课题1　果胶酶在果汁生产中的作用优质课教案

“果胶酶在果汁生产中的作用”教学设计

东莞市虎门中学

邵云飞

一、教材及学情分析

“果胶酶在果汁生产中的作用”是人教版高中生物《选修1·生物技术实践》专题4“酶的研究与应用”的第一个课题。该课题内容与学生的日常生活联系密切，旨在引导学生通过实验研究影响酶活性的因素以及酶在日常生活和工业生产上的应用。在必修模块“探究影响酶活性的条件”的学习中，学生已深入了解酶的概念和酶的特性，初步具备设计实验方案的能力，掌握有关的实验操作技能，能从定性角度分析和理解酶的活性。而本课题的侧重点在于实验方案的设计与实施，需要学生考虑温度、pH、果胶酶用量等多个变量，同时涉及到实验变量的梯度设计、实验结果的记录以及相关曲线图的绘制，从而引导学生在定性基础上通过定量分析来理解酶的活性。

二、实验目标的设定

（一）知识与技能目标

1. 从定量角度理解酶的活性；

2. 简述果胶酶的作用原理，搜集有关果胶酶的应用资料。

（二）过程与方法目标

1. 设计实验方案，进行实验操作，得出实验结果；

2. 根据实验数据绘制曲线图，分析得出实验结论。

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（三）情感态度与价值观目标

1. 培养学生的理性思维和科学探究等核心素养；

2. 培养合作意识，养成良好的合作习惯；

3. 善于积极运用所学知识解决生活生产中的生物学问题。

二、实验原理及思路

本课题的实验原理是利用果胶酶将不溶于水的果胶分解为可溶于水的半乳糖醛酸，从而提高果汁的出汁量和澄清度。实际上，影响果汁生产的因素是多方面的，如水果种类、

探讨果胶酶在pH果汁生产中的应用—说课稿反应时间、温度、及果胶酶的用量等。在实际探究过程三、实验原理预实验中，笔者对实验探究思路作了调整，如下图所示：

2.探究思路探究果胶酶对不同水果出汁量的影响（最佳实验材料）探究反应时间对果汁出汁量的影响（最佳反应时间）探究pH对果胶酶活性的影响（最适pH）探究温度对果胶酶活性的影响（最适温度）探究果胶酶用量对果汁出汁量的影响（最佳用量）9探究实验拓展实验

图1.《果胶酶在果汁生产中作用》实验思路

这样设计的目的在于通过预实验为后续实验探索出有利条件（最佳实验材料、最佳反应时间），在此基础上探究pH和温度对果胶酶活性的影响（最适pH、最适温度）。在其他条件较为理想的基础上，进一步探究果胶酶的最佳用量。

三、实验仪器及材料

（一）实验材料

几种常见水果（苹果、脐橙、柑橘、葡萄、雪梨等）、1

质量分数为2%的果胶酶溶液；质量分数为5%稀盐酸、质量分数为5%NaOH溶液、pH试纸、烧杯、胶头滴管、试管、试管架、漏斗、滤纸、玻璃棒、温度计、量筒等。

（二）实验仪器

榨汁机、简易恒温水浴装置（学校生物实验室没有恒温水浴锅，笔者利用烧杯、保温棉、铝箔胶带等材料制成简易探讨果胶酶在果汁生产中的应用—说课稿恒温水浴装置，其制作材料及过程如图2和图3所示）。

二、实验器材简易恒温水浴装置:制作材料铝箔胶带保温探讨果胶酶在果汁生产中的应用棉—说课稿二、实验器材图2.简易恒温水浴装置的制作材料

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简易恒温水浴装置:制作过程

图3.简易恒温水浴装置的制作过程

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2

至于这套简易恒温水浴装置的保温效果如何，笔者在实验室中通过多次实验，结果如下图所示：

7060504069.268.7685867.266.359.149.839.329.819.9105min58.749.43929.319.71010min57.44949.138.82919.61015min38.328.819.41020min3020100min70°C60°C50°C48.840°C30°C3820°C28.510°C19.3105725min

图4.简易恒温水浴装置的保温效果（室温为15℃）

图4数据表明：在一定时间（25min）内，各个实验温度下，烧杯内水浴温度虽有下降，但幅度不大，这种简易恒温水浴装置的保温效果基本可以满足实验要求。此外，在反应过程中，可以适时往烧杯中注入少量热水，即可维持预设的温度条件。而且，该装置材料简易，制作简单，成本低廉，可供实验条件有限的学校借鉴和参考。

四、实验方案及操作

（一）预实验：探究果胶酶对不同水果出汁量的影响

1.实验步骤：

（1）配制质量分数为2%的果胶酶溶液，静置备用。

（2）用天平称取适量苹果（脐橙、葡萄、柑橘、雪梨等），按1:1的质量比加入蒸馏水，用榨汁机榨取果汁，纱布过滤后收集果汁。

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（3）取两支洁净试管，编号A1、A2。分别加入5mL苹果汁。在A1中加入2mL蒸馏水，

