果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用

專題4酶的研究和應(yīng)用

成都市樹德中學(xué)生物教研組果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用1.確定課題的教學(xué)目標(biāo)和重、難點(diǎn)。2.課時(shí)如何安排？3.如何指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？4.實(shí)驗(yàn)操作和過程管理如何進(jìn)行？5.課題成果如何評(píng)價(jià)？6.課題的延伸——與研究性學(xué)習(xí)相結(jié)合面臨的主要問題：一、課題的教學(xué)目標(biāo)和重、難點(diǎn)（一）課標(biāo)要求：1.具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)：嘗試?yán)妹富盍y(cè)定的一般原理和方法2.活動(dòng)建議：探究利用蘋果勻漿制成果汁的最佳條件，檢測(cè)果膠酶的活性，觀察果膠酶對(duì)果汁形成的作用，收集果膠酶其他方面利用的資料。（二）核心價(jià)值：

1.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。2.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。3.使學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)知識(shí)對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐的指導(dǎo)能力。

一、課題的教學(xué)目標(biāo)和重、難點(diǎn)年份及高考卷考查知識(shí)點(diǎn)2008、2009、2010、2011年江蘇，2008寧夏酶的應(yīng)用2009江蘇、2010年山東、2012上海酶的特性對(duì)照實(shí)驗(yàn)（三）高考考點(diǎn)

一、課題的教學(xué)目標(biāo)和重、難點(diǎn)答案ACD1．(2009·江蘇高考)加工橘子罐頭，采用酸堿處理脫去中果皮(橘絡(luò))，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重污染。目前使用酶解法去除橘絡(luò)，可減少污染。下列生長在特定環(huán)境中的4類微生物，可以大量產(chǎn)生所用酶的有(

)A．生長在麥麩上的黑曲霉B．生長在酸奶中的乳酸菌C．生長在棉籽殼上的平菇D．生長在木屑上的木霉2.（09江蘇卷）31．酶解法制備原生質(zhì)體的原理是利用酶溶液對(duì)細(xì)胞壁成分的降解作用。蝸牛酶液從蝸牛（以植物為食）消化腺中提??；果膠酶、纖維素酶從微生物中提取。為了研究不同酶液的酶解效果，某實(shí)驗(yàn)小組取無菌煙草幼葉，切成相同大小的小片，等量放入6支試管中，試劑用量和實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于下表。請(qǐng)回答有關(guān)問題。（1）實(shí)驗(yàn)過程中，需要輕搖試管，其目的是為了使細(xì)胞壁與酶充分接觸，提高酶解效果，使原生質(zhì)體從葉小片中游離出來，以便觀察懸浮液綠色的深淺。（2）從綠色的深淺可推測(cè)：蝸牛酶液酶解效果最好，原因是蝸牛酶液含有果膠酶和纖維素酶等多種酶。該實(shí)驗(yàn)中

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是空白對(duì)照組，其設(shè)置意義是

排除無關(guān)變量的干擾

。3.（10浙江自選模塊）某同學(xué)進(jìn)行蘋果汁制作實(shí)驗(yàn)，工藝如下圖所示。(1)圖中用的溶液浸泡蘋果的目的是消毒。黑曲霉提取液中含有的果膠酶可水解果膠，從而使果汁澄清。4.（12上海）在高溫淀粉酶運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)前，需對(duì)該酶的最佳溫度范圍進(jìn)行測(cè)定。圖中的曲線①表示酶在各種溫度下酶活性相對(duì)最高酶活性的百分比。將酶在不同溫度下保溫足夠長的時(shí)間，再在酶活性最高的溫度下測(cè)其殘余酶活性，由此得到的數(shù)據(jù)為酶的熱穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，即圖16中的曲線②。47．根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，判斷該酶使用的最佳溫度范圍是______。A．40℃一50℃B．50℃一60℃C．60℃一70℃D．70℃-80℃48．據(jù)圖判斷下列敘述錯(cuò)誤的是______。A．該酶只能在最佳溫度范圍內(nèi)測(cè)出活性B．曲線②35℃數(shù)據(jù)點(diǎn)是在80℃時(shí)測(cè)得的C．曲線①表明80℃是該酶活性最高的溫度D．曲線②表明該酶的熱穩(wěn)定性在70℃之后急劇下降CA

結(jié)合必修相關(guān)知識(shí)，以選擇題或?qū)嶒?yàn)分析題形式側(cè)重考查酶的應(yīng)用、酶的特性、對(duì)照實(shí)驗(yàn)原理等。（三）高考考點(diǎn)

