酶的研究和應(yīng)用

課題1果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用果汁生產(chǎn)中的兩大問題：

1.果肉的出汁率低，耗時長。

2.榨取的果汁渾濁、黏度高，容易發(fā)生沉淀。（一）果膠酶的作用植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成分

半乳糖醛酸聚合而成的高分子化合物，不溶于水是果汁加工中影響出汁率和果汁澄清度的主要原因。植物細(xì)胞模式圖1.果膠一、基礎(chǔ)知識2.果膠酶為什么能夠提高水果的出汁率并使果汁變得澄清？1.果膠酶有什么作用？想一想加果膠酶1.分解果膠，瓦解植物細(xì)胞的細(xì)胞壁、胞間層2.果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸2.果膠酶的作用果膠酶

果膠

半乳糖醛酸(不溶于水）

（可溶于水）1.果膠酶

果膠酶是分解膠的一類酶的總稱，包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。溫故而知新1.酶的本質(zhì)是什么？2.與無機催化劑相比較酶具有哪些獨特的優(yōu)點？3.什么是酶的活性？如何表示？4.影響酶活性的因素主要有哪些？

（二）酶的活性與影響酶活性的因素指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。1.酶的活性單位時間內(nèi)、單位體積中，

反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量。2.酶活性的高低一定條件下，酶催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度來表示。酶活性受pH值影響的示意圖3.影響酶活性的因素（1）溫度對酶活性的影響酶活性受pH值影響的示意圖在最適溫度、最適pH條件下，酶的活性最高。溫度、pH的偏高或偏低，酶的活性會明顯降低。（2）pH對酶活性的影響（3）酶的抑制劑（一）探究溫度對果膠酶活性的影響

1.實驗原理果膠酶活性受溫度的影響，在最適溫度下，其活性最高。果肉出汁率、澄清度與果膠酶活性成正比。二、實驗設(shè)計試管編號1234

恒溫水浴（自變量）保溫及過濾時間實驗結(jié)果(因變量)各50ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的果膠酶溶液，各5ml30℃40℃50℃60℃蘋果汁果膠酶相同濾出的果汁體積設(shè)計實驗時，如何保證“單一變量原則”？攪拌器制成

蘋果泥分裝4支試管，標(biāo)記果膠酶

溶液等量4支試管，標(biāo)記30℃、40℃、50℃、60℃

恒溫水浴保溫待試管內(nèi)溶液的溫度穩(wěn)定后

將相同標(biāo)號的果膠酶、蘋果泥混合保溫10min過濾果汁，測量濾出果汁體積，記錄結(jié)果2.實驗操作流程問題思考1．在混合蘋果泥和果膠酶之前，為什么要將果泥

和果膠酶分裝在不同的試管內(nèi)恒溫處理？保證果泥與果膠酶混合時溫度相同，避免混合時影響混合物的溫度，從而影響果膠酶活性。2．在探究溫度或pH的影響時，是否需要設(shè)置對照？如果需要，應(yīng)該如何設(shè)置對照組？需要。不同的溫度或pH之間，就可以作為對照

——這種對照稱為相互對照。3．A同學(xué)將哪個因素作為變量，控制哪些因素不變？為什么要作這樣的處理？B同學(xué)呢？

A同學(xué)：變量：溫度（或pH）不變：蘋果泥、果膠酶用量，反應(yīng)、過濾時間等。只有保證一個變量，實驗結(jié)果才能說明問題。B同學(xué)：對于變量的控制應(yīng)該與A相同但觀察因變量的角度不同。

4．想一想，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？

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果膠的能力。在不同的溫度和pH下，果膠酶的活性越大，蘋果汁的體積就越大。(２)探究果膠酶的用量

探究果膠酶的用量是建立在探究最適溫度和pH對果膠酶活性影響的基礎(chǔ)之上的。此時，研究的變量是

，其他因素都應(yīng)

。果膠酶的用量保持不變方案：可以配制不同濃度的果膠酶溶液，也可以只配制一種濃度的果膠酶溶液，然后使用不同的體積即可。需要注意的是，反應(yīng)液的pH必須相同，否則將影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。果膠酶作用的最適溫度為45—50℃、最適pH范圍為3.0—6.0。Fe3+、Ca2+、Zn2+等金屬離子對酶有抑制作用。

植物、霉菌、酵母菌和細(xì)菌均能產(chǎn)生果膠酶，通常生產(chǎn)上采用曲霉、青霉等微生物來生產(chǎn)果膠酶。五、結(jié)果分析與評價

１．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制出的溫度和pH對果膠酶活性影響的曲線圖；２．不同果膠酶用量對出汁量影響的曲線圖（在濃度和體積相同的條件下）；３．果膠酶最適溫度、pH以及果膠酶的最適用量。

