4.1果胶酶在果汁生产中的应用(公开课)

1、专题专题4 4 酶的研究与应用酶的研究与应用制作果汁面临两个制作果汁面临两个主要问题：主要问题：果汁的出汁率低果汁的出汁率低和澄清度低和澄清度低有什么方法可以有什么方法可以解决吗？解决吗？果胶酶果胶酶加加果果胶胶酶酶（一）果胶酶的作用（一）果胶酶的作用阅读课本阅读课本P42P42的内容，思考下列问题：的内容，思考下列问题： 什么是果胶，其单体是什么？什么是果胶，其单体是什么？ 什么是果胶酶？什么是果胶酶？ 果胶酶在果汁制作中的作用是什么？果胶酶在果汁制作中的作用是什么？植物植物细胞壁细胞壁和和胞间层胞间层的主要成分的主要成分不溶于水不溶于水影响果汁的出汁率和澄清度影响果汁的出汁率和澄清度半乳糖

2、醛酸半乳糖醛酸果胶果胶作用：作用：特点：特点：单体：单体：果胶与果胶酶果胶与果胶酶果胶酶果胶酶果胶果胶 半乳糖醛酸半乳糖醛酸果胶酶果胶酶果胶分解酶果胶分解酶多聚半乳糖醛酸酶多聚半乳糖醛酸酶果胶酯酶果胶酯酶（一类酶（一类酶的总称）的总称）霉菌霉菌、植物、酵母菌、细菌、植物、酵母菌、细菌作用：作用：包括包括来源来源：瓦解细胞壁和胞间层，提高瓦解细胞壁和胞间层，提高果汁的出汁率和澄清度果汁的出汁率和澄清度（核糖体）（核糖体）蛋白质蛋白质本质本质合成合成（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阅读课本阅读课本P4243P4243的内容，思考下列问题：的内容，思考下列问题： 什么

3、是什么是？ 影响酶活性的因素有哪些？影响酶活性的因素有哪些？酶的活性与影响酶活性的因素酶的活性与影响酶活性的因素酶的活性酶的活性概念：概念：表示：表示：（三）影响酶活性的因素（三）影响酶活性的因素影响酶活性的因素影响酶活性的因素温度温度pHpH酶的抑制剂酶的抑制剂（一）探究温度对果胶酶活性（一）探究温度对果胶酶活性的影响的影响提出问题提出问题作出假设作出假设科学探究的一般过程科学探究的一般过程 设计实验设计实验 进行实验进行实验 分析结果分析结果 得出结论得出结论 表达交流表达交流提出问题：提出问题：作出假设：作出假设：探究探究 对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响在在最适温度最适温度（约（约

4、 50 ）时，果）时，果胶酶活性胶酶活性 ，低于低于或或高于高于最最适温度时酶活性适温度时酶活性 。果胶酶的活性与果汁的出汁率和果胶酶的活性与果汁的出汁率和澄清度成澄清度成 比比变量变量自变量：自变量：温度温度因变量：因变量：酶的活性（出汁率或澄清度）酶的活性（出汁率或澄清度）正正最高最高 降低降低温度温度果胶酶的活性受温度影响。处于最适温度时，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、果汁的澄清度与活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成果胶酶的活性大小成正比。正比。（一）探究温度对果胶酶活性的影响（一）探究温度对果胶酶活性的影响2 2、材料：材料：苹果

5、、果胶酶苹果、果胶酶3 3、仪器：仪器：搅拌器、试管、试管夹、搅拌器、试管、试管夹、 滴管、烧杯、量筒、漏斗滴管、烧杯、量筒、漏斗 、温度计、温度计4 4、试剂：试剂：蒸馏水、热水、冰块蒸馏水、热水、冰块5 5、实验操作流程、实验操作流程 9 设计记录数据的表格设计记录数据的表格温度温度/ oC303540455055606570果汁果汁量量/ml将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以处理，可以保证底物和酶在混合时的温度保证底物和酶在混合时的温度是相同的是相同的，避免了果泥和果胶酶混合时影，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

