果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用

1、一、課題背景。1.制作果汁要解決兩個主要問題：一是果肉的出汁率低，耗時長。二是榨取的果汁渾濁、黏度高，容易發(fā)生深沉。2.解決辦法：果膠酶、纖維素酶。二、基礎(chǔ)知識二、基礎(chǔ)知識酶的基礎(chǔ)知識酶的基礎(chǔ)知識回憶回憶-回答：回答： （1 1）酶的概念）酶的概念 （2 2）酶的化學(xué)本質(zhì)，基本組成單位）酶的化學(xué)本質(zhì)，基本組成單位 （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、酶的概念 酶是酶是活細(xì)胞活細(xì)胞所產(chǎn)生的具有所產(chǎn)生的具有生物催化生物催化作用作用的一類特殊的的一類特殊的有機物有機物；蛋白質(zhì)（蛋白質(zhì)（大大多數(shù)）或多數(shù)）或RNARNA；基本組成單位：氨基酸或核糖核苷

2、酸基本組成單位：氨基酸或核糖核苷酸酶能酶能降低降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，從而化學(xué)反應(yīng)的活化能，從而使反應(yīng)能夠迅速的進行。在各種化使反應(yīng)能夠迅速的進行。在各種化學(xué)反應(yīng)中起學(xué)反應(yīng)中起催化催化作用作用2 2、酶的本質(zhì)、酶的本質(zhì)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）專一性）專一性（3 3）需要適宜的條件）需要適宜的條件閱讀閱讀課本課本P42P42的內(nèi)容，的內(nèi)容，回答回答以下問題：以下問題： （1 1）細(xì)胞壁的組成成分？）細(xì)胞壁的組成成分？ （2 2）果膠的單體是什么？）果膠的單體是什么？ （3 3）果膠酶的作用？）果膠酶的作用？1.1.果膠果膠是植物是植物細(xì)

3、胞壁以及胞間層細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成分之一，的主要組成成分之一，它是由它是由半乳糖醛酸半乳糖醛酸聚合而成的一種聚合而成的一種高分子化合物高分子化合物，不溶于水。不溶于水。思考：思考： 要破壞植物的細(xì)胞壁，你有什么方法？要破壞植物的細(xì)胞壁，你有什么方法？ （一）果膠酶的作用（一）果膠酶的作用2 2、果膠對果汁制作的影響：、果膠對果汁制作的影響：是分解果膠的一類酶的總稱，是分解果膠的一類酶的總稱，包括包括半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶等。等。影響影響果汁的果汁的出汁率出汁率，還會，還會使果汁渾濁使果汁渾濁。（一）果膠酶的作用（一）果膠酶的作用3 3、果膠

4、酶：、果膠酶：4 4、果膠酶在果汁制作中的作用、果膠酶在果汁制作中的作用 分解果膠，瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層；分解果膠，瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層； 使果膠水解為半乳糖醛酸。使果膠水解為半乳糖醛酸。 提高水果的出汁率，并使果汁變得澄清。提高水果的出汁率，并使果汁變得澄清。1 1、果膠、果膠1 1、酶的活性、酶的活性2 2、酶催化能力高低的衡量標(biāo)準(zhǔn)、酶催化能力高低的衡量標(biāo)準(zhǔn)指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。 在一定的條件下，酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的在一定的條件下，酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度反應(yīng)速度來表示。來表示。 酶反應(yīng)速度用單位時間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物酶反應(yīng)速度用單位

5、時間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的的減少量減少量或產(chǎn)物的或產(chǎn)物的增加量增加量來表示。來表示。（二）酶的活性與影響酶活性的因素二）酶的活性與影響酶活性的因素3 3、影響酶活性的因素：、影響酶活性的因素：溫度（溫度（45504550度）度） pH pH： 3.06.0。酶的抑制劑：酶的抑制劑：Fe3、Ca2、Zn2等金屬離子對果膠等金屬離子對果膠酶有抑制作用。酶有抑制作用。1 1、分別用、分別用0 00 0C C和和1001000 0C C的溫度處理某種酶后，酶都的溫度處理某種酶后，酶都沒有活性，但（沒有活性，但（ ） A A、經(jīng)過、經(jīng)過0 00 0C C處理的酶活性能夠恢復(fù)處理的酶活性能夠恢復(fù) B B、

