果胶酶在果汁生产中的作用

专题4酶的研究和应用

成都市树德中学生物教研组果胶酶在果汁生产中的作用1.确定课题的教学目标和重、难点。2.课时如何安排？3.如何指导学生设计实验？4.实验操作和过程管理如何进行？5.课题成果如何评价？6.课题的延伸——与研究性学习相结合面临的主要问题：一、课题的教学目标和重、难点（一）课标要求：1.具体内容标准：尝试利用酶活力测定的一般原理和方法2.活动建议：探究利用苹果匀浆制成果汁的最佳条件，检测果胶酶的活性，观察果胶酶对果汁形成的作用，收集果胶酶其他方面利用的资料。（二）核心价值：

1.培养学生的科学探究能力。2.培养学生的科学精神。3.使学生领悟科学知识对生产实践的指导能力。

一、课题的教学目标和重、难点年份及高考卷考查知识点2008、2009、2010、2011年江苏，2008宁夏酶的应用2009江苏、2010年山东、2012上海酶的特性对照实验（三）高考考点

一、课题的教学目标和重、难点答案ACD1．(2009·江苏高考)加工橘子罐头，采用酸碱处理脱去中果皮(橘络)，会产生严重污染。目前使用酶解法去除橘络，可减少污染。下列生长在特定环境中的4类微生物，可以大量产生所用酶的有(

)A．生长在麦麸上的黑曲霉B．生长在酸奶中的乳酸菌C．生长在棉籽壳上的平菇D．生长在木屑上的木霉2.（09江苏卷）31．酶解法制备原生质体的原理是利用酶溶液对细胞壁成分的降解作用。蜗牛酶液从蜗牛（以植物为食）消化腺中提取；果胶酶、纤维素酶从微生物中提取。为了研究不同酶液的酶解效果，某实验小组取无菌烟草幼叶，切成相同大小的小片，等量放入6支试管中，试剂用量和实验结果列于下表。请回答有关问题。（1）实验过程中，需要轻摇试管，其目的是为了使细胞壁与酶充分接触，提高酶解效果，使原生质体从叶小片中游离出来，以便观察悬浮液绿色的深浅。（2）从绿色的深浅可推测：蜗牛酶液酶解效果最好，原因是蜗牛酶液含有果胶酶和纤维素酶等多种酶。该实验中

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是空白对照组，其设置意义是

排除无关变量的干扰

。3.（10浙江自选模块）某同学进行苹果汁制作实验，工艺如下图所示。(1)图中用的溶液浸泡苹果的目的是消毒。黑曲霉提取液中含有的果胶酶可水解果胶，从而使果汁澄清。4.（12上海）在高温淀粉酶运用到工业生产前，需对该酶的最佳温度范围进行测定。图中的曲线①表示酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比。将酶在不同温度下保温足够长的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由此得到的数据为酶的热稳定性数据，即图16中的曲线②。47．根据图中的数据，判断该酶使用的最佳温度范围是______。A．40℃一50℃B．50℃一60℃C．60℃一70℃D．70℃-80℃48．据图判断下列叙述错误的是______。A．该酶只能在最佳温度范围内测出活性B．曲线②35℃数据点是在80℃时测得的C．曲线①表明80℃是该酶活性最高的温度D．曲线②表明该酶的热稳定性在70℃之后急剧下降CA

结合必修相关知识，以选择题或实验分析题形式侧重考查酶的应用、酶的特性、对照实验原理等。（三）高考考点

一、课题的教学目标和重、难点

1.学生应该掌握测定酶活力的简单方法；2.学生能够研究影响酶活性的因素3.学生能了解果胶酶的作用，能通过实验确定果胶酶的最适用量。

（四）教学目标一、课题的教学目标和重、难点二、课时安排课时

教学内容补充说明第一课时引入课题，讲解基础知识。学生分组制定探究方案。第二课时前教师可以和各组学生讨论实验方案。第三、四课时实验过程中，教师关注实验操作过程的细节问题。第二课时交流实验设计方案第三课时学生分组完成温度或pH对酶活性影响的实验，并进行实验数据分析。第四课时学生分组完成对酶的最适用量探究的实验（或其他），完成课题报告。三、指导学生完成实验设计1、与实验设计有关的教材基础知识

（1）果胶酶的作用及其来源①果胶：由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。

②果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。

作用：果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更容易，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。（2）酶的活性与影响酶活性的因素①酶活性的定义②果胶酶活性的表示方法本课题中通过测定滤出的果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低。（3）果胶酶的最适用量为什么要控制好酶的用量？③影响酶活性的因素2.实验设计⑴设计原则：⑵确定自变量影响果汁出汁率的主要因素：

对照原则和等量原则。通过设置梯度手段探究。

温度、pH值、果胶酶的用量、

（定量分析、确定实验程序）水果种类、水果泥的用量、酶作用反应的时间、过滤的方法、时间等。⑶实验的可操作性⑷实验设计报告的要求例：实验1探究温度对酶活性的影响

1.设计实验方案学生必须考虑的具体问题确定温度梯度确定控制温度的方法和措施确定水果种类确定制备果汁的方法确定果胶酶的用量2．实验流程：制备水果泥配制果胶酶将水果泥与果胶酶分别在同一温度的水浴中保温将相同温度下保温的水果泥和果胶酶混合保温过滤出果汁记录果汁量改变温度后重复实验1．实验要点①实验仪器和设备：特别提示：如果用恒温水浴箱，则可以不使用酒精灯、石棉网烧杯、量筒、试管、漏斗、温度计、玻璃棒、滤纸、滴管、三角架、酒精灯、石棉网四、实验操作及过程管理榨汁机电子天平、恒温水浴箱