6、的响混合物的温度，从而影响果胶酶活性的问题。问题。 为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，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要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？管中恒温处理？果胶酶的活性受果胶酶的活性受pHpH影响，处于最适影响，处于最适pHpH，酶，酶的活性最高，高于或低于此值活性均下降。的活性最高，高于或低于此值活性均下降。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成活性大小成正比正比。2 2、实验操作流程、实验操作流程 2 2、实验操作流程、实验操作流程有两位同学分别用以下两种方法操作：有两位同学分别用以下两种方法操作：

7、(1)(1)将苹果洗净去皮，用磨浆机制成苹果将苹果洗净去皮，用磨浆机制成苹果泥，加入适量蒸馏水备用。泥，加入适量蒸馏水备用。(2) (2) 分别向编号为分别向编号为l l7 7的的7 7个个100 mL100 mL洁净洁净的烧杯中各加入的烧杯中各加入20ml20ml苹果泥之后，下面两苹果泥之后，下面两种操作：种操作：方法一：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥方法一：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合，再把混合液的相混合，再把混合液的pHpH分别调至分别调至4 4、5 5、1010。方法二：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥方法二：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的的pHpH分别

8、调至分别调至4 4、5 5、6 6、 10 10 ，再把，再把pHpH相等的果相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。胶酶溶液和苹果泥相混合。(1)(1)请问上述哪一种方法更科学请问上述哪一种方法更科学? ? 理由：理由： _ (2)(2)该实验步骤中也有玻璃棒搅拌的操作，其目的是该实验步骤中也有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使使 以减少实验误差。以减少实验误差。方法二方法二酶和反应物（果胶）充分接触酶和反应物（果胶）充分接触方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始便方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验预设的达到实验预设的pHpH(3)(3)如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的如果用曲线

9、图的方式记录实验结果，在现有的条件下，以横坐标表示条件下，以横坐标表示pHpH，纵坐标表示，纵坐标表示( (果汁体积果汁体积或或) )，实验操作和记录是比较切实可，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，请在下图中选择行的。根据你对酶特性的了解，请在下图中选择一个最可能是实验结果的曲线图一个最可能是实验结果的曲线图。甲甲m果果胶胶分分解解率率。4 4想一想，为什么能够通过测定滤想一想，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出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？的高低？果胶酶将果胶分解为小分子物质，小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

10、分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体苹果汁的体积大小反应了果胶酶的催化分解果胶的能积大小反应了果胶酶的催化分解果胶的能力力。在不同的温度和。在不同的温度和pHpH下，果胶酶的活性下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。越大，苹果汁的体积就越大。( (三三) )探究果胶酶的用量探究果胶酶的用量1 1、实验原理、实验原理在一定的条件下，随着酶浓度的增加，在一定的条件下，随着酶浓度的增加，果汁的体积增加；当酶浓度达到某一数果汁的体积增加；当酶浓度达到某一数值后，再增加酶的用量，果汁的体积不值后，再增加酶的用量，果汁的体积不再改变，此值即是酶的最适用量。再改变，此值即是酶的最适用量。2 2、实验操作

11、流程、实验操作流程3 3制作用于记录结果的表格制作用于记录结果的表格酶量酶量/mg/mg123456789出汁量出汁量/ml/ml本实验的自变量、因变量、无关变量分析本实验的自变量、因变量、无关变量分析( (以以探究果胶酶的用量实验探究果胶酶的用量实验为例为例) )变量名称变量名称含含 义义实例实例关关 系系实验变量实验变量( (自变量自变量) )实验中实验者所操实验中实验者所操纵的因素或条件纵的因素或条件实验变实验变量为原量为原因，反因，反应变量应变量是结果，是结果，二者是二者是因果关因果关系系反应变量反应变量( (因变量因变量) )由于实验变量而引由于实验变量而引起的变化和结果起的变化和结

12、果无关变量无关变量除自变量外，对实除自变量外，对实验结果造成干扰的验结果造成干扰的其他因素其他因素果胶酶的果胶酶的量量果汁量果汁量温度等温度等实验结果与分析：实验结果与分析：根据你对酶的特性的根据你对酶的特性的了解，画出实验结果的了解，画出实验结果的可能坐标曲线：可能坐标曲线：如果随着酶浓度的增加，过滤到的果汁的体如果随着酶浓度的增加，过滤到的果汁的体积也增加，说明酶的用量不足；当酶的浓度积也增加，说明酶的用量不足；当酶的浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁的体积不再改变，说明酶的用量已经的果汁的体积不再改变，说明酶的用量已经足够，那么，这个值