6、經(jīng)過、經(jīng)過1001000 0C C處理的酶活性能夠恢復(fù)處理的酶活性能夠恢復(fù) C C、經(jīng)過、經(jīng)過0 00 0C C處理的酶的空間結(jié)構(gòu)遭破壞處理的酶的空間結(jié)構(gòu)遭破壞 D D、經(jīng)過、經(jīng)過1001000 0C C處理的酶被水解成了氨基酸處理的酶被水解成了氨基酸2 2、將乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和、將乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和適量的水混合裝入一個容器內(nèi)，調(diào)整適量的水混合裝入一個容器內(nèi)，調(diào)整pHpH至至2.02.0，保，保存于存于37370 0C C的水浴鍋內(nèi)。過一段時間后，容器內(nèi)剩余的水浴鍋內(nèi)。過一段時間后，容器內(nèi)剩余的物質(zhì)是（的物質(zhì)是（ ）提示：提示：唾液淀粉酶最適唾液淀粉酶最

7、適pHpH6.86.8，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識（二）酶的活性與影響酶活性的因素二）酶的活性與影響酶活性的因素1 1、酶的生產(chǎn)、酶的生產(chǎn)提取法：提取法：采用各種技術(shù)，直接從動物或微生物的采用各種技術(shù)，直接從動物或微生物的細(xì)胞或組織中將酶提取出來（在原料充分的地區(qū)得細(xì)胞或組織中將酶提取出來（在原料充分的地區(qū)得以應(yīng)用）。以應(yīng)用）。發(fā)酵法：發(fā)酵法：通過微生物發(fā)酵來獲得人們所需的酶通過微生物發(fā)酵來獲得人們所需的酶（2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代以來生產(chǎn)酶的主要方法），如用年代以來生產(chǎn)酶的主要方法），如用曲霉、青霉曲霉、青霉等微生物發(fā)酵生產(chǎn)果膠酶。等微生物發(fā)酵生產(chǎn)果膠酶?；瘜W(xué)

8、合成法：化學(xué)合成法： 成本比較高，只能合成已知結(jié)構(gòu)成本比較高，只能合成已知結(jié)構(gòu)的酶。的酶。（三）控制酶的用量（三）控制酶的用量 為了果膠酶得到充分的利用，節(jié)約成本，需要為了果膠酶得到充分的利用，節(jié)約成本，需要控制好酶的用量?？刂坪妹傅挠昧?。 果膠酶的活性受溫度影響。處于最適溫度時，果膠酶的活性受溫度影響。處于最適溫度時，活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小成正比。的活性大小成正比。1.1.實驗原理實驗原理2.2.實驗操作流程實驗操作流程你能設(shè)計嗎？你能設(shè)計嗎？ 三、實驗設(shè)計三、實驗設(shè)計（資料一）探究溫度對果膠酶活性的影響（資料一）探

9、究溫度對果膠酶活性的影響思考：思考：1 1、你打算設(shè)置多少個溫度值？、你打算設(shè)置多少個溫度值？2 2、你如何得到蘋果泥？、你如何得到蘋果泥？3 3、你怎樣保證在任一溫度裝置中蘋果泥和果膠酶及混合、你怎樣保證在任一溫度裝置中蘋果泥和果膠酶及混合后溫度的一至？后溫度的一至？4 4、你依據(jù)什么來判定果膠酶的活性大小的大小？、你依據(jù)什么來判定果膠酶的活性大小的大??？攪拌器攪拌制成蘋果泥攪拌器攪拌制成蘋果泥均分均分 裝入裝入9 9支試管支試管果膠酶水溶液果膠酶水溶液等等 量量9 9支試管支試管各取一支分各取一支分9 9組分別放入組分別放入30300 0C C、35350 0C C、40400 0C C、

