高中生物浙科版生物技术实践酶的应用

第二部分酶的应用第3课时果汁中的果胶和果胶酶(时间：30分钟满分：50分)一、选择题(共8小题，每小题2分，共16分)1．蒸熟的苹果具有很好的止泻作用，这是因为苹果中果胶的“立场”不太坚定，未经加热的生果胶可软化大便，与膳食纤维共同起着通便的作用，而煮过的果胶则摇身一变，不仅具有吸收细菌和毒素的作用，而且还有收敛、止泻的功效。下列有关果胶的叙述，不正确的是()A．果胶是植物细胞壁的主要成分之一B．酵母菌可产生果胶酶，是因为酵母菌的细胞壁中也含有果胶C．果胶酶能够分解果胶D．果胶影响出汁率解析果胶是植物细胞壁的组成成分。细菌、真菌等虽然有细胞壁，但其细胞壁中不含果胶成分。答案B2．果胶酶的作用底物是果胶，下列有关叙述正确的是()A．果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一B．果胶酶可催化果胶分解成可溶性的半乳糖，使得浑浊的果汁变澄清C．果胶是由半乳糖聚合而成的一种高分子化合物D．果胶酶就是果胶分解酶的简称答案A3．下列关于果胶及果胶酶的叙述中，正确的是()A．果胶酶不溶于水B．果胶不溶于水C．加热使果胶变性失活D．加热使果胶酶活性增强答案B4.如图中曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系，此曲线不能说明的是()A．在B点之前，果胶酶的活性和温度接近成正比；之后，接近成反比B．当温度到达B′点时，果胶酶的活性最高，催化能力最强C．A点时，果胶酶的活性很低，但随着温度升高，果胶酶的活性可以上升D．C点时，果胶酶的活性很低，当温度降低时，酶的活性可以上升解析从图中可以看出：在温度较低时，随着温度的不断升高，果胶酶的活性不断上升，到B点时，酶的活性达到最高；之后，随着温度的继续上升，酶的活性迅速下降。A点和C点相比，虽然酶的活性都很低，但是A点对应的是低温条件，对酶的分子结构无影响，所以，随着温度的上升，其活性也会不断上升，而C点对应的是高温条件，已破坏酶的分子结构，使酶的活性发生不可逆的变化，即使再降低温度，酶的活性也不会上升。答案D5．在用果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶能够充分地催化反应，应采取的措施是()A．加大果泥用量B．加大果胶酶用量C．进一步提高温度D．用玻璃棒不时地搅拌反应混合物解析用果胶酶处理果泥时，用玻璃棒不时地搅拌反应混合物，能使果胶酶与底物充分接触，使果胶酶能够充分地催化反应。答案D6．在原材料有限的情况下，下列曲线中能正确表示相同时间内果胶酶的用量对果汁产量影响的曲线是()解析在一定的条件下(温度、pH、反应物量、反应时间均相同)，随着酶浓度的增加，果汁的体积增加；当酶浓度达到某一数值后，即使再增加酶的用量，果汁的体积也不再改变。答案C7．利用山楂制作果汁的最佳条件不包括()A．将山楂事先去种并切块 B．适当加入果胶酶催化C．保持适宜的温度和pH D．去除果汁中的所有固形物答案D8．下列生物不可用于生产果胶酶的是()A．植物B．黑曲霉C．苹果青霉D．动物答案D二、非选择题(共4小题，共34分)9．(6分)如图是研究人员对黑曲霉A1果胶酶性质的研究结果，据图分析温度、pH和Ca2＋浓度等与酶活力的关系。(1)从上图可以看出，对酶活力影响最小的是_________________________________________________________________。(2)这三个图的共同点说明________________________________________________________________。(3)若探究温度对黑曲霉A1果胶酶活力的影响，则在该实验中，实验组和对照组的pH及Ca2＋浓度是否需要进行调节？________。若需要调节，则pH及Ca2＋浓度分别调节到________和________。其原因是________________________________________________________________。解析(1)图中曲线变动趋势表明，Ca2＋对酶活力影响最小。(2)三种曲线变动趋势均显示在最适条件下酶活力最高。(3)欲探究温度对酶活性的影响，应遵循单一变量原则，将pH、Ca2＋等设为无关变量，且保持最适值。答案(1)Ca2＋浓度(2)在最适条件下，酶的活力最高(3)需要41遵循单一变量原则，无关变量相同且适宜10．(11分)我国水果生产发展迅速，但由于收获的季节性强，易造成积压，腐烂变质，为了解决上述问题且满足不同人群的需求，可以将水果加工制作成果汁、果酒、果醋等。在果汁生产中要用到果胶酶，某生物研究小组为了探究果胶酶的某些特性，进行了如图所示实验。(1)实验方法：请将图中所示的操作进行排序。__________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)实验结果：对照组与实验组进行了相同时间的实验，结果如图中曲线甲所示。①图中自变量是温度，除此之外还可用________表示。A．酶的浓度B．苹果泥的量C．水的加入量D．pH②图中的纵坐标还可用____________________来表示。③实验小组改变了实验条件后重复做实验，得到曲线乙，两次实验中苹果汁的澄清度最高点对应的横坐标是同一位置的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。④步骤c中在果胶酶和苹果泥混合前，将两者分装在不同试管中进行恒温处理的目的是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)下表是某实验小组的详细实验结果：温度/℃1020304050607080果汁的产量/mL813152515121110根据上述实验结果可知，当温度为________时果汁的产量最多，能不能确定该温度就是果汁酶的最适温度？