13、就是酶的最适用量。足够，那么，这个值就是酶的最适用量。1、温度、温度、pHpH与果胶酶活性的关系与果胶酶活性的关系2 2、在最适温度和、在最适温度和pHpH条件下制作条件下制作1L1L苹苹果汁，使用多少果胶酶最合适？为什果汁，使用多少果胶酶最合适？为什么？么？（P45)P45)大规模生产与实验室制备的主要不同点大规模生产与实验室制备的主要不同点是：是：1.1.有两次瞬间高温灭菌；有两次瞬间高温灭菌；2.2.酶处理的时间相对较长；酶处理的时间相对较长；3.3.有离心分离步骤和浓缩步骤。有离心分离步骤和浓缩步骤。2 2、将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶、将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶

14、和适量的水混合装入一个容器内，调整和适量的水混合装入一个容器内，调整pHpH至至2.02.0，保存于保存于3737的水浴锅内。过一段时间后，容器内的水浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的物质是（剩余的物质是（ ）提示：唾液淀粉酶最适提示：唾液淀粉酶最适pHpH6.86.8，其化学本质是，其化学本质是蛋白质蛋白质3.果胶酶常在果胶酶常在0-4下下 保存。其原因是保存。其原因是此温度条件下，酶的活性最高。此温度条件下，酶的活性最高。此温度条件下，酶变性失活。此温度条件下，酶变性失活。低温可降低酶的活性，但酶不变性失活。低温可降低酶的活性，但酶不变性失活。. 自然条件下，果胶酶常在自然条件下，果胶酶常

15、在0-4下发生催化下发生催化 作用。作用。4果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，它不果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，它不包括包括 ( ) A多聚半乳糖醛酸酶多聚半乳糖醛酸酶 B果胶分解酶果胶分解酶 C乳糖分解酶乳糖分解酶 D果胶酯酶果胶酯酶5探究温度对果胶酶活性的影响、探究温度对果胶酶活性的影响、pH对酶活对酶活性的影响、果胶酶的用量三个实验中，实验变性的影响、果胶酶的用量三个实验中，实验变量依次为量依次为 ( ) A温度、酶活性、酶用量温度、酶活性、酶用量 B苹果泥用量、苹果泥用量、pH、果汁量、果汁量 C反应时间、酶活性、酶用量反应时间、酶活性、酶用量 D温度、温度、pH、果胶酶用量、果胶酶用

16、量6在用果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶能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，应采取的措施是够充分地催化反应，应采取的措施是 ( ) A加大苹果泥用量加大苹果泥用量 B加大果胶酶用量加大果胶酶用量 C进一步提高温度进一步提高温度 D用玻璃棒不时地搅拌反应混合物用玻璃棒不时地搅拌反应混合物将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在1010水浴中恒温处理水浴中恒温处理1010分钟（如图分钟（如图A A）将步骤将步骤处理后的果胶酶和苹果泥混合，再处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在次在1010水浴中恒温处理水浴中恒温处理1010分钟（如图分钟（如图B B）。）

17、。101020203030404050506060707080808 81313151525251515121211111010_使得酶与果泥处于使得酶与果泥处于同一温度条件下。同一温度条件下。8.某生物课外活动小组发现，新鲜水果比放某生物课外活动小组发现，新鲜水果比放置一段时间的水果硬。他们根据所学知识，置一段时间的水果硬。他们根据所学知识，认为可能的原因是放置一段时间的水果果认为可能的原因是放置一段时间的水果果胶酶含量高，而且果胶酶能将细胞壁分解，胶酶含量高，而且果胶酶能将细胞壁分解，使水果细胞相互分离，导致水果变软。为使水果细胞相互分离，导致水果变软。为了探究上述假设是否正确，他们进行了