10、45450 0C C、50500 0C C、55550 0C C、60600 0C C、65650 0C C和和70700 0C C的恒溫水箱中恒溫加熱的恒溫水箱中恒溫加熱試管內(nèi)溫度穩(wěn)定后，將果膠酶加入相同溫度的蘋果泥內(nèi)試管內(nèi)溫度穩(wěn)定后，將果膠酶加入相同溫度的蘋果泥內(nèi)恒溫保持恒溫保持1010分鐘分鐘過濾果汁，用量筒測量果汁的量，填入表格過濾果汁，用量筒測量果汁的量，填入表格探究溫度對果膠酶活性的影響探究溫度對果膠酶活性的影響 將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理，將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理，可以保證底物和酶在混合時的可以保證底物和酶在混合時的溫度是相同溫度是相同的，避的，避免

11、了果泥和果膠酶混合時影響混合物的溫度，從免了果泥和果膠酶混合時影響混合物的溫度，從而影響果膠酶活性的問題。而影響果膠酶活性的問題。問問1 1：為什么在混合蘋果泥和果膠酶之前，要將果泥和果為什么在混合蘋果泥和果膠酶之前，要將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理？膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理？探究溫度對果膠酶活性的影響探究溫度對果膠酶活性的影響工業(yè)生產(chǎn)果汁時，常常利用果膠酶破除果肉細(xì)胞壁以提高出果汁率，工業(yè)生產(chǎn)果汁時，常常利用果膠酶破除果肉細(xì)胞壁以提高出果汁率，為研究溫度對果膠酶活性的影響某學(xué)生設(shè)計了如下實驗：為研究溫度對果膠酶活性的影響某學(xué)生設(shè)計了如下實驗：10102020303040405

12、0506060707080808 81313151525251515121211111010將果膠酶與蘋果泥分裝于不同試管，在將果膠酶與蘋果泥分裝于不同試管，在1010水浴中恒溫處理水浴中恒溫處理1010分分鐘（如圖鐘（如圖A A）將步驟將步驟處理后的果膠酶和蘋果泥混合，再次在處理后的果膠酶和蘋果泥混合，再次在1010水浴中恒溫水浴中恒溫處理處理1010分鐘（如圖分鐘（如圖B B）將步驟將步驟處理后的混合物過濾，收集濾液，測量果汁量處理后的混合物過濾，收集濾液，測量果汁量( (如圖如圖C.C.不同溫度條件下重復(fù)以上實驗步驟，并記錄果汁量，結(jié)果如下表不同溫度條件下重復(fù)以上實驗步驟，并記錄果汁量，

13、結(jié)果如下表探究溫度對果膠酶活性的影響探究溫度對果膠酶活性的影響使得酶與果泥處于同一溫度條件下。使得酶與果泥處于同一溫度條件下。探究溫度對果膠酶活性的影響探究溫度對果膠酶活性的影響實驗設(shè)計實驗設(shè)計 果膠酶的活性受果膠酶的活性受pHpH影響，處于最適影響，處于最適pHpH，酶的活性最高，高于或低于此值活性均下降。酶的活性最高，高于或低于此值活性均下降。果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小成正比。性大小成正比。2 2、實驗操作流程、實驗操作流程 請你設(shè)計。請你設(shè)計。 2.探究探究pHpH對果膠酶活性的影響對果膠酶活性的影響問問2在探究溫度或在探究溫度或p

14、H的影響時，是否需要設(shè)置對照？如的影響時，是否需要設(shè)置對照？如果需要，又應(yīng)該如何設(shè)置？為什么？果需要，又應(yīng)該如何設(shè)置？為什么？ 果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì)，小分子物質(zhì)可以通果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì)，小分子物質(zhì)可以通過濾紙，因此蘋果汁的體積大小反應(yīng)了果膠酶的催化分解過濾紙，因此蘋果汁的體積大小反應(yīng)了果膠酶的催化分解果膠的能力。在不同的溫度和果膠的能力。在不同的溫度和pHpH下，果膠酶的活性越大，下，果膠酶的活性越大，蘋果汁的體積就越大。蘋果汁的體積就越大。4 4想一想想一想: : 為什么能夠通過測定濾出的蘋果汁的體積大為什么能夠通過測定濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶活性的高低？小來判斷

