酶的研究和应用

课题1果胶酶在果汁生产中的作用果汁生产中的两大问题：

1.果肉的出汁率低，耗时长。

2.榨取的果汁浑浊、黏度高，容易发生沉淀。（一）果胶酶的作用植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分

半乳糖醛酸聚合而成的高分子化合物，不溶于水是果汁加工中影响出汁率和果汁澄清度的主要原因。植物细胞模式图1.果胶一、基础知识2.果胶酶为什么能够提高水果的出汁率并使果汁变得澄清？1.果胶酶有什么作用？想一想加果胶酶1.分解果胶，瓦解植物细胞的细胞壁、胞间层2.果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸2.果胶酶的作用果胶酶

果胶

半乳糖醛酸(不溶于水）

（可溶于水）1.果胶酶

果胶酶是分解胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。温故而知新1.酶的本质是什么？2.与无机催化剂相比较酶具有哪些独特的优点？3.什么是酶的活性？如何表示？4.影响酶活性的因素主要有哪些？

（二）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。1.酶的活性单位时间内、单位体积中，

反应物的减少量或产物的增加量。2.酶活性的高低一定条件下，酶催化的某一化学反应的反应速度来表示。酶活性受pH值影响的示意图3.影响酶活性的因素（1）温度对酶活性的影响酶活性受pH值影响的示意图在最适温度、最适pH条件下，酶的活性最高。温度、pH的偏高或偏低，酶的活性会明显降低。（2）pH对酶活性的影响（3）酶的抑制剂（一）探究温度对果胶酶活性的影响

1.实验原理果胶酶活性受温度的影响，在最适温度下，其活性最高。果肉出汁率、澄清度与果胶酶活性成正比。二、实验设计试管编号1234

恒温水浴（自变量）保温及过滤时间实验结果(因变量)各50ml质量分数为2%的果胶酶溶液，各5ml30℃40℃50℃60℃苹果汁果胶酶相同滤出的果汁体积设计实验时，如何保证“单一变量原则”？搅拌器制成

苹果泥分装4支试管，标记果胶酶

溶液等量4支试管，标记30℃、40℃、50℃、60℃

恒温水浴保温待试管内溶液的温度稳定后

将相同标号的果胶酶、苹果泥混合保温10min过滤果汁，测量滤出果汁体积，记录结果2.实验操作流程问题思考1．在混合苹果泥和果胶酶之前，为什么要将果泥

和果胶酶分装在不同的试管内恒温处理？保证果泥与果胶酶混合时温度相同，避免混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶活性。2．在探究温度或pH的影响时，是否需要设置对照？如果需要，应该如何设置对照组？需要。不同的温度或pH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：变量：温度（或pH）不变：苹果泥、果胶酶用量，反应、过滤时间等。只有保证一个变量，实验结果才能说明问题。B同学：对于变量的控制应该与A相同但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。果胶酶作用的最适温度为45—50℃、最适pH范围为3.0—6.0。Fe3+、Ca2+、Zn2+等金属离子对酶有抑制作用。

植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶，通常生产上采用曲霉、青霉等微生物来生产果胶酶。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。

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；

5、结果分析与评价

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）；

酶的用量0体积（mL）1.果胶是植物组织的组成成分之一,它主要存在于植物组织的哪一部分?（）Ａ．细胞核Ｂ．细胞质Ｃ．细胞间隙Ｄ．细胞壁及胞间层２．果胶酶能将植物组织内的果胶分解成（）Ａ．透明果汁Ｂ．半乳糖醛酸Ｃ．丙酮酸Ｄ．酶制剂３．果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，它不包括A.多聚半乳糖醛酸酶B.果胶分解酶C.乳糖分解酶D.果胶酯酶DBC

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。一.基础知识（一）普通洗衣粉主要成分：表面活性剂，水软化剂，碱剂，漂白剂等成分，有的洗衣粉中还含有增白剂，香精和色素等。（二）加酶洗衣粉是指含有

的洗衣粉，同时减少了表面活性剂、水软化剂（三聚磷酸钠）的用量。目前常用的酶制剂有四类：

、

、

、

。酶制剂蛋白酶脂肪酶淀粉酶纤维素酶1.蛋白酶：

蛋白质

多肽

氨基酸蛋白酶肽酶应用：有助于取出例如汗渍，血渍，青草，粘液，粪便以及各种食品类的蛋白质污垢2.脂肪酶应用：可以催化水解各类动植物油脂和人体皮脂腺分泌物及化妆品污垢。脂肪甘油+脂肪酸脂肪酶3.淀粉酶应用：可以去除例如来自面条、巧克力、肉汁和婴儿食品中含有淀粉的污垢。淀粉麦芽糖葡萄糖淀粉酶麦芽糖酶4.纤维素酶纤维素葡萄糖纤维素酶应用：去除棉纺织品表面的浮毛，使洗涤后的棉纺织品柔软蓬松，织纹清晰，色泽更加鲜艳，穿着更加舒适。作用：碱性纤维素酶本身不能去除衣物上的污垢，它的作用是使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深层的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触，从而达到更好的去污效果。5.复合酶实际污垢组成复杂，往往蛋白污垢被脂肪污垢或淀粉污垢覆盖，单一酶的作用一般达不到彻底清除污垢的作用。而复合酶可以发挥其独特的“协同效应”。试验测定，单独使用蛋白酶或淀粉酶，得到的洗涤效果远不如把每种酶用量减半后放在一起使用的效果。即用量相等时，复合酶的效果远远超过单一酶的效果。洗衣粉中影响酶活性的因素：

