNA； 基本单位：基本单位：氨基酸或核糖核苷酸氨

3、基酸或核糖核苷酸 酶能酶能降低化学反应的活化能降低化学反应的活化能，从而使反，从而使反 应能够迅速的进行。在各种化学反应中应能够迅速的进行。在各种化学反应中 起起催化催化作用作用 2.2.酶的本质酶的本质: : 3.3.酶的功能酶的功能: : 4.4.酶的特性酶的特性: :（1 1）高效性）高效性 （2 2）专一性）专一性 （3 3）需要适宜的条件）需要适宜的条件 （一）果胶酶的作用（一）果胶酶的作用 1.1.果胶：果胶： 它是由它是由 聚合而成的一种聚合而成的一种高分子化高分子化 合物合物。不溶于水。它在植物。不溶于水。它在植物细胞壁和胞间层细胞壁和胞间层中与纤中与纤 维素结合在一起，是重要

4、的黏合和支撑物质。新鲜维素结合在一起，是重要的黏合和支撑物质。新鲜 水果、根、叶和绿茎中特别丰富。在食品上作凝固水果、根、叶和绿茎中特别丰富。在食品上作凝固 剂，用于果冻、冰激凌、果酱等生产。剂，用于果冻、冰激凌、果酱等生产。 果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。 半乳糖醛酸半乳糖醛酸 基础知识基础知识 2.2.果胶酶：果胶酶： 分解果胶分解果胶，瓦解植物细胞的，瓦解植物细胞的细胞壁及胞间细胞壁及胞间 层。层。在果汁生产中应用果胶酶可以在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率提高出汁率 ( (果汁量）和澄清度。果汁量）和澄清度。 常由常由霉菌发酵霉菌发酵生产

5、果胶酶。生产果胶酶。 果胶酶果胶酶并不特指某一种酶，而是分解果胶的并不特指某一种酶，而是分解果胶的 一类酶的总称，包括一类酶的总称，包括 、 和和 等。等。 多聚半乳糖醛酸酶多聚半乳糖醛酸酶 果胶分解酶果胶分解酶果胶脂酶果胶脂酶 （二）酶的活性与影响酶活性的因素：（二）酶的活性与影响酶活性的因素： 1.1.酶的活酶的活 性性 2.2.酶活性高低的标准：酶活性高低的标准： 指酶催化一定化学反应的能力指酶催化一定化学反应的能力 在一定的条件下，酶所催化的某一化学反应的在一定的条件下，酶所催化的某一化学反应的 反应速度。反应速度。 酶反应速度用酶反应速度用单位时间内、单位体积中反应物单位时间内、单位

6、体积中反应物 的减少量或产物的增加量来表示。的减少量或产物的增加量来表示。 3.3.影响酶活性的因素影响酶活性的因素 有温度、有温度、pHpH、酶的抑制剂等。、酶的抑制剂等。 生产果汁时生产果汁时, ,为了使果胶酶得到充分的利用为了使果胶酶得到充分的利用, , 节约成本节约成本, ,需要控制好酶的用量。需要控制好酶的用量。 （三）果胶酶的用量（三）果胶酶的用量 实验设计实验设计 实验目的：实验目的：探究温度对酶活性的影响探究温度对酶活性的影响 果胶酶的活性受温度影响。处于最适温果胶酶的活性受温度影响。处于最适温 度时，活性最高。果肉的出汁率、果汁度时，活性最高。果肉的出汁率、果汁 的澄清度与果

7、胶酶的活性大小成正比。的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。 实验原理：实验原理： 实验原则：实验原则：单一变量原则、对照性原则、等量性原则等单一变量原则、对照性原则、等量性原则等 单一变量是什么？如何设置？单一变量是什么？如何设置？ 单一变量为：温度的不同单一变量为：温度的不同 设置温度梯度，设置温度梯度，如：如：3030、 3535、 4040、 4545、 5050、 5555、 6060、 6565和和 7070。 1.1.当探究温度对果胶酶活性的影响时，哪个因素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？是变量，哪些因素应该保持不变？ 思思 考考 温度是自变量

