生物选修-果胶酶在果汁生产中的作用.ppt

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1、专题专题4 酶的研究与应用酶的研究与应用课题课题1 1 果胶酶在果汁果胶酶在果汁 生产中的作用生产中的作用 课题目标：课题目标：1、简述果胶酶的作用、简述果胶酶的作用,检测果胶酶的活性；检测果胶酶的活性；2、探究温度和、探究温度和pH对果胶酶活性的影响以及果对果胶酶活性的影响以及果胶酶的最适用量。胶酶的最适用量。课题重点：课题重点：温度和温度和pH对果胶酶活性的影响。对果胶酶活性的影响。课题难点：课题难点：果胶酶的最适用量。果胶酶的最适用量。(一一)细胞壁的结构及作用：细胞壁的结构及作用：作用是什么？作用是什么？特点？特点？结构组成？结构组成？保护植物细胞；支撑植物细胞保护植物细胞；支撑植物细

2、胞弹性小；全透性弹性小；全透性纤维素、纤维素、果胶果胶基础知识基础知识(一一)果胶酶的作用果胶酶的作用1 1、果胶、果胶:植物细胞壁及胞间层的主要成分之一，植物细胞壁及胞间层的主要成分之一，是由是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，它在它在植物细胞间层和初生壁中植物细胞间层和初生壁中与纤维素结合在与纤维素结合在一起，是重要的黏合和支撑物质。新鲜水果、一起，是重要的黏合和支撑物质。新鲜水果、根、叶和绿茎中特别丰富。根、叶和绿茎中特别丰富。果胶本身不溶于水果胶本身不溶于水，但由于含有亲水基团，果但由于含有亲水基团，果胶与水有强大结合力，是有力的凝胶化胶与水有

3、强大结合力，是有力的凝胶化剂。2 2、果胶酶：指分解果胶质的、果胶酶：指分解果胶质的多种酶的总称多种酶的总称。成分成分:作用作用:能够能够分解果胶分解果胶，瓦解瓦解植物的细胞壁及胞间层。植物的细胞壁及胞间层。使榨取果汁变的更容易。而果胶使榨取果汁变的更容易。而果胶分解成分解成可溶性可溶性的半乳糖醛酸的半乳糖醛酸，也使得浑浊的果汁，也使得浑浊的果汁变澄清变澄清。包括包括多聚半乳糖醛酸酶多聚半乳糖醛酸酶，果胶分解酶果胶分解酶和和果胶酯酶果胶酯酶等。等。【巩固【巩固1】下下列关于果胶列关于果胶酶酶的叙述，正确的是的叙述，正确的是()。A果果胶胶酶酶包包括括多多聚聚半半乳乳糖糖醛醛酸酸酶酶、果果胶胶分

4、分解解酶酶、果果胶胶酯酯酶酶等等B果胶果胶酶酶的化学成分的化学成分为为固醇固醇C果胶果胶酶酶的催化作用不受温度影响的催化作用不受温度影响D果胶果胶酶酶可以催化多种化学反可以催化多种化学反应应解解析析果果胶胶酶酶同同其其他他大大多多数数酶酶一一样样，其其主主要要成成分分是是蛋蛋白白质质，其其催催化化作作用用受受温温度度和和pH等等因因素素的的影影响响，果果胶胶酶酶只能催化果胶的分解。只能催化果胶的分解。答案答案A2.2.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 指酶催化一定化学反应的能力。酶反指酶催化一定化学反应的能力。酶反应速度用应速度用单位时间单位时间内内单位体积单位体积中中反应

5、物反应物的减少量的减少量或或生成物的增加量生成物的增加量来表示来表示.(1)(1)酶的活性酶的活性(2)(2)影响酶活性的因素影响酶活性的因素 a.a.温度温度b.pHb.pH C.酶的抑制剂酶的抑制剂.果胶酶的用量果胶酶的用量生产果汁时生产果汁时,为了使果胶酶得到充分的利用为了使果胶酶得到充分的利用,节节约成本约成本,需要控制好酶的用量。需要控制好酶的用量。实验设计1、设计实验方案；、设计实验方案；2、动手实验；、动手实验；3、记录实验结果；、记录实验结果；4、得出结论、得出结论温度和温度和PH对唾液淀粉酶活性的影响对唾液淀粉酶活性的影响在一恒定的在一恒定的温度温度下通过下通过设置设置PH梯