18、如了探究上述假设是否正确，他们进行了如下探究：下探究：实验原理：实验原理： _。 实验假设：实验假设：_。 实验方法步骤：实验方法步骤：果胶酶能将胞间层的果胶分解，果胶酶能将胞间层的果胶分解，放置一段时间的水果果胶酶含量放置一段时间的水果果胶酶含量使细胞分散，水果变软。使细胞分散，水果变软。比新鲜水果高比新鲜水果高 。（1 1）称等量的去皮的新鲜苹果和放置一段时间）称等量的去皮的新鲜苹果和放置一段时间的苹果切成小块，放在榨汁机中，制成果泥，的苹果切成小块，放在榨汁机中，制成果泥，（2 2）用滤纸或）用滤纸或5 5层纱布过滤，收集滤液（条件层纱布过滤，收集滤液（条件相同）。相同）。（3 3）_。

19、（4 4）结果：新鲜苹果收集的滤液少，澄清度低。）结果：新鲜苹果收集的滤液少，澄清度低。 （5 5）结论：）结论：_ _ _ （6 6）根据此实验，能否得出水果放置时间越长，）根据此实验，能否得出水果放置时间越长，营养价值越高的结果？营养价值越高的结果？ 观察比较滤液的体积和澄清度观察比较滤液的体积和澄清度放置一段时间的水果果胶酶含放置一段时间的水果果胶酶含量量不能。因为水果放置时间过长，维生素不能。因为水果放置时间过长，维生素C损耗多。损耗多。比新鲜水果高比新鲜水果高 。9验证果胶酶在果汁生产中的作用。验证果胶酶在果汁生产中的作用。实验方法及步骤：实验方法及步骤：(1)将苹果洗净去皮，用磨浆

20、机制成苹果泥，加入适量将苹果洗净去皮，用磨浆机制成苹果泥，加入适量蒸馏水备用。蒸馏水备用。(2)取两个取两个100 mL洁净的烧杯，编号洁净的烧杯，编号l、2，按相应程序，按相应程序进行操作，请把表中未填写的内容填上。进行操作，请把表中未填写的内容填上。注入果胶酶溶液注入果胶酶溶液2mL(3)取两个烧杯，同时进行过滤。观察取两个烧杯，同时进行过滤。观察(或比较或比较)，_，并记录结果。并记录结果。(4)实验结果的预测及结论：如果是实验结果的预测及结论：如果是_，说明果胶酶对果胶的水解具有，说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用。催化作用。相同时间滤出的果汁的体积及果汁的澄清度相同时间滤出的果汁的体

21、积及果汁的澄清度1号烧杯中号烧杯中果汁的体积多于果汁的体积多于2号烧杯中的果汁，澄清度也号烧杯中的果汁，澄清度也高于高于2 2号烧杯号烧杯10关于果胶及果胶酶的叙述中，正确的是关于果胶及果胶酶的叙述中，正确的是果胶酶不溶于乙醇。果胶酶不溶于乙醇。果胶不溶于乙醇。果胶不溶于乙醇。加热使果胶变性失活。加热使果胶变性失活。加热使果胶酶活性增强。加热使果胶酶活性增强。 课堂练习课堂练习1111、关于果胶酶的说法、关于果胶酶的说法正确正确的是（的是（ ）A A、果胶酶分解细胞壁的主要成分、果胶酶分解细胞壁的主要成分-纤维素纤维素B B、果胶酶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高、果胶酶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物分子化合物C C、果胶酶不特指某种酶，而是分解果胶的一、果胶酶不特指某种酶，而是分解果胶的一类酶的总称类酶的总称D D、果胶酶的化学本质是蛋白质或、果胶酶的化学本质是蛋白质或RNARNAC果果胶胶12 12 果胶酶的果胶酶的反应速度反应速度可用哪项来表示（可用哪项来表示（ ）A A、单位时间内果胶的减少量、单位时间内果胶的减少量B B、单位体积内半乳糖醛酸的增加量、单位体积内半乳糖醛酸的增加量C C、单位时间内半乳糖醛酸的增加量、单位时间内半乳糖醛酸的增加量D D、单位时间内、单位体积中果胶的减少量、单