8、温度是自变量（单一变量）（单一变量）。 果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间、果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间、 混合物的混合物的pHpH等其他无关变量应保持不变等其他无关变量应保持不变 （即等量性原则）（即等量性原则）。 2.2.为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小 （因变量因变量）来判断果胶酶活性的高低？）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 质可以通过滤纸质可以通过滤纸 操作流程：操作流程： 搅拌器搅拌制成苹果泥搅拌器搅拌制成苹果泥果胶酶溶液果胶酶溶液 9支试管支试管9支试管

9、支试管 各取一支分各取一支分9组分别放入组分别放入30，35，40，45，50，55，60， 65，70摄氏度的恒温水箱中恒温加热摄氏度的恒温水箱中恒温加热 均分均分 装入装入 等量等量 3.3.为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果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？泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？ 可以保证底物和酶可以保证底物和酶在混合时温度是相同的在混合时温度是相同的， 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。度，从而影响果胶酶活性的问题。 思思 考考 操作流程：操作流程：

10、 搅拌器搅拌制成苹果泥搅拌器搅拌制成苹果泥果胶酶溶液果胶酶溶液 9支试管支试管9支试管支试管 各取一支分各取一支分9组分别放入组分别放入30，35，40，45，50，55，60， 65，70摄氏度的恒温水箱中恒温加热摄氏度的恒温水箱中恒温加热 待试管内温度稳定后，将果胶酶加入相同温度的苹果泥待试管内温度稳定后，将果胶酶加入相同温度的苹果泥 内恒温保持内恒温保持10分钟分钟 过滤果汁，用量筒测量果汁的量，做好记录过滤果汁，用量筒测量果汁的量，做好记录 均分均分 装入装入 等量等量 请你设计一个记录实验结果的表格：请你设计一个记录实验结果的表格： 温度温度/303540455055606570 果

11、汁量果汁量/ml 4.4.在探究温度或在探究温度或pHpH的影响时，是否需要设置对的影响时，是否需要设置对 照？如果需要，又应该如何设置？为什么？照？如果需要，又应该如何设置？为什么？ 思思 考考 需要设置对照实验，需要设置对照实验，不同的温度梯度之间或不不同的温度梯度之间或不 同的同的pHpH梯度之间梯度之间就可以作为对照，这种对照称就可以作为对照，这种对照称 为相互对照。为相互对照。 5.5.阅读课本阅读课本P P44 44资料一， 资料一，A A同学将哪个因素作为同学将哪个因素作为 变量，控制哪些因素不变？为什么要作这样变量，控制哪些因素不变？为什么要作这样 的处理？的处理？B B同学呢

12、？同学呢？ A A同学将温度或同学将温度或pHpH作为变量，控制不变的作为变量，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。时间和过滤的时间等。 只有在实验中保证一个自变量，实验结果只有在实验中保证一个自变量，实验结果 才能说明问题。才能说明问题。 B B同学对于变量的处理应该与同学对于变量的处理应该与A A同学相同，同学相同， 只是观察因变量的角度不同。只是观察因变量的角度不同。 思思 考考 下面是某研究性学习小组同学在下面是某研究性学习小组同学在“探究果胶酶探究果胶酶 催化果胶水解的适宜催化果胶水解的适宜pH”pH”的课题过

13、程中遇到的的课题过程中遇到的 问题。问题。 方法一：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中方法一：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中 的苹果泥相混合，再把混合液的的苹果泥相混合，再把混合液的pHpH分别调至分别调至4 4、 5 5、661010。 方法二：将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹方法二：将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹 果泥的果泥的pHpH分别调到分别调到4 4、5 5、610610，再把，再把pHpH相等相等 的果胶酶溶液和苹果泥相混合。的果胶酶溶液和苹果泥相混合。 资料分析资料分析 请问哪一种方法更为科学，并说明理由？请问哪一种方法更为科学，并说明理由？ 请问哪一种方法更为科学，并说明理由？请问哪一种方法更为科学，并说明理由？ 方法二更科学，方法二的操作能够确保酶的方法二更科学，方法二的操作能够确保酶的 反应环境从一开始达到实验预设的反应环境从一开