6、度梯度来确定来确定酶酶催化反应催化反应的最适的最适PH，然后在一恒定的，然后在一恒定的PH下，设置下，设置温度梯度温度梯度来来确定最适温度。确定最适温度。资料一：探究温度和资料一：探究温度和pH对酶活性的影响对酶活性的影响（一）温度对果胶酶活性的影响（一）温度对果胶酶活性的影响原理：原理：在一在一恒定恒定PH下通过下通过设置温度梯度设置温度梯度来确来确定酶催化反应的最适温度。定酶催化反应的最适温度。流程示意图：流程示意图：搅拌器搅拌制成苹果搅拌器搅拌制成苹果泥泥均分均分装入装入等量等量果胶酶水溶液果胶酶水溶液9支试管支试管9支试管支试管各取一支分各取一支分9组分别放入组分别放入30，35，40

7、，45，50，55，60，65，70的恒温水箱中恒温加热的恒温水箱中恒温加热待试管内温度稳定后，将果胶酶加入相待试管内温度稳定后，将果胶酶加入相同温度的苹果泥内恒温保持同温度的苹果泥内恒温保持10分钟分钟过滤果汁，用量筒测量果汁的量过滤果汁，用量筒测量果汁的量 做好记录做好记录注意事项注意事项：1与其他工业用酶基本相同，果胶酶的适宜温度范围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，可以选用也比较宽泛，因此，可以选用10 作为作为温度梯度温度梯度，设，设置的具体温度为置的具体温度为10、20、30、40、50 和和60 等，也可以尝试以等，也可以尝试以5 作为温度梯度。作为温

8、度梯度。2苹果、橙子和葡萄等水果都可以作为反应物，水果苹果、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的苹果加水100200 mL的比例进行搅拌，获得稀的苹的比例进行搅拌，获得稀的苹果泥。果泥。记录表格：记录表格：（二）（二）PH对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响原理：原理：在一在一恒定温度恒定温度下通过下通过设置设置PHPH梯度梯度来确来确定酶催化反应的最适定酶催化反应的最适PHPH。3果泥的用量可以采用果泥的用量可以采用5 mL左右，果胶酶的用量可左右，果胶酶的用量可采用质量浓度为采用质

9、量浓度为2%的果胶酶溶液的果胶酶溶液2 mL。4水浴时间可以为水浴时间可以为2030 min。5过滤果汁时，漏斗中应放置滤纸。过滤果汁时，漏斗中应放置滤纸。6探究探究pH对果胶酶活性的影响，对果胶酶活性的影响，只须将温度梯度改只须将温度梯度改成成pH梯度，并选定一个适宜的温度进行水浴加热梯度，并选定一个适宜的温度进行水浴加热。反。反应液中的应液中的pH可以通过体积分数为可以通过体积分数为0.1%的氢氧化钠或的氢氧化钠或盐酸溶液进行调节。盐酸溶液进行调节。流程示意图：流程示意图：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等量等量果胶酶水溶液果胶酶水溶液5支试管支试管恒温水浴保温恒温

10、水浴保温5支试管支试管恒温水浴保温恒温水浴保温各取一支分各取一支分5组组分分别调节别调节PH为为5.0，6.0，7.0，8.0，9.0（可用可用0.1%的的NaOH溶液和稀盐酸进行调节溶液和稀盐酸进行调节）待试管内温度稳定后，将果胶酶加入相同待试管内温度稳定后，将果胶酶加入相同PH的苹果泥内恒温保持的苹果泥内恒温保持10分钟分钟过滤果汁，用量筒测量果汁的量做好记录过滤果汁，用量筒测量果汁的量做好记录(资料二资料二)探究果胶酶的用量探究果胶酶的用量 探究果胶酶的用量是建立在探究最适温探究果胶酶的用量是建立在探究最适温度和度和pHpH对果胶酶活性影响的基础之上的。对果胶酶活性影响的基础之上的。此时

11、，研究的变量是此时，研究的变量是 ，其他因素，其他因素都应都应 。果胶酶的用量果胶酶的用量保持不变保持不变当酶的用量增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤当酶的用量增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁的体积不在改变，则说明酶的用量已经足够，到的果汁的体积不在改变，则说明酶的用量已经足够，那么这个值就是酶的最适量。例如：那么这个值就是酶的最适量。例如：资料二资料二 探究果胶酶的用量探究果胶酶的用量两种设计方案：两种设计方案：自变量自变量的控制：第一种可采用的控制：第一种可采用同浓度不同浓度不同体积同体积的果胶酶溶液；第二种可采用的果胶酶溶液；第二种可采用同体积同体积不同浓度不同浓度的果胶酶