如果不能，请设计出进一步探究果汁酶的最适温度的实验方案。_________________________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)实验顺序：准备水果泥和配置果胶酶、水果泥和果胶酶分别水浴保温、水果泥和果胶酶混合保温、过滤果汁后用量筒计量。(2)果胶酶的活性受温度、pH等的影响，而与底物的量、酶的浓度和水的加入量没有关系。每一种酶的最适pH和最适温度是一定的。衡量实验结果的指标有两个，一个是果汁的产量，另一个是果汁的澄清度。为使实验中反应的温度达到相应的设计温度，必须使酶与底物分别保温达到设计温度后才能混合。在相同温度条件下，pH、酶的浓度和底物浓度也会影响反应速率。(3)根据表格中数据可看出，在40℃时产生果汁量最多，因此40℃比较接近酶的最适温度。要将最适温度确定得更加精确，可以40℃为中心，以更小的温度梯度(如℃)设置自变量。答案(1)acdb(2)①D②苹果汁的体积③同一种酶的最适温度是一定的，不会因酶的浓度、底物的量的不同而改变④保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免底物和果胶酶混合时因二者温度不同而影响混合物的温度，进而影响果胶酶活性(3)40℃不能。可以再设置多组实验，以40℃为中心，以更小的温度梯度(如℃)设置自变量，测量在更小的温度范围内的果汁的产量，果汁的产量最高的温度更接近酶的最适温度11．(9分)果粒生产在中国尚属起步阶段。果粒除了可直接食用外还可作为配料加入到酸奶、冰淇淋、果冻等食品中。果粒的硬度和形状直接影响着最终产品的质量。如酸奶用果粒必须符合以下质量标准：a果粒含量高；b相同的果粒分布和正确的黏稠度。但大部分果粒经高温处理或机械泵出后成型果粒量少，且果粒硬度不够，这势必会影响下一步的生产。果胶酶作为一种新型加工助剂，可将果粒的组织结构损坏程度减到最小，最大限度地提高成型果粒的含量。根据以上内容回答下列问题：(1)果胶酶是指________________，包括________________________________________________________________________________________________________________________________等。(2)在果粒制作时按“2mL酶/kg水果”的量加入酶制剂，加热至40～45℃，缓慢搅拌处理10～15min。最后加热到90～92℃，再冷却罐装。在此过程中按“2mL酶/kg水果”的量加入酶的意义在于_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；在40～45℃温度下搅拌处理的原因是________________________；最后升温到90～92℃再冷却罐装的目的是________________。(3)果粒产品与果汁产品在成分上的主要区别在于__________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)下面左图表示温度对果胶酶活性的影响，如果纵坐标表示果粒的生成速率，横坐标表示温度，请在下面右图中画出果粒生成速率的曲线图(所绘制的曲线大体符合事实即可)。解析果粒由果肉加工而成，应含有果胶和纤维素。控制酶量的意义在于：一方面使酶充分发挥作用，另一方面避免酶的浪费以节约生产成本。答案(1)分解果胶的一类酶果胶酶、果胶甲酯酶(2)控制好酶的用量，一方面使果胶酶充分发挥作用，另一方面节约成本，以免造成浪费在40～45℃温度下果胶酶活性最高灭菌(3)果粒产品中有纤维素，果汁中不含纤维素(4)如图12．(8分)果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层。在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率和澄清度。请你帮助完成以下有关果胶酶和果汁生产的实验课题。实验用具和材料：磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、纱布、苹果、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水等。实验方法及步骤：①将苹果洗净去皮，用磨浆机制成苹果泥，加入适量蒸馏水备用。②取7个1mL洁净烧杯和7支试管并分别编号。③烧杯中注入等量的苹果泥，试管中注入等量的2%的果胶酶溶液，之后进行下面两种操作：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pH分别调至4、5、6……10。方法二：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的pH分别调至4、5、6……10，再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。(1)请问哪一种方法更为科学：________，理由是：___________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)实验步骤中有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使________________________，以减少实验误差。(3)如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，横坐标表示pH，纵坐标表示________________________，实验操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解，在下图中选择一个最可能是实验结果的曲线图。解析方法二是将试管中的果胶酶溶液和烧杯中苹果泥的pH分别调至4、5、6……、10，再把pH