学年高二生物人教版选修一精选讲义专题四 课题1 果胶酶在果汁生产中的作用Word版含答案Word格式文档下载.docx
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二、酶的活性与影响酶活性的因素
1.酶的活性
(1)概念:
酶催化一定化学反应的能力。
(2)表示方法:
酶活性的高低可以用一定条件下,酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。
2.影响酶活性的因素:
温度、pH、酶的抑制剂等。
三、探究温度和pH对酶活性的影响
1.操作思路
(1)探究最适pH:
在一恒定温度下,通过设置pH梯度来确定。
(2)探究最适温度:
在一恒定的pH下,通过设置温度梯度来确定。
2.操作方法
在不同温度或pH下,将一定量的果胶酶加入一定量的苹果泥中,反应相同时间,再将反应液过滤相同时间,收集滤液,用量筒测量并比较产生的苹果汁的体积。
3.判断果胶酶活性高低的方法
(1)测定单位时间内产生果汁的体积。
获得的果汁越多,说明果胶酶的活性越高。
(2)比较果汁的澄清度。
果汁越澄清,表明果胶酶的活性越高。
四、探究果胶酶的用量
1.实验的变量
(1)自变量:
酶的用量。
(2)无关变量:
pH、温度、酶催化反应的时间、苹果泥的用量等。
2.判断的方法
(1)酶的用量增加,过滤后果汁的体积也增加,说明酶的用量不足。
(2)酶的用量增加到某个值后,继续增加酶的用量,过滤得到的果汁的体积不再改变,说明酶的用量已经足够。
1.果胶酶的作用是什么?
2.如何检测果胶酶的活性?
3.如何探究温度和pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶的最适用量?
4.影响果汁产量的因素有哪些?
探究点一
果胶酶的作用及影响果胶酶活性的因素
[共研探究]
盛夏时节,酷暑难当,这时饮一杯果汁,不但解渴消暑,还可以让心情舒畅。
可是我们发现,家庭榨制的果汁和从超市购买的果汁相比,在口感和澄清度上有很大差别。
在生产中,制作果汁时往往出汁率低、耗时长,而且果汁浑浊、易沉淀,为解决这些问题,人们常使用果胶酶。
1.果胶与果胶酶(填表)
比较项目
分布
与果汁生产的关系
果胶
植物细胞壁和胞间层的主要成分
影响出汁率并使果汁浑浊
果胶酶
植物、霉菌、酵母菌和细菌
能分解果胶,从而提高果汁的出汁率和澄清度
2.酶的活性及其影响因素
(1)酶的活性
①酶活性的概念:
酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力。
②酶活性高低的衡量标准:
酶活性的高低可以用在一定条件下,酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。
酶反应速度用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。
(2)影响酶活性的因素
①温度:
在一定范围内,随着温度的升高,酶的催化能力增强;
达到最适温度时,酶的催化能力最强;
高于最适温度后,随着温度的升高,酶的催化能力迅速减弱,最后完全失去活性。
(如图1)
②pH:
酶的催化能力的发挥有一个最适pH,在低于最适pH时,随着pH的升高,酶的催化能力也相应升高;
高于最适pH时,随着pH的升高,酶的活性逐渐下降。
pH过高或过低,酶都会变性失活。
(如图2)
③酶的抑制剂:
某些物质虽然不能引起酶变性,但能使酶分子中某些必需基团(主要是酶活性中心上的一些基团)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。
[总结升华]
1.果胶酶与纤维素酶的比较
名称
组成
包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等
将不溶性的果胶分解为可溶性的半乳糖醛酸
纤维
素酶
至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶
纤维素纤维二糖葡萄糖
【易错易混】
(1)纤维素酶是一种复合酶,复合酶需要各种成分共同协作才能完成全部催化作用。
果胶酶是一类酶,一类酶中每一种酶都能独立发挥作用。
(2)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,因此可以用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁。
(3)原核生物细胞壁的主要成分是肽聚糖,真菌细胞壁的主要成分是几丁质,这两类生物的细胞壁不能用纤维素酶和果胶酶去除。
2.果胶酶的应用
(1)果胶酶在果汁生产中的应用
①水果中的果胶经果胶酶分解后,可降低果汁的黏度,有助于压榨并提高出汁率。
②在进行果汁沉降和离心时,能破坏果汁中悬浮物的稳定性,使其凝聚沉淀,果汁得到澄清。
③经果胶酶处理的果汁比较稳定,不再发生浑浊,在制备浓缩果汁时,果胶酶的作用显得尤为重要。
(2)其他方面的应用
①在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起澄清作用,还可促进葡萄汁中的酒石酸发生沉淀。
②果胶酶可用于橘子脱囊衣,制造果粉和低糖果冻。
③果胶酶与纤维素酶、半纤维素酶等配合,可降解植物细胞壁中的果胶和纤维素,促使淀粉、脂质、维生素和蛋白质等释放出来,从而提高饲料的营养价值。
④果胶酶可降低饲料的黏度,促进饲料在动物消化道内的消化吸收。
3.高温、低温、强酸、强碱影响酶活性的机理
(1)高温、强酸、强碱可以使酶失活,而低温只是降低酶活性,但酶不失活。
(2)酶的失活只是酶的空间结构的改变,而氨基酸的种类、数量、排列顺序都不发生改变。
[对点演练]
1.下列关于果胶酶的描述,正确的是( )
A.果胶酶可以分解细胞壁的主要成分纤维素
B.果胶酶的基本组成单位是半乳糖醛酸
C.果胶酶不特指某种酶,而是分解果胶的一类酶的总称
D.果胶酶的化学本质是RNA
解析:
