五果胶酶在果汁生产中的应用(上课用)

1、酶的应用酶的应用1、生产葡萄糖、生产葡萄糖2、加酶洗衣粉、加酶洗衣粉3、加酶牙膏、加酶牙膏4、多酶片、多酶片5、医院用于诊断检测的酶传感器等等、医院用于诊断检测的酶传感器等等基础知识基础知识酶的基础知识酶的基础知识 回忆回忆-回答回答： （1 1）酶的概念）酶的概念 （2 2）酶的化学本质，基本组成单位）酶的化学本质，基本组成单位 （3 3）酶的功能及原因）酶的功能及原因 （4 4）酶的特性）酶的特性1 1、酶的概念：酶是、酶的概念：酶是( ) ( ) 所产生的具有所产生的具有( ( ) )的一类特殊的有机物；的一类特殊的有机物； 酶能（酶能（ ）化学反应（）化学反应（ ）从而）从而使反应能够

2、迅速的进行。使反应能够迅速的进行。2 2、酶的本质：（、酶的本质：（ ) )；基本组成单位：基本组成单位：3 3、酶的功能：、酶的功能：4 4、酶的特性：、酶的特性：（1 1）高效性）高效性（2 2）专一性）专一性（3 3）需要适宜的条件）需要适宜的条件活细胞活细胞催化作用催化作用氨基酸或核糖核苷酸氨基酸或核糖核苷酸活化能活化能降低降低催化作用催化作用原因：原因：（温度、（温度、PHPH）蛋白质（大多数）或蛋白质（大多数）或RNA( RNA( 少数少数) )阅读阅读“课题背景课题背景”，找出果汁生产中存在的，找出果汁生产中存在的两个主要问题两个主要问题果肉出汁率低，耗时长果肉出汁率低，耗时长榨

3、取的果汁浑浊、黏度高、容易沉淀榨取的果汁浑浊、黏度高、容易沉淀怎样解决？怎样解决？使用果胶酶使用果胶酶为什么能够提高水果为什么能够提高水果的出汁率并使果汁变的出汁率并使果汁变得澄清？得澄清？加入果胶酶的果汁有什加入果胶酶的果汁有什么变化？么变化？基础知识基础知识（一）果胶酶的作用（一）果胶酶的作用果果胶胶酶酶 浑浊浑浊 澄清澄清 提高出汁率提高出汁率阅读阅读课本课本P42P42的内容的内容1、果胶、果胶存在部位存在部位： 化学本质化学本质： 性质性质： 果汁加工的影响果汁加工的影响： 细胞壁以及细胞壁以及胞间层胞间层由由半乳糖醛酸半乳糖醛酸聚合而成的一种聚合而成的一种高分子高分子化合物化合物不

4、溶于水不溶于水果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊植物细胞模式图植物细胞模式图 资料资料1：细胞壁的主要成分是：细胞壁的主要成分是_和和_；胞间层的主要成分是果胶胞间层的主要成分是果胶纤维素纤维素果胶果胶资料资料2：细胞壁的结构较紧密；果胶含有亲水基团，果胶细胞壁的结构较紧密；果胶含有亲水基团，果胶与水有强大结合力，果胶在酸性和有高浓度糖存在下可形与水有强大结合力，果胶在酸性和有高浓度糖存在下可形成凝胶，对悬浮物形成稳定的胶体保护体系成凝胶，对悬浮物形成稳定的胶体保护体系2、果胶酶、果胶酶（一类酶的总称）（一类酶的总称）组成：组成： 作用作用： 果胶酶果胶酶

5、 果胶果胶 半乳糖醛酸半乳糖醛酸（不溶于水）（不溶于水） （溶于水）（溶于水）回答回答为什么果胶酶能够提高水果的出汁率并为什么果胶酶能够提高水果的出汁率并使果汁变得澄清？使果汁变得澄清？多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶果胶酯酶分解果胶分解果胶来源：来源： 植物、霉菌、酵母菌、细菌植物、霉菌、酵母菌、细菌 工业中使用最多的是工业中使用最多的是霉菌霉菌发酵生产的果胶酶发酵生产的果胶酶1 1、酶的活性、酶的活性2 2、酶催化能力高低的衡量标准、酶催化能力高低的衡量标准指酶催化一定化学反应的能力。指酶催化一定化学反应的能力。 在一定的条件下，酶所催化的某一化学反应的

6、在一定的条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度反应速度来表示。来表示。 酶反应速度用单位时间内、单位体积中酶反应速度用单位时间内、单位体积中反应物反应物的的减少量减少量或或产物的产物的增加量增加量来表示。来表示。基础知识基础知识（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3 3、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：A A、温度对酶的影响、温度对酶的影响在较低温度时，随着温度的升高，酶的活性也逐渐提在较低温度时，随着温度的升高，酶的活性也逐渐提高，达到最适温度时，酶的催化能力最高，但高于最适温高，达到最适温度时，酶的催化能力最高