一、課題的教學(xué)目標(biāo)和重、難點(diǎn)

1.學(xué)生應(yīng)該掌握測(cè)定酶活力的簡(jiǎn)單方法；2.學(xué)生能夠研究影響酶活性的因素3.學(xué)生能了解果膠酶的作用，能通過實(shí)驗(yàn)確定果膠酶的最適用量。

（四）教學(xué)目標(biāo)一、課題的教學(xué)目標(biāo)和重、難點(diǎn)二、課時(shí)安排課時(shí)

教學(xué)內(nèi)容補(bǔ)充說明第一課時(shí)引入課題，講解基礎(chǔ)知識(shí)。學(xué)生分組制定探究方案。第二課時(shí)前教師可以和各組學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)方案。第三、四課時(shí)實(shí)驗(yàn)過程中，教師關(guān)注實(shí)驗(yàn)操作過程的細(xì)節(jié)問題。第二課時(shí)交流實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案第三課時(shí)學(xué)生分組完成溫度或pH對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。第四課時(shí)學(xué)生分組完成對(duì)酶的最適用量探究的實(shí)驗(yàn)（或其他），完成課題報(bào)告。三、指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1、與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有關(guān)的教材基礎(chǔ)知識(shí)

（1）果膠酶的作用及其來源①果膠：由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物，不溶于水。

②果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱，包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。

作用：果膠酶能夠分解果膠，瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層，使榨取果汁變得更容易，而果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸，也使得渾濁的果汁變得澄清。（2）酶的活性與影響酶活性的因素①酶活性的定義②果膠酶活性的表示方法本課題中通過測(cè)定濾出的果汁的體積大小來判斷果膠酶活性的高低。（3）果膠酶的最適用量為什么要控制好酶的用量？③影響酶活性的因素2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)⑴設(shè)計(jì)原則：⑵確定自變量影響果汁出汁率的主要因素：

對(duì)照原則和等量原則。通過設(shè)置梯度手段探究。

溫度、pH值、果膠酶的用量、

（定量分析、確定實(shí)驗(yàn)程序）水果種類、水果泥的用量、酶作用反應(yīng)的時(shí)間、過濾的方法、時(shí)間等。⑶實(shí)驗(yàn)的可操作性⑷實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告的要求例：實(shí)驗(yàn)1探究溫度對(duì)酶活性的影響

1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案學(xué)生必須考慮的具體問題確定溫度梯度確定控制溫度的方法和措施確定水果種類確定制備果汁的方法確定果膠酶的用量2．實(shí)驗(yàn)流程：制備水果泥配制果膠酶將水果泥與果膠酶分別在同一溫度的水浴中保溫將相同溫度下保溫的水果泥和果膠酶混合保溫過濾出果汁記錄果汁量改變溫度后重復(fù)實(shí)驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)①實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：特別提示：如果用恒溫水浴箱，則可以不使用酒精燈、石棉網(wǎng)燒杯、量筒、試管、漏斗、溫度計(jì)、玻璃棒、濾紙、滴管、三角架、酒精燈、石棉網(wǎng)四、實(shí)驗(yàn)操作及過程管理榨汁機(jī)電子天平、恒溫水浴箱

②實(shí)驗(yàn)試劑或藥品：果膠酶

用量：

質(zhì)量百分比濃度為1～2%的果膠酶溶液1mL。

③確定水果種類效果較好的實(shí)驗(yàn)材料：蘋果、橙子、梨

④水果泥（水果勻漿）的制作蘋果、橙子等水果，不用去皮，但要去籽。

特別提示：用蘋果、橙子為原材料，如果只加少量的水進(jìn)行攪拌，獲得稠的果泥；還可按水果：水=1:3的質(zhì)量比進(jìn)行攪拌，獲得稀的果泥；

如用西瓜或番茄為原料，應(yīng)按水果：水=1:1的質(zhì)量比進(jìn)行攪拌，獲得稀的果泥

枇杷梨西紅柿（只加入少量水制成的果泥）

橙子蘋果

（只加入少量水制成的果泥）

蘋果梨西紅柿橙子按水果：水=1:3的質(zhì)量比進(jìn)行攪拌，獲得稀的果泥

⑤水果泥的用量可以采用5g(約為5mL)左右

⑥水浴保溫（1）將水果泥和果膠酶分裝在不同的燒杯或試管中恒溫處理為5分鐘，即可達(dá)到所需反應(yīng)溫度（2）兩者混合后恒溫水浴時(shí)間20min，即可接近最大果汁產(chǎn)量。特別提示：除了可用恒溫水浴鍋，也可以如右圖這樣用冰水或熱水勾兌保溫