选C 酶具有专一性,因此果胶酶只能分解果胶而不能分解纤维素;
半乳糖醛酸是果胶的组成单位;
果胶酶是能够分解果胶的一类酶的总称,其化学本质是蛋白质,基本组成单位是氨基酸。
2.如图曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系,下列叙述错误的是( )
A.在b点之前,果胶酶的活性和温度呈正相关;
之后,呈负相关
B.当温度在b′时,果胶酶的活性最高,酶的催化作用最高
C.a点时,果胶酶的活性很低,但随着温度升高,果胶酶的活性可以上升
D.c点时,果胶酶的活性也很低,当温度降低时,酶的活性也可以上升
选D 从图中可以看出,随着温度升高,果胶酶的活性在上升,当达到b′时,酶的活性达到最高;
随后,随着温度继续上升,酶的活性迅速下降。
a点和c点相比,虽然酶的活性都很低,但是a点是低温条件,对酶的分子结构无影响,所以随着温度的上升,其活性也会不断上升,而c点是高温条件,当温度过高时会破坏酶的分子结构,使酶的活性发生不可逆的变化。
探究点二
探究影响果胶酶催化作用的因素
果胶酶的活性受温度、pH等因素的影响,果胶酶的用量也会影响酶的催化作用效果,结合图示完成相关的探究实验过程。
1.探究温度(或pH)对果胶酶活性的影响
(1)实验原理
果胶酶的活性受温度(或pH)影响。
处于最适温度(或pH)时,其活性最高,果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。
(2)实验变量
①自变量是温度(或pH),因变量是果汁的出汁率和澄清度,无关变量是pH(或温度)、苹果泥的用量、果胶酶的浓度和用量、反应时间、过滤时间等。
②检测指标:
果汁的体积和澄清度。
(3)实验流程
温度(℃)
30
35
40
45
50
55
60
65
70
果汁量(mL)
pH
5
6
7
8
9
(4)注意事项
①在混合苹果泥和果胶酶之前,要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温(或相同pH)处理,目的是保证反应物和酶在混合时的温度(或pH)相同,避免苹果泥与果胶酶混合时影响混合物的温度(或pH),从而影响果胶酶的活性。
②在探究温度或pH对酶活性的影响时,需要设置对照实验,不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间可以作为对照,这种对照称为相互对照,除自变量(温度或pH)以外,各无关变量(如底物总量、酶量、反应时间等)必须一致。
③通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶的活性,也可通过比较果汁的澄清度来判断果胶酶活性的高低。
④在探究不同pH对果胶酶活性的影响时,可以用体积分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸进行调节。
⑤在用果胶酶处理果泥时,为了使果胶酶能够充分地催化反应,应用玻璃棒不时地搅拌反应混合物,但不宜剧烈。
2.探究果胶酶的最适用量
(1)实验原理:
如果随着酶浓度的增加,过滤得到的果汁的体积也增加,说明酶的用量不足;
当酶的浓度增加到某个值后,再增加酶的用量,过滤得到的果汁的体积不再改变,说明酶的用量已经足够,那么,这个值就是酶的最适用量。
(2)实验中的变量:
自变量是果胶酶的用量,因变量是果汁的澄清度和出汁率,无关变量是pH、温度、酶催化反应的时间、苹果泥的用量等。
盛有苹果泥的试管
1
2
3
4
盛有果胶酶的试管
(4)操作提示:
实验时可以配制不同浓度的果胶酶溶液,也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液,然后使用不同的体积,但必须保证反应液的体积相同,否则影响实验结果的准确性。
1.有关果胶酶实验的变量及注意事项分析
实验名称(目的)
自变量
因变量
注意事项
探究温度对果胶酶活性的影响
温度
果汁量
(澄清度)
①底物和酶在混合时的温度是相同的;
②温度梯度越小,实验结果越精确;
③各试管中苹果泥的用量相同,果胶酶的用量也相同;
④pH为最适pH
探究pH对果胶酶活性的影响
①温度应为最适温度;
②pH梯度可用NaOH和HCl调节;
③用玻璃棒搅拌使反应充分进行
探究果胶酶的用量对酶促反应的影响
的用量
①制备苹果匀浆后迅速加热,使苹果匀浆中的果胶酶变性;
②温度、pH应为最适宜且保持不变
2.实验结果分析与评价
(1)根据实验数据绘制出温度和pH对果胶酶活性影响的曲线图(如下图中A、B所示);
不同果胶酶用量对出汁率影响的曲线图(在果泥浓度和体积相同的条件下,如下图中C所示),从而最终得到果胶酶最适温度、pH以及果胶酶的最适用量。
(2)如果绘制的曲线图无法判断出果胶酶的最适温度或pH,应根据适宜的温度或pH范围,来缩小温度或pH梯度,再次进行实验。
3.下列有关果胶酶及果胶酶实验探究的叙述,正确的是( )
A.探究果胶酶的最适用量时,pH、温度不影响实验结果
B.果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等
C.应将果泥与果胶酶先混合均匀后再放置于预设定温度的水浴锅中
D.可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来定量表示果胶酶的活性
选D 探究果胶酶的最适用量时,pH、温度会影响实验结果,故pH、温度要相同且适宜;
果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等,而不包括葡萄糖异构酶;
应将果泥与果胶酶分装在不同试管中放置于预设定温度的水浴锅中,几分钟后再混合均匀并继续置于恒温水浴锅中;
可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的活性。
4.下列操作错误的是( )
A.用橙子做本课题的实验
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