１．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制出的溫度和pH對果膠酶活性影響的曲線圖；

5、結(jié)果分析與評價

２．不同果膠酶用量對出汁量影響的曲線圖（在濃度和體積相同的條件下）；

酶的用量0體積（mL）1.果膠是植物組織的組成成分之一,它主要存在于植物組織的哪一部分?（）Ａ．細(xì)胞核Ｂ．細(xì)胞質(zhì)Ｃ．細(xì)胞間隙Ｄ．細(xì)胞壁及胞間層２．果膠酶能將植物組織內(nèi)的果膠分解成（）Ａ．透明果汁Ｂ．半乳糖醛酸Ｃ．丙酮酸Ｄ．酶制劑３．果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱，它不包括A.多聚半乳糖醛酸酶B.果膠分解酶C.乳糖分解酶D.果膠酯酶DBC

練習(xí):1.有兩次瞬間高溫滅菌；2.酶處理的時間相對較長；3.有離心分離步驟和濃縮步驟。一.基礎(chǔ)知識（一）普通洗衣粉主要成分：表面活性劑，水軟化劑，堿劑，漂白劑等成分，有的洗衣粉中還含有增白劑，香精和色素等。（二）加酶洗衣粉是指含有

的洗衣粉，同時減少了表面活性劑、水軟化劑（三聚磷酸鈉）的用量。目前常用的酶制劑有四類：

、

、

、

。酶制劑蛋白酶脂肪酶淀粉酶纖維素酶1.蛋白酶：

蛋白質(zhì)

多肽

氨基酸蛋白酶肽酶應(yīng)用：有助于取出例如汗?jié)n，血漬，青草，粘液，糞便以及各種食品類的蛋白質(zhì)污垢2.脂肪酶應(yīng)用：可以催化水解各類動植物油脂和人體皮脂腺分泌物及化妝品污垢。脂肪甘油+脂肪酸脂肪酶3.淀粉酶應(yīng)用：可以去除例如來自面條、巧克力、肉汁和嬰兒食品中含有淀粉的污垢。淀粉麥芽糖葡萄糖淀粉酶麥芽糖酶4.纖維素酶纖維素葡萄糖纖維素酶應(yīng)用：去除棉紡織品表面的浮毛，使洗滌后的棉紡織品柔軟蓬松，織紋清晰，色澤更加鮮艷，穿著更加舒適。作用：堿性纖維素酶本身不能去除衣物上的污垢，它的作用是使纖維的結(jié)構(gòu)變得蓬松，從而使?jié)B入到纖維深層的塵土和污垢能夠與洗衣粉充分接觸，從而達(dá)到更好的去污效果。5.復(fù)合酶實際污垢組成復(fù)雜，往往蛋白污垢被脂肪污垢或淀粉污垢覆蓋，單一酶的作用一般達(dá)不到徹底清除污垢的作用。而復(fù)合酶可以發(fā)揮其獨特的“協(xié)同效應(yīng)”。試驗測定，單獨使用蛋白酶或淀粉酶，得到的洗滌效果遠(yuǎn)不如把每種酶用量減半后放在一起使用的效果。即用量相等時，復(fù)合酶的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單一酶的效果。洗衣粉中影響酶活性的因素：