12、溶液设计对照实验，其他的果胶酶溶液设计对照实验，其他无关变量保持一致。无关变量保持一致。实验流程：实验流程：1.准确称取纯的果胶酶准确称取纯的果胶酶1,2,3,4,5,6,7,8,9(mg)配制成相等体积的酶的水溶液，取等量放入配制成相等体积的酶的水溶液，取等量放入9支试管中，依次编号支试管中，依次编号19号。号。2.制取苹果泥制取苹果泥45克，分别等量装入克，分别等量装入9支试管，依次支试管，依次编号为编号为19号。号。3.一段时间后将不同浓度的果胶酶分别迅速与各一段时间后将不同浓度的果胶酶分别迅速与各试管的苹果泥混合，放入恒温水箱中。试管的苹果泥混合，放入恒温水箱中。4.不断搅拌，约不断搅

13、拌，约20分钟后，过滤并测量果汁。分钟后，过滤并测量果汁。看视频看视频【巩固【巩固2】下下表是某同学探究温度表是某同学探究温度对对果胶果胶酶酶活性影响的活性影响的实验结实验结果。果。该结该结果不能果不能说说明明()。A.温度影响果胶温度影响果胶酶酶的活性的活性B40 与与60 时时酶酶的活性相等的活性相等C50 是是该该酶酶的最适温度的最适温度D若温度从若温度从10 升高到升高到40，酶酶的活性将逐的活性将逐渐渐增增强强C旁栏思考题旁栏思考题1为为什什么么在在混混合合苹苹果果泥泥和和果果胶胶酶酶之之前前要要将将苹苹果泥和果胶果泥和果胶酶酶分装在不同的分装在不同的试试管中恒温管中恒温处处理？理？

14、确确保保在在酶酶和和底底物物混混合合前前分分别别达达到到预预设设的的温温度度，以排除温度差对实验结果的干扰。以排除温度差对实验结果的干扰。2在在探探究究温温度度和和pH的的影影响响时时，是是否否需需要要设设置置对对照？如果需要，又照？如果需要，又应该应该如何如何设设置，置，为为什么？什么？本本实实验验中中有有对对照照实实验验，不不需需额额外外设设置置，因因为为不不同同温温度度和和pH梯梯度度之之间间就就可可以以作作为为对对照照，这这种种对对照称为相互对照。照称为相互对照。知识回顾知识回顾自变量与因变量及其之间的关系自变量与因变量及其之间的关系3A同同学学将将哪哪个个因因素素作作为为变变量量，控

15、控制制哪哪些些因因素不素不变变？为为什么要做什么要做这样这样的的处处理？理？B同学呢？同学呢？A同同学学将将温温度度或或pH作作为为变变量量，控控制制不不变变的的量量有有苹苹果果泥泥的的用用量量、果果胶胶酶酶的的用用量量、反反应应的的时时间间和和过过滤滤的的时时间间等等。只只有有在在实实验验中中保保证证一一个个自自变变量量，实实验验结结果果才才能能说说明明问问题题。B同同学学对对于于变变量量的的处处理理应应该与该与A同学相同，只是观察因变量的角度不同。同学相同，只是观察因变量的角度不同。4想想一一想想，为为什什么么能能够够通通过过测测定定滤滤出出的的苹苹果果汁的体汁的体积积大小来判断果胶大小来

16、判断果胶酶酶活性的高低？活性的高低？果果胶胶酶酶将将果果胶胶分分解解成成的的小小分分子子物物质质可可以以通通过过滤滤纸纸，因因此此苹苹果果汁汁的的体体积积大大小小反反映映了了果果胶胶酶酶催催化化分分解解果果胶胶的的能能力力。在在不不同同的的温温度度和和pH下下，果果胶胶酶酶的的活性越大，苹果汁的体积就越大。活性越大，苹果汁的体积就越大。5当当探探究究温温度度对对果果胶胶酶酶活活性性的的影影响响时时，哪哪个个因素是自因素是自变变量，哪些因素量，哪些因素应该应该保持不保持不变变？提提示示温温度度是是变变量量，应应控控制制果果泥泥量量、果果胶胶酶酶的的浓浓度度和和用用量量、水水浴浴时时间间、过过滤滤

