人教版高中生物选修1第四章

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

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。

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(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100～200mL的比例进行搅拌，获得稀的苹果泥。

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

4．水浴时间可以为20～30min。

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。(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。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。（一）普通洗衣粉一、基础知识表面活性剂，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，以及填充剂等1、洗衣粉主要成分：1、定义：（二）加酶洗衣粉含有酶制剂的洗衣粉2、成分除含有普通洗衣粉的成分外，还含有多种酶制剂：蛋白酶，脂肪酶，淀粉酶，纤维素酶，复合酶①蛋白酶：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作用：碱性蛋白酶能使蛋白质水解成可溶于水的多肽和氨基酸种类：我国在洗衣粉中添加的酶最主要的是碱性蛋白酶产生：主要产生菌是某些芽孢杆菌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，种类：碱性脂肪酶作用：碱性脂肪酶能使甘油三脂水解成容易用水冲洗掉的甘油二脂、甘油单脂和游离脂肪酸。从而达到清除衣物上脂质污垢的作用产生：产生菌是某些青霉脂肪甘油+脂肪酸脂肪酶方程式：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作用：水解直链淀粉中的1，4－a－糖苷键，使糊化淀粉迅速分解为可溶解的糊精和低聚糖淀粉麦芽糖淀粉酶方程式：④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种类：碱性纤维素酶纤维素葡萄糖纤维素酶方程式：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。即给定酶的用量，复合酶的效果远远超过单一酶的效果。原因是淀粉酶分解了污渍表面的淀粉污垢，使蛋白酶能以更有效的方式向蛋白质污垢进攻。（三）普通洗衣粉和加酶洗衣粉异同相同点：不同点：表面活性剂可以产生泡沫，可以将油脂分子分散开；水软化剂可以分散污垢；等等酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物，小分子有机物易于溶于水，从而与纤维分开课题3酵母细胞的固定化酶制剂的优点：

催化效率高、低耗能、低污染，大规模地应用于食品、化工等各个领域。酶制剂存在的缺陷：

1、通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；

2、溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；

3、反应后会混在产物中，可能影响产品质量。

如果你是工程技术人员，你如何解决这个问题？固定化酶技术

阅读P49-50，并思考：1、解决酶应用中存在问题的方法是？2、什么是高果糖浆？使用它有何好处？3、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？4、了解高果糖浆生产过程。5、这种方法的优点是什么？一、固定化酶的应用实例1、固定化酶技术。即将酶固定在一定空间内的技术（如固定在不溶于水的载体上）。1、解决酶应用中存在问题的方法是？2、高果糖浆是果糖含量为42%左右的糖浆。作为蔗糖的替代品，高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病，对人的健康有利。你能写出果糖的分子式吗?它属于什么糖?2、什么是高果糖浆？使用它有何好处？3、生产高果糖浆需要葡萄糖异构酶；其作用是将葡萄糖转化为果糖；这种酶稳定性好，可持续发挥作用。3、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？4、固定化酶技术生产高果糖浆的过程：注意反应柱的各部分名称。你能说出反应柱的优点吗？5、固定化酶技术的优点：（1）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；（2）固定在载体上的酶可以被反复利用。5、这种方法的优点是什么？在生产实际中使用固定化酶技术的不足：一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实际中很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能进行，所以操作比较麻烦。怎么办?可采用固定化细胞技术。二、固定化细胞技术1、概念：利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间的技术。细胞中含有一系列酶，在细胞正常生命活动的过程中，通过代谢产生所需要的代谢产物。阅读P50：思考第二段的问题2.将酶或细胞固定化的方法将酶（或细胞）包埋在细微网格里将酶（或细胞）相互连接起来将酶（或细胞）吸附在载体表面上包埋法化学结合法物理吸附法酶和细胞固定方法的选择①酶适合采用化学结合和物理吸附法固定②细胞适合采用包埋法固定（1）、方法（2）、原因①细胞个大，酶分子很小②个体大的细胞难以被吸附或结合而个小的酶容易从包埋的材料中漏出3、固定化细胞常用的载体常用的不溶于水的多孔性载体有哪些？明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等三、实验操作（一）制备固定化酵母细胞阅读P50~51思考下列问题：（1）制备过程包括哪几个步骤？（2）你认为哪个步骤的操作是最重要的一环？1、酵母细胞的活化思考：关于酵母菌你有哪些知识？什么是活化？怎样活化？应注意什么？活化：让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态；本质：加快新陈代谢；方法：加入适量的水。

取1g干酵母，放入50ml的小烧杯中，加入蒸馏水10ml，用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均匀，成糊状，放置1h左右使其活化思考：

你认为酵母的活化操作有哪些注意事项？1、所用容器要大一些；2、要保证酵母菌的活性；2、配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液称取无水CaCl20.83g。放入200mL的烧杯中，加入150mL的蒸馏水，使其充分溶解，待用。3、配制海藻酸钠溶液操作：称取0.7g海藻酸钠，放入50mL小烧杯中.加人10mL水，用酒精灯加热，边加热边搅拌，将海藻酸钠调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏水定容至10mL。注意，加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，涉及到实验的成败，一定要按照教材的提示进行操作。海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。应当注意什么问题？4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。为什么海藻酸钠溶液要冷却？5、固定化酵母细胞以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，观察液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠的情形。将这些凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。

刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法：一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。这一阶段成功与否呢？怎样评价？观察凝胶珠的颜色和形状:如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。（二）用固定化细胞发酵1、将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2-3次。2、将150mL质量分数为10%的葡萄糖溶液转移到200mL的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于25℃下发酵24h。这一阶段成功与否呢？怎样评价？观察发酵的葡萄糖溶液；利用固定的酵母细胞发酵产