、

和

。酸堿度溫度表面活性劑應(yīng)用最廣泛、效果最明顯的是：

和

。堿性蛋白酶堿性脂肪酶酶制劑能將不溶于水的大分子有機物，催化水解成可溶性的小分子有機物。使污漬容易從衣物上脫離。衣物上常見的污垢，一般為有機污漬，如汗?jié)n、食物、灰塵等。有機污漬一般都是酸性的，使洗滌溶液處于堿性狀態(tài)有利于這類污漬的去除，所以洗衣粉中都配入了相當(dāng)數(shù)量的堿性物質(zhì)。2.為什么說加酶洗衣粉能減少對環(huán)境的污染？加酶洗衣粉可以降低表面活性劑和三聚磷酸鈉的用量，使洗滌劑朝低磷、無磷的方向發(fā)展，減少對環(huán)境的污染。不能，因為洗衣粉中的表面活性物質(zhì)會降低酶的活性。將基因工程生產(chǎn)出的酶用特殊水溶性物質(zhì)包裹起來，與洗衣粉的其它成分隔離開來。1.酶能直接添加到洗衣粉中嗎？為什么？科學(xué)家是如何解決這一難題的？思考：二.實驗設(shè)計本課題探究加酶洗衣粉的三個問題是：（一）普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果有什么不同？（二）在什么溫度下使用加酶洗衣粉效果最好？（三）添加不同種類的酶的洗衣粉，其洗滌效果有哪些不同？思考：3個探究實驗的自變量和因變量分別是什么？因變量：相同洗滌時間后污染物殘留狀況或洗干凈污物所需的時間二.實驗設(shè)計⑴A同學(xué)的實驗方案存在問題嗎？若有問題，請說明存在的問題。⑵你同意B同學(xué)觀點嗎？請說明理由⑶影響加酶洗衣粉洗滌效果的因素有哪些？1.閱讀[資料一]：如何有效地控制變量探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗滌效果的不同：有問題。未說明控制相同的適宜溫度；玻璃棒攪拌的強度難于控制相同等。不同意。B同學(xué)忽略了實驗中變量的控制問題。水溫、水量、水質(zhì)、洗衣粉的用量、洗滌方式、衣物的布料、大小及浸泡時間和洗滌時間等。⒉[資料二]：考慮實際生活中的具體情況請從實際生活的具體情況分析，下面是兩個同學(xué)對實驗溫度的設(shè)置方案：甲同學(xué)：實驗的溫度設(shè)為10℃、20℃、30℃、

40℃、

50℃、60℃、70℃乙同學(xué)：實驗的溫度設(shè)置為5℃、15℃、25℃、35℃你認(rèn)為哪一位同學(xué)的溫度設(shè)置更為妥當(dāng)？為什么？乙同學(xué)更妥當(dāng)，因為在考慮溫度的同時還應(yīng)考慮實際生活中洗衣時操作是否方便及成本問題。建議水溫的控制：通常情況下春、夏、秋、冬四季可分別選取15℃、

35℃、25℃、5℃探究溫度對加酶洗衣粉效果的影響：3.[資料三]：不同類型的加酶洗衣粉的洗滌效果請你預(yù)測洗滌效果：用無效、一般、好來描述污染物蛋白酶洗衣粉復(fù)合酶洗衣粉普通洗衣粉油漬血漬汗?jié)n注：油漬的主要成分：脂肪血漬的主要成分：血紅蛋白

汗?jié)n的主要成分：無機物及灰塵等一般好一般好好一般一般一般一般1.減少浸泡用水量，適當(dāng)延長浸泡時間2.用溫水溶液浸泡3.手洗后須徹底清洗雙手2.溫水——酶的催化作用需要適宜的溫度。汰漬洗衣粉的使用指南中有一項洗衣小竅門：請解釋以上原因:1.水量少——酶濃度相對較高;

時間長——使酶能充分分解衣物中的污物3.徹底清洗雙手——人體皮膚細(xì)胞有蛋白質(zhì)，如不徹底清洗雙手，就會使手的皮膚受到腐蝕。而使人患過敏性皮炎、濕疹等，因此，應(yīng)避免與這類洗衣粉長時間地接觸。教材習(xí)題1.請比較普通洗衣粉和加酶洗衣粉的去污原理的異同。答：列表比較如下：普通洗衣粉加酶洗衣粉相同點表面活性劑可產(chǎn)生泡沫，可以將油脂分子散開；水軟化劑可以分散污垢等不同點酶可以將大分子有機物分解為小分子有機物，小分子有機物易溶于水，從而與纖維分開。2.有位同學(xué)打算用絲綢作為實驗材料，探討含有蛋白酶的洗衣粉的洗滌效果，你認(rèn)為他這樣做對嗎？為什么？答：不合適。因為絲綢的主要成分是蛋白質(zhì)，它會被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，損壞衣物。歸納⒈對于蛋白質(zhì)面料的衣物不能使用蛋白酶洗衣粉⒉使用加酶洗衣粉要注意水溫和浸泡時間⒊使用加酶洗衣粉洗衣后要注意洗手⒋衣服的洗滌，不光要考慮洗滌效果，還要考慮衣物的承受能力，洗滌成本等因素⒌酶作為一種生物催化劑，有一定的壽命，不能放置太久使用加酶洗衣粉要注意的問題：課題3酵母細(xì)胞的固定化課題背景—生產(chǎn)高果糖漿傳統(tǒng)方法葡萄糖溶液+酶適宜條件高果糖漿(含酶)應(yīng)用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)葡萄糖溶液反應(yīng)柱高果糖漿溶液中的酶難以回收成本高反應(yīng)柱中的酶能反復(fù)多次利用，節(jié)約成本一.基礎(chǔ)知識—固定化細(xì)胞技術(shù)1.概念:利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)2.方法:2)化學(xué)結(jié)