17、时时间间和和pH等等所所有有其其他他条条件件不不变变。只只有有这这样样才才能能保保证证只只有有温温度度一一个变量对果胶酶的活性产生影响。个变量对果胶酶的活性产生影响。解解析析为为了了使使实实验验具具有有说说服服力力，对对照照实实验验的的设设计计要要控控制制单单一一变变量量，即即除除自自变变量量外外，其其他他可可能能影响实验结果的变量都应保持不变。影响实验结果的变量都应保持不变。练习练习解解析析大大规规模模生生产产比比实实验验室室制制备备考考虑虑的的因因素素要要多多，包包括括产产品品的的质质量量、生生产产效效率率、生生产产成成本本等等因因素，而实验室制备则主要强调实验的结果。素，而实验室制备则主

18、要强调实验的结果。答案答案大大规规模生模生产产与与实验实验室制室制备备的主要不同点的主要不同点是：是：有两次瞬有两次瞬间间高温高温灭灭菌。菌。酶酶处处理的理的时间时间相相对较长对较长。有离心分离步有离心分离步骤骤和和浓缩浓缩步步骤骤。小结：小结：1 果胶果胶存在存在果汁出汁率低果汁出汁率低果胶酶果胶酶半乳糖醛酸半乳糖醛酸果汁出汁率高，果汁澄清果汁出汁率高，果汁澄清2 探究果胶酶的活性探究果胶酶的活性 （1）温度对果胶酶活性的影响）温度对果胶酶活性的影响 （2）PH对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响3 探究果胶酶的最适用量探究果胶酶的最适用量 在最适用量前，酶量增加，催化速度加快。在最适用量前

19、，酶量增加，催化速度加快。在最适用量后，酶量增加，催化速度不变。在最适用量后，酶量增加，催化速度不变。影响果汁产量的因素：影响果汁产量的因素：温度、温度、pH、果胶酶的用量、酶催化反应的时间、果胶酶的用量、酶催化反应的时间、苹果泥的用量等。苹果泥的用量等。试用曲线图表示：试用曲线图表示：影响酶活性的因素影响酶活性的因素反反应应速速率率酶的浓度酶的浓度底物浓度底物浓度反反应应速速率率受酶浓度受酶浓度制约制约前提：底物足够多时前提：底物足够多时酶酶的的催催化化机机理理：与与底底物物相相结结合合影响酶催化反应速率的因素有温度、反应物浓度、酶的影响酶催化反应速率的因素有温度、反应物浓度、酶的浓度等浓度

20、等.右下图表示在最适温度下右下图表示在最适温度下,某种酶的催化反应速某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系率与反应物浓度之间的关系.有关说法正确的是（有关说法正确的是（）A A在在A A点增加反应物浓度点增加反应物浓度,反应速率将加快反应速率将加快 B B在在C C点增加反应物浓度点增加反应物浓度,反应速率将加快反应速率将加快 C C若在若在A A点提高反应温度点提高反应温度,反应速率会加快反应速率会加快 D D若在若在B B点增加酶的浓度点增加酶的浓度,反应速率会减慢反应速率会减慢A练习巩固练习巩固1、果胶酶能将植物组织内的果胶分解成、果胶酶能将植物组织内的果胶分解成A 透明果汁透明果汁

21、 B 半乳糖醛酸半乳糖醛酸C 丙酮酸丙酮酸 D 酶制剂酶制剂2、下列哪一项不是影响果胶酶活性的条件、下列哪一项不是影响果胶酶活性的条件A 温度温度 B pH C 酶的抑制剂酶的抑制剂 D 底物的浓度过高底物的浓度过高3、酶反应速度可用哪一项来表示、酶反应速度可用哪一项来表示A 单位时间内反应物的减少量单位时间内反应物的减少量B 单位时间内产物的增加量单位时间内产物的增加量C 单位体积内产物的增加量单位体积内产物的增加量D 单位时间内、单位体积内反应物的减少量或单位时间内、单位体积内反应物的减少量或生成物的增加量生成物的增加量4、果胶酶是是分解果胶的一类酶的总称，它不、果胶酶是是分解果胶的一类酶

22、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 果胶脂酶果胶脂酶5、在用果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶、在用果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶能充分地催化反应，应采取的措施是能充分地催化反应，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 用玻棒不时地搅拌反应混合物用玻棒不时地搅拌反应混合物4.（2003上海高考题）如图，纵轴为酶反应速度，横轴上海高考题）如图，纵轴为酶反应速度，横轴底物浓度，其中正确表示酶量增加一倍时，底物浓度底物浓度，其中正确表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速度的是（和反应速度的是（）A B C DB