7、，但高于最适温度后，酶的催化能力迅速下降，最后完全失去催化能力。度后，酶的催化能力迅速下降，最后完全失去催化能力。基础知识基础知识（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3 3、影响酶活性的因素：、影响酶活性的因素：温度温度 pH pH 酶的抑制剂酶的抑制剂B B、果胶酶的最适温度、果胶酶的最适温度果胶酶的最适温度为果胶酶的最适温度为454550500 0C C。C C、讨论：、讨论：高温使酶的活性丧失后，酶的活性可否恢复？高温使酶的活性丧失后，酶的活性可否恢复？为什么？为什么？不能恢复，因高温破坏了酶的分子结构，高温对酶造不能恢复，因高温破坏了酶的分子结构，高温对酶造成

8、不可逆的破坏。但低温使酶的活性被抑制后，缓慢恢复成不可逆的破坏。但低温使酶的活性被抑制后，缓慢恢复其温度活性仍可恢复。其温度活性仍可恢复。1 1、分别用、分别用0 00 0C C和和1001000 0C C的温度处理某种酶后，酶都的温度处理某种酶后，酶都没有活性，但（没有活性，但（ ） A A、经过、经过0 00 0C C处理的酶活性能够恢复处理的酶活性能够恢复 B B、经过、经过1001000 0C C处理的酶活性能够恢复处理的酶活性能够恢复 C C、经过、经过0 00 0C C处理的酶的空间结构遭破坏处理的酶的空间结构遭破坏 D D、经过、经过1001000 0C C处理的酶被水解成了氨基

9、酸处理的酶被水解成了氨基酸A AA A、 pHpH对酶的影响对酶的影响 酶的催化能力的发挥有一个最适酶的催化能力的发挥有一个最适pH pH ，在低于最，在低于最适适pHpH时，随着时，随着pHpH的升高，酶的催化能力也相应升的升高，酶的催化能力也相应升高，高于最适高，高于最适pHpH时，随着时，随着pHpH的升高，酶的活性逐的升高，酶的活性逐渐下降，渐下降，pHpH过高或过低会使蛋白质变性，当蛋白过高或过低会使蛋白质变性，当蛋白质变性后，酶也就完全丧失了活性。质变性后，酶也就完全丧失了活性。基础知识基础知识（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3 3、影响酶活性的因素：

10、、影响酶活性的因素：温度温度 pHpH 酶的抑制剂酶的抑制剂B B、果胶酶的最适、果胶酶的最适pHpH果胶酶的最适果胶酶的最适pHpH范围为范围为3.03.06.06.0。2 2、将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和、将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量的水混合装入一个容器内，调整适量的水混合装入一个容器内，调整pHpH至至2.02.0，保，保存于存于37370 0C C的水浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的水浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的物质是（的物质是（ ）A A、淀粉、胃蛋白酶、多肽、水、淀粉、胃蛋白酶、多肽、水B B、唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水、唾液淀粉酶、淀粉、胃

11、蛋白酶、水C C、唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水、唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水D D、唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水、唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水A A提示：提示：唾液淀粉酶最适唾液淀粉酶最适pHpH6.86.8，其化学本质是蛋白质，其化学本质是蛋白质基础知识基础知识（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酶的抑制剂：酶的抑制剂：FeFe3 3、CaCa2 2、ZnZn2 2等金属离子对等金属离子对果胶酶有抑制作用。果胶酶有抑制作用。3 3、影响酶活性的因素：、影响酶活性的因素：温度温度 pH pH 酶的抑制剂酶的抑制剂 温度温度 、pH pH 、酶的

12、抑制剂会影响酶的活性，从而影响化、酶的抑制剂会影响酶的活性，从而影响化学反应的速度学反应的速度 思考：化学反应速度是否受酶的用量的影响思考：化学反应速度是否受酶的用量的影响? ?你知道这些离子为什么能抑制酶的活性？你知道这些离子为什么能抑制酶的活性？ 能使酶分子某些必须基团发生变化，引起酶活能使酶分子某些必须基团发生变化，引起酶活性下降，甚至失活，致使酶促反应速度降低。性下降，甚至失活，致使酶促反应速度降低。基础知识基础知识（三）果胶酶的用量（三）果胶酶的用量控制酶的用量控制酶的用量 为了果胶酶得到充分的利用，节约成本，需要控为了果胶酶得到充分的利用，节约成本，需要控制好酶的用量。制好酶的用量