、

和

。酸碱度温度表面活性剂应用最广泛、效果最明显的是：

和

。碱性蛋白酶碱性脂肪酶酶制剂能将不溶于水的大分子有机物，催化水解成可溶性的小分子有机物。使污渍容易从衣物上脱离。衣物上常见的污垢，一般为有机污渍，如汗渍、食物、灰尘等。有机污渍一般都是酸性的，使洗涤溶液处于碱性状态有利于这类污渍的去除，所以洗衣粉中都配入了相当数量的碱性物质。2.为什么说加酶洗衣粉能减少对环境的污染？加酶洗衣粉可以降低表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展，减少对环境的污染。不能，因为洗衣粉中的表面活性物质会降低酶的活性。将基因工程生产出的酶用特殊水溶性物质包裹起来，与洗衣粉的其它成分隔离开来。1.酶能直接添加到洗衣粉中吗？为什么？科学家是如何解决这一难题的？思考：二.实验设计本课题探究加酶洗衣粉的三个问题是：（一）普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有什么不同？（二）在什么温度下使用加酶洗衣粉效果最好？（三）添加不同种类的酶的洗衣粉，其洗涤效果有哪些不同？思考：3个探究实验的自变量和因变量分别是什么？因变量：相同洗涤时间后污染物残留状况或洗干净污物所需的时间二.实验设计⑴A同学的实验方案存在问题吗？若有问题，请说明存在的问题。⑵你同意B同学观点吗？请说明理由⑶影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有哪些？1.阅读[资料一]：如何有效地控制变量探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的不同：有问题。未说明控制相同的适宜温度；玻璃棒搅拌的强度难于控制相同等。不同意。B同学忽略了实验中变量的控制问题。水温、水量、水质、洗衣粉的用量、洗涤方式、衣物的布料、大小及浸泡时间和洗涤时间等。⒉[资料二]：考虑实际生活中的具体情况请从实际生活的具体情况分析，下面是两个同学对实验温度的设置方案：甲同学：实验的温度设为10℃、20℃、30℃、

40℃、

50℃、60℃、70℃乙同学：实验的温度设置为5℃、15℃、25℃、35℃你认为哪一位同学的温度设置更为妥当？为什么？乙同学更妥当，因为在考虑温度的同时还应考虑实际生活中洗衣时操作是否方便及成本问题。建议水温的控制：通常情况下春、夏、秋、冬四季可分别选取15℃、

35℃、25℃、5℃探究温度对加酶洗衣粉效果的影响：3.[资料三]：不同类型的加酶洗衣粉的洗涤效果请你预测洗涤效果：用无效、一般、好来描述污染物蛋白酶洗衣粉复合酶洗衣粉普通洗衣粉油渍血渍汗渍注：油渍的主要成分：脂肪血渍的主要成分：血红蛋白

汗渍的主要成分：无机物及灰尘等一般好一般好好一般一般一般一般1.减少浸泡用水量，适当延长浸泡时间2.用温水溶液浸泡3.手洗后须彻底清洗双手2.温水——酶的催化作用需要适宜的温度。汰渍洗衣粉的使用指南中有一项洗衣小窍门：请解释以上原因:1.水量少——酶浓度相对较高;

时间长——使酶能充分分解衣物中的污物3.彻底清洗双手——人体皮肤细胞有蛋白质，如不彻底清洗双手，就会使手的皮肤受到腐蚀。而使人患过敏性皮炎、湿疹等，因此，应避免与这类洗衣粉长时间地接触。教材习题1.请比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉的去污原理的异同。答：列表比较如下：普通洗衣粉加酶洗衣粉相同点表面活性剂可产生泡沫，可以将油脂分子散开；水软化剂可以分散污垢等不同点酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物，小分子有机物易溶于水，从而与纤维分开。2.有位同学打算用丝绸作为实验材料，探讨含有蛋白酶的洗衣粉的洗涤效果，你认为他这样做对吗？为什么？答：不合适。因为丝绸的主要成分是蛋白质，它会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，损坏衣物。归纳⒈对于蛋白质面料的衣物不能使用蛋白酶洗衣粉⒉使用加酶洗衣粉要注意水温和浸泡时间⒊使用加酶洗衣粉洗衣后要注意洗手⒋衣服的洗涤，不光要考虑洗涤效果，还要考虑衣物的承受能力，洗涤成本等因素⒌酶作为一种生物催化剂，有一定的寿命，不能放置太久使用加酶洗衣粉要注意的问题：课题3酵母细胞的固定化课题背景—生产高果糖浆传统方法葡萄糖溶液+酶适宜条件高果糖浆(含酶)应用固定化酶技术生产葡萄糖溶液反应柱高果糖浆溶液中的酶难以回收成本高反应柱中的酶能反复多次利用，节约成本一.基础知识—固定化细胞技术1.概念:利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术2.方法:2)化学结