⑦果汁過濾（1）可用濾紙，但過濾所需時(shí)間長，濾液較少；（2）也可用一層紗布，但果汁澄清度較差。特別提示：此時(shí)提醒學(xué)生充分過濾，并防止果汁灑出。橙子梨蘋果番茄西瓜過濾后獲得的果汁

⑧記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用量筒測(cè)量濾出的果汁，精確到0.1mL，記錄到表格中。實(shí)驗(yàn)2：研究pH與酶活性的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)步驟：pH值2.03.04.05.06.07.08.09.010.0果汁量(mL)一只試管放入5g（約5mL）水果泥，編號(hào)A；另一只試管放入

1mL果膠酶，編號(hào)Bb.將A、B試管分別加入同一pH值的緩沖液1mLc.兩只試管放入同一個(gè)保溫裝置，40℃水浴保溫5分鐘e.過濾出果汁，用量筒測(cè)量果汁量，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。f.改變pH值后重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表格如下：d.將A、B試管中水果泥和果膠酶混合，再40℃水浴保溫20分鐘如果要確定最適pH值：反應(yīng)液中的pH最好通過PH緩沖溶液進(jìn)行控制；也可以用0.1M的氫氧化鈉或鹽酸溶液對(duì)水果泥進(jìn)行調(diào)節(jié)（用pH計(jì)測(cè)定，或用試紙測(cè)定）。特別提示：水果泥本身呈弱酸性，蘋果泥的pH值約為5.5~6.0

如果僅僅探究pH對(duì)果膠酶活性的影響：

通過0.1M的氫氧化鈉或鹽酸溶液設(shè)置pH梯度，即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。附：主要試劑的配制1.0.1M鹽酸

36％HCl0.84ml加水至100ml2.

0.1MNaOH2gNaOH+500ml蒸餾水3.

1N醋酸鈉(82g/L)

8.2g+H2O100ml4．1N鹽酸(84ml/L)36%的HCl42ml加水至500ml5.0.2M磷酸氫二鈉（71.6g/L）

7.16gNa2HPO4·12H2O加水至100ml6.檸檬酸0.1M(19.2g/L)1.92g檸檬酸+H2O100ml7.0.1M硼砂四硼酸鈉(Na2B4O7·10H2O)1.905g+50ml0.1MHCl8.0.1NNaOH

取4gNaOH加水至1000ml9.0.15N磷酸氫二鈉（Na2HPO4·12H2O）53.7g/L

5.37gNa2HPO4·12H2O+H2O100ml

pH1：50ml1NNaAc中加入1NHCl70ml,再加水至250mlpH2：50ml1NNaAc中加入1NHCl52.5ml,再加水至250ml緩沖液pH3：50ml1NNaAc中加入1NHCl48.5ml,再加水至250mlpH4：50ml1NNaAc中加入1NHCl40ml,再加水至250mlpH5：50ml1NNaAc中加入1NHCl15ml,再加水至250mlPH3：0.2MNa2HPO44.11ml+0.1M檸檬酸溶液15.89mlpH4：0.2MNa2HPO47.71ml+0.1M檸檬酸溶液12.29ml緩沖液pH5：0.2MNa2HPO410.3ml+0.1M檸檬酸溶液9.7mlpH6：0.2MNa2HPO412.63ml+0.1M檸檬酸溶液7.37mlpH7：0.2MNa2HPO416.47ml+0.1M檸檬酸溶液3.53mlpH8：0.2MNa2HPO419.45ml+0.1M檸檬酸溶液0.55ml

pH8：50ml0.1MHCl配成的0.1M硼酸溶液中，添加0.1NNaOH3.97ml,再加水至100ml緩沖液pH9：50ml0.1MHCl配成的0.1M硼酸溶液中，添加0.1NNaOH21.3ml,再加水至100mlpH10：50ml0.1MHCl配成的0.1M硼酸溶液中，添加0.1NNaOH43.9ml,再加水至100ml配制的緩沖液實(shí)驗(yàn)3：研究果膠酶的用量

設(shè)置酶用量梯度

準(zhǔn)確稱取純的果膠酶1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、7mg、8mg、9mg，配制成相等體積的水溶液，放入9支試管中，）并編號(hào)1～9。b.制備水果泥另取9支試管各加入5g（即5ml）水果泥。實(shí)驗(yàn)步驟：（或者配制不同濃度的果膠酶溶液：質(zhì)量百分比濃度為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%的果膠酶溶液，各取1mL放入9支試管中。）試管編號(hào)123456