②实验试剂或药品：果胶酶

用量：

质量百分比浓度为1～2%的果胶酶溶液1mL。

③确定水果种类效果较好的实验材料：苹果、橙子、梨

④水果泥（水果匀浆）的制作苹果、橙子等水果，不用去皮，但要去籽。

特别提示：用苹果、橙子为原材料，如果只加少量的水进行搅拌，获得稠的果泥；还可按水果：水=1:3的质量比进行搅拌，获得稀的果泥；

如用西瓜或番茄为原料，应按水果：水=1:1的质量比进行搅拌，获得稀的果泥

枇杷梨西红柿（只加入少量水制成的果泥）

橙子苹果

（只加入少量水制成的果泥）

苹果梨西红柿橙子按水果：水=1:3的质量比进行搅拌，获得稀的果泥

⑤水果泥的用量可以采用5g(约为5mL)左右

⑥水浴保温（1）将水果泥和果胶酶分装在不同的烧杯或试管中恒温处理为5分钟，即可达到所需反应温度（2）两者混合后恒温水浴时间20min，即可接近最大果汁产量。特别提示：除了可用恒温水浴锅，也可以如右图这样用冰水或热水勾兑保温

⑦果汁过滤（1）可用滤纸，但过滤所需时间长，滤液较少；（2）也可用一层纱布，但果汁澄清度较差。特别提示：此时提醒学生充分过滤，并防止果汁洒出。橙子梨苹果番茄西瓜过滤后获得的果汁

⑧记录实验数据用量筒测量滤出的果汁，精确到0.1mL，记录到表格中。实验2：研究pH与酶活性的关系

实验步骤：pH值2.03.04.05.06.07.08.09.010.0果汁量(mL)一只试管放入5g（约5mL）水果泥，编号A；另一只试管放入

1mL果胶酶，编号Bb.将A、B试管分别加入同一pH值的缓冲液1mLc.两只试管放入同一个保温装置，40℃水浴保温5分钟e.过滤出果汁，用量筒测量果汁量，记录实验结果。f.改变pH值后重复上面的实验实验结果记录表格如下：d.将A、B试管中水果泥和果胶酶混合，再40℃水浴保温20分钟如果要确定最适pH值：反应液中的pH最好通过PH缓冲溶液进行控制；也可以用0.1M的氢氧化钠或盐酸溶液对水果泥进行调节（用pH计测定，或用试纸测定）。特别提示：水果泥本身呈弱酸性，苹果泥的pH值约为5.5~6.0

如果仅仅探究pH对果胶酶活性的影响：

通过0.1M的氢氧化钠或盐酸溶液设置pH梯度，即可进行实验。附：主要试剂的配制1.0.1M盐酸

36％HCl0.84ml加水至100ml2.

0.1MNaOH2gNaOH+500ml蒸馏水3.

1N醋酸钠(82g/L)

8.2g+H2O100ml4．1N盐酸(84ml/L)36%的HCl42ml加水至500ml5.0.2M磷酸氢二钠（71.6g/L）

7.16gNa2HPO4·12H2O加水至100ml6.柠檬酸0.1M(19.2g/L)1.92g柠檬酸+H2O100ml7.0.1M硼砂四硼酸钠(Na2B4O7·10H2O)1.905g+50ml0.1MHCl8.0.1NNaOH

取4gNaOH加水至1000ml9.0.15N磷酸氢二钠（Na2HPO4·12H2O）53.7g/L

5.37gNa2HPO4·12H2O+H2O100ml

pH1：50ml1NNaAc中加入1NHCl70ml,再加水至250mlpH2：50ml1NNaAc中加入1NHCl52.5ml,再加水至250ml缓冲液pH3：50ml1NNaAc中加入1NHCl48.5ml,再加水至250mlpH4：50ml1NNaAc中加入1NHCl40ml,再加水至250mlpH5：50ml1NNaAc中加入1NHCl15ml,再加水至250mlPH3：0.2MNa2HPO44.11ml+0.1M柠檬酸溶液15.89mlpH4：0.2MNa2HPO47.71ml+0.1M柠檬酸溶液12.29ml缓冲液pH5：0.2MNa2HPO410.3ml+0.1M柠檬酸溶液9.7mlpH6：0.2MNa2HPO412.63ml+0.1M柠檬酸溶液7.37mlpH7：0.2MNa2HPO416.47ml+0.1M柠檬酸溶液3.53mlpH8：0.2MNa2HPO419.45ml+0.1M柠檬酸溶液0.55ml

pH8：50ml0.1MHCl配成的0.1M硼酸溶液中，添加0.1NNaOH3.97ml,再加水至100ml缓冲液pH9：50ml0.1MHCl配成的0.1M硼酸溶液中，添加0.1NNaOH21.3ml,再加水至100mlpH10：50ml0.1MHCl配成的0.1M硼酸溶液中，添加0.1NNaOH43.9ml,再加水至100ml配制的缓冲液实验3：研究果胶酶的用量

设置酶用量梯度

准确称取纯的果胶酶1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、7mg、8mg、9mg，配制成相等体积的水溶液，放入9支试管中，）并编号1～9。b.制备水果泥另取9支试管各加入5g（即5ml）水果泥。实验步骤：（或者配制不同浓度的果胶酶溶液：质量百分比浓度为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%的果胶酶溶液，各取1mL放入9支试管中。）试管编号123456