13、。 注意：酶的用量影响化学反应的速度，但不影响注意：酶的用量影响化学反应的速度，但不影响酶的活性酶的活性实验设计的实验设计的2 2个基本原则：个基本原则：1 1、对照原则、对照原则2 2、单一变量原则、单一变量原则实验设计实验设计（1-11-1）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 （一）探究（一）探究温度温度对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响 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实验设计实验设计 : : 该实验中，哪个因素作为自变量？该实验中，哪个因素作为自变量？ 哪个因素为因变量哪个因素为因变量？应控制哪些因

14、素不变？为什么要作这样的处理？应控制哪些因素不变？为什么要作这样的处理？自变量自变量: :温度温度无关变量：无关变量：苹果泥的用量、果胶酶的用量和浓度苹果泥的用量、果胶酶的用量和浓度、水浴的时间、反应的时间、过滤的时间等。、水浴的时间、反应的时间、过滤的时间等。因变量：因变量：果汁的果汁的体积体积(澄清度澄清度)。实验材料：实验材料：苹果苹果 搅拌器搅拌器 烧杯烧杯 试管试管 温度计温度计 漏斗量漏斗量筒筒 滤纸滤纸设置温度范围：设置温度范围：3070 梯度梯度5（1 1）获取苹果泥；）获取苹果泥；（2 2）保温）保温苹果泥和果胶酶苹果泥和果胶酶分别分别进行；（进行；（多个温度）多个温度）（3

15、 3）混合后）混合后保温保温；（4 4）过滤。）过滤。2.2.实验操作流程实验操作流程搅拌器搅拌制成苹果泥搅拌器搅拌制成苹果泥均分装入均分装入9 9支试管支试管果胶酶水溶液果胶酶水溶液等量等量9 9支试管支试管将将分别装有苹果泥和果胶酶的试管分别装有苹果泥和果胶酶的试管9 9组分别放入组分别放入30300 0C C、35350 0C C、40400 0C C、45450 0C C、50500 0C C、55550 0C C、60600 0C C、65650 0C C和和70700 0C C的恒温的恒温水箱中保温水箱中保温试管内温度稳定后，将果胶酶加入相同温度的苹果泥内试管内温度稳定后，将果胶酶

16、加入相同温度的苹果泥内恒温保持恒温保持1010分钟分钟过滤果汁，用量筒测量果汁的量，填入表格过滤果汁，用量筒测量果汁的量，填入表格 设计记录数据的表格设计记录数据的表格 结果分析与评价：结果分析与评价：A A、根据表中数据画曲线图；、根据表中数据画曲线图；P45P45B B、据曲线说明温度是如何影响酶的活性的？、据曲线说明温度是如何影响酶的活性的？温度温度oC303540455055606570果汁果汁量量/ml/ml 将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合时的理，可以保证底物和酶在混合时的温度是相同温度是相同的的，避免了果泥和果

17、胶酶混合时影响混合物的温度，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的问题。，从而影响果胶酶活性的问题。问问1 1：为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果：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管中恒温处理？胶酶分装在不同的试管中恒温处理？实验设计实验设计（1-11-1）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工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出果汁率工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出果汁率，为研究温度对果胶酶活性的影响某学生设计了如下实验：，为研究温度对果胶酶活性的影响某学生设计了如下实验：温度

18、温度/10102020303040405050606070708080出汁量出汁量/ml/ml8 81313151525251515121211111010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分分钟（如图钟（如图A A）将步骤处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在将步骤处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在1010水浴中恒温水浴中恒温处理处理1010分钟（如图分钟（如图B B）将步骤处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量将步骤处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量( (如图如图C.C.不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录

19、果汁量，结果如下表不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如下表实验设计实验设计（1-11-1）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根据上述实验，请分析回答下列问题：根据上述实验，请分析回答下列问题：（1 1）果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以）果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中促进细胞壁中_的水解。的水解。（2 2）实验结果表明，当温度为）实验结果表明，当温度为_时果汁时果汁量最多，此时果胶酶的活性量最多，此时果胶酶的活性_。当温度再。当温度再升高时，果汁量降低，说明，升高时，果汁量降低，说明，_。（3 3）实验步骤的目的是：）实验步骤的目的是：_

20、。（4 4）为什么说果汁体积越大，酶的活性越高？）为什么说果汁体积越大，酶的活性越高？果胶果胶 4040最高最高温度升高，降低了酶的活性温度升高，降低了酶的活性使得酶与果泥处于同一温度条件下。使得酶与果泥处于同一温度条件下。实验设计实验设计（1-11-1）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思路：只须将思路：只须将温度梯度温度梯度改成改成pH梯度梯度，并选，并选定定 一个适宜的温度进行水浴加热。一个适宜的温度进行水浴加热。（二）探究（二）探究pH对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响将分别装有苹果泥和果胶酶的试管在恒温水箱中将分别装有苹果泥和果胶酶的试管在恒温水箱中恒温恒温加热