15、果膠酶活性的高低？提示：溫度是變量，應(yīng)控制果泥量、果膠酶的濃度和提示：溫度是變量，應(yīng)控制果泥量、果膠酶的濃度和用量、水浴時間和混合物的用量、水浴時間和混合物的pHpH等所有其他條件不變。只有等所有其他條件不變。只有這樣才能保證只有溫度一個變量對果膠酶的活性產(chǎn)生影響。這樣才能保證只有溫度一個變量對果膠酶的活性產(chǎn)生影響。間間5 5當(dāng)探究溫度對果膠酶活性的影響時，哪個因素是變當(dāng)探究溫度對果膠酶活性的影響時，哪個因素是變量，哪些因素應(yīng)該保持不變？量，哪些因素應(yīng)該保持不變？果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要成分之一。果膠酶能果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要成分之一。果膠酶能夠分解果膠，從而分解植物的細(xì)胞壁

16、及胞間層。在果汁生夠分解果膠，從而分解植物的細(xì)胞壁及胞間層。在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以提高果汁的澄清度。下面是某研究性產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以提高果汁的澄清度。下面是某研究性學(xué)習(xí)小組同學(xué)在學(xué)習(xí)小組同學(xué)在“探究果膠酶催化果膠水解的適宜探究果膠酶催化果膠水解的適宜pH”pH”的的課題過程中遇到的問題。課題過程中遇到的問題。 （1 1）本課題實驗步驟中，在完成）本課題實驗步驟中，在完成“燒杯中分別加入蘋燒杯中分別加入蘋果泥（假定果泥（假定pHpH的改變對蘋果泥成分無影響），試管中分別的改變對蘋果泥成分無影響），試管中分別注入果膠酶溶液、編號、編組注入果膠酶溶液、編號、編組”之后，有下面兩種操作：之后，有下

17、面兩種操作：方法一：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥方法一：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥相混合，再把混合液的相混合，再把混合液的pHpH分別調(diào)至分別調(diào)至4 4、5 5、610610。方法二：將試管中果膠酶溶液和燒杯中蘋果泥的方法二：將試管中果膠酶溶液和燒杯中蘋果泥的pHpH分別調(diào)到分別調(diào)到4 4、5 5、610610，再把，再把pHpH相等的果膠酶溶液和蘋相等的果膠酶溶液和蘋果泥相混合。果泥相混合。請問哪一種方法更為科學(xué)，并說明理由？請問哪一種方法更為科學(xué)，并說明理由？請問哪一種方法更為科學(xué)，并說明理由？請問哪一種方法更為科學(xué)，并說明理由？方法二的操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開方法

18、二的操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始達到實驗預(yù)設(shè)的始達到實驗預(yù)設(shè)的pHpH（或（或“方法一的操作會在達方法一的操作會在達到預(yù)定到預(yù)定pHpH之前就發(fā)生了酶的催化反應(yīng)之前就發(fā)生了酶的催化反應(yīng)”）。）。（2 2）實驗步驟中有玻璃棒攪拌的操作，其目的是）實驗步驟中有玻璃棒攪拌的操作，其目的是使什么？使什么？ 酶和反應(yīng)物（果膠）充分地接觸以減少實驗誤差酶和反應(yīng)物（果膠）充分地接觸以減少實驗誤差實驗設(shè)計實驗設(shè)計（1-21-2）探究）探究pHpH對果膠酶活性的影響對果膠酶活性的影響 （3 3）如果用曲線圖的方式記錄實驗結(jié)果，在現(xiàn)有的條件）如果用曲線圖的方式記錄實驗結(jié)果，在現(xiàn)有的條件下，當(dāng)橫坐標(biāo)表示下，當(dāng)橫坐標(biāo)表示pHpH，縱坐標(biāo)表示，縱坐標(biāo)表示 ，該實驗操作和記錄是比較切實可行的。根據(jù)你對酶特性的該實驗操作和記錄是比較切實可行的。根據(jù)你對酶特性的了解，在下圖中選擇一個最可能是實驗結(jié)果的曲線了解，在下圖中選擇一個最可能是實驗結(jié)果的曲線圖：圖： 。若實驗所獲得的最適