21、加热混合、保持恒温一段时间混合、保持恒温一段时间过滤果汁，用量筒测量果汁的量，过滤果汁，用量筒测量果汁的量，填入表格，确定最适填入表格，确定最适pHpH搅拌器搅拌制成苹果泥搅拌器搅拌制成苹果泥均分均分 装入装入9 9支试管支试管果胶酶水溶液果胶酶水溶液等量等量9 9支试管支试管将将9 9组苹果泥和组苹果泥和9 9组果胶酶组果胶酶分别调节分别调节至至选取的选取的pH 梯度：梯度： 5.0、5. 5 、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0，再分别，再分别混合混合加入加入9 9组试管中组试管中问问2 2在探究温度或在探究温度或pHpH的影响时，是否需要设置对照？的影响时，是否需要设

22、置对照？ 如果需要，应该如何设置对照组？如果需要，应该如何设置对照组？需要。不同的温度之间或需要。不同的温度之间或pHpH，就可以作为对照，就可以作为对照 这种对照称为相互对照。这种对照称为相互对照。问问3 3A A同学将哪个因素作为变量，控制哪些因素不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？变？为什么要作这样的处理？B B同学呢？同学呢？ A A同学：变量：温度（或同学：变量：温度（或pHpH） 不变：苹果泥、果胶酶用量，反应、过滤时间等。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。只有保证一个变量，实验结果才能说明问题。B

23、B同学：对于变量的控制应该与同学：对于变量的控制应该与A A相同相同 但观察因变量的角度不同。但观察因变量的角度不同。问问4 4想一想，为什么能够通过测定滤出的苹果想一想，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？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。胶酶的催化分解果胶的能力。 下面是某研究性学习小组同学在下面是某研究性学习小组同学在“探究果胶酶催化果探究果胶酶催化果胶水解的适宜胶水解的

24、适宜pH”pH”的课题过程中遇到的问题。的课题过程中遇到的问题。 （1 1）本课题实验步骤中，在完成）本课题实验步骤中，在完成“试管中分别加入苹试管中分别加入苹果泥（假定果泥（假定pHpH的改变对苹果泥成分无影响）和果胶酶溶液的改变对苹果泥成分无影响）和果胶酶溶液分组、编号分组、编号”之后，有下面两种操作：之后，有下面两种操作：方法一：将试管中的果胶酶溶液和苹果泥相混合，方法一：将试管中的果胶酶溶液和苹果泥相混合，再把混合液的再把混合液的pHpH分别调至分别调至4 4、5 5、610610。方法二：将试管中果胶酶溶液和苹果泥的方法二：将试管中果胶酶溶液和苹果泥的pHpH分别调分别调到到4 4、

25、5 5、610610，再把，再把pHpH相等的果胶酶溶液和苹果泥相相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。请问哪一种方法更为科学，并说明理由？混合。请问哪一种方法更为科学，并说明理由？ 方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始达到实验预设的始达到实验预设的pHpH（或（或“方法一的操作会在达方法一的操作会在达到预定到预定pHpH之前就发生了酶的催化反应之前就发生了酶的催化反应”）。）。 （2 2）如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件）如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，当横坐标表示下，当横坐标表示pHpH，纵坐标表示，纵坐标表示 ，该实验操作和

26、记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的该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：了解，在下图中选择一个最可能是实验结果的曲线图： 。若实验所获得的最适宜若实验所获得的最适宜pH=mpH=m，请你在所选的曲线图中，请你在所选的曲线图中标出标出“m m”点的位置。点的位置。果胶分解速率果胶分解速率甲甲实验设计实验设计（1-21-2）探究）探究pHpH对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响若实验所获得的最适宜若实验所获得的最适宜pH=mpH=m，请你在所选的曲线图中标出，请你在所选的曲线图中标出“m m”点的位置。点的位置。（“mm”点的位置如右

27、图所示，点的位置如右图所示，mm点标在曲线上的不给分点标在曲线上的不给分）实验设计实验设计（1-21-2）探究）探究pHpH对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响（三）探究果胶酶的用量（三）探究果胶酶的用量1 1、实验原理：、实验原理：在一定的范围内在一定的范围内，随着酶浓度，随着酶浓度的增加，果汁的体积增加；当酶浓度达到某一的增加，果汁的体积增加；当酶浓度达到某一数值后，在增加酶的用量，果汁的体积不再改数值后，在增加酶的用量，果汁的体积不再改变，此值即是变，此值即是酶的最适用量酶的最适用量。自变量：自变量：果胶酶的量果胶酶的量因变量：因变量：果汁的体积果汁的体积思考：该实验中，如何设置酶用量思考：该实验中，如何设置酶用量的梯度？的梯度？不同浓度相同体积的果胶