A2中加入2mL质量分数为2%的果胶酶溶液，摇匀（其他果汁操作相同）。

（4）充分反应20min之后，利用事先准备好的过滤装置过滤，收集滤液，用量筒量取其体积，统计记录各种果汁的出汁量。

2.实验结果：如表1所示。

表1.果胶酶对不同水果出汁量的影响

不加酶/mL 加酶/mL 果汁增加量/mL 苹果

3.2 4.2 1.0 脐橙

2.6 3.8 1.2 葡萄

2.8 3.6 0.8 柑橘

3.7 4.6 0.9 雪梨

2.0 2.8 0.8 3.实验结论：

由表1可知，果胶酶能够果胶酶能分解果胶，提高果汁的出汁量。在几种常见水果中，脐橙是较为理想的实验材料。因此，建议用脐橙果汁开展后续实验。

（二）预实验：探究反应时间对脐橙果汁出汁量的影响

1.实验步骤：

（1）取6支洁净试管，编号1—6，分别加入5mL脐橙果汁。

（2）依次分别向6支试管中加入2mL质量分数为2%的果胶酶溶液，并开始计时。

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（3）在反应时间为0min、5min、10min、15min、20min、25min时，取出试管，瞬间高温加热，冷却后过滤果汁，收集滤液，用量筒量取其体积。

（4）设计表格统计数据，并绘制曲线图。

2.实验结果：如表2和图5所示。

表2.反应时间对脐橙果汁出汁量的影响

反应时间/min 出汁量/mL 出汁量/mL0 1.8 5 2.8 10 3.6 15 3.7 20 3.8 25 3.8 反应时间/min

图5.反应时间对脐橙果汁出汁量的影响

3.实验结论：

由表2和图5可知，在一定时间范围（0-15min）内，随着反应时间的延长，脐橙果汁的出汁量逐渐增加；当反应时间超过15min时，脐橙果汁的出汁量略有增加。考虑到课堂时间有限，因此，在以脐橙果汁作为实验材料时，反应时间以15min为宜。

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（三）探究实验：探究pH对果胶酶活性的影响

1.实验步骤：如图6所示。

、实验步骤探究pH对果胶酶活性的影响（1）将脐橙果汁和果胶酶溶液分别调节至预设pH（pH=2、3、4、5、6、7、8）（2）量取5mL脐橙果汁（2）量取2mL质量分数为2%的果胶酶溶液（3）将脐橙果汁与果胶酶溶液混合（4）反应15min（5）过滤，量体积（6）汇总实验结果，绘制曲线图，得出实验结论

图6.探究pH对果胶酶活性的影响实验步骤

2.实验结果：

表3.pH对果胶酶活性的影响

pH 出汁量/mL 5432102345621.41.31.3pH2 3.8 3 4.2 4 4.4 5 2.0 6 1.4 7 1.3 8 1.3 出汁量（mL）3.84.24.478

图7.探究pH对果胶酶活性的影响

3.实验结论：由表3和图7可知，果胶酶的最适pH为4。

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（四）探究实验：探究温度对果胶酶活性的影响

1.实验步骤：

四、实验步骤探究温度对果胶酶活性的影响（1）量取5mL脐橙果汁（1）量取2mL质量分数为2%的果胶酶溶液（2）调节预设温度（10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃）（3）将脐橙果汁与果胶酶溶液混合（4）预设温度下恒温水浴15min（5）过滤，量体积（6）汇总实验结果，绘制曲线图，得出实验结论

图8.探究温度对果胶酶活性的影响实验步骤

2.实验结果：

表4.温度对果胶酶活性的影响

温度/℃

出汁量/mL 10 2.9 20 3.8 30 4.3 40 4.5 50 3.5 60 2.5 70 2.1

图9.探究温度对果胶酶活性的影响

3.实验结论：由表4和图9可知，果胶酶的最适温度为40℃。

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（五）拓展实验：探究果胶酶用量对脐橙果汁出汁量的影响

1.实验步骤：

（1）取8支试管，分别编号A、B、C、D、E、F、G、H，依次加入质量分数为2%的果胶酶溶液0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL、3.0mL、3.5mL、4.0mL，再依次加入蒸馏水3.5mL、3.0mL、2.5mL、2.0mL、1.5mL、1.0mL、0.5mL、0.0mL，补足至4mL，各试管分别调至最适pH=4。

（2）取8支试管，分别编号a、b、c、d、e、f、g、h，依次加入脐橙果汁5mL，各试管分别调节至最适pH=4。

（3）将上述试管分别在最适温度（40℃）下预热5min。

（4）将试管A—H中的果胶酶溶液分别加入到试管a—h中，并在最适温度（40℃）下恒温水浴15min。

（5）利用事先准备好的过滤装置过滤，收集滤液，用量筒量取其体积，统计记录出汁量。

2.实验结果：

表5.果胶酶用量对脐橙果汁出汁量的影响

酶量/mL 出汁量/mL 0.5 6.1 1.0 6.8 1.5 7.1 2.0 7.5 2.5 7.8 3.0 7.9 3.5 7.9 4.0 8.0 3.实验结论：由表5可知，在以脐橙果汁作为实验材料、反应时间为15min、温度为40℃、pH=4的条件下，每5mL脐橙果汁中果胶酶溶液（质量分数为2%）的最佳用量为3mL。

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五、教学反思及体会

（一）开动脑筋，积极创设实验条件

诚然，不少学校生物实验室的条件的确有限，但生物学科的理科属性决定了实验教学是生物学科不可或缺的重要组成。这就要求我们教师要对教材实验进行深入了解和实践，充分利用实验室现有条件最大限度开展实验教学。在此基础上，教师还可以通过整合实验内容、改进实验方法、自制实验器材等途径，想方设法创造有利条件，尽可能多的开展各种实验。例如，实验中笔者自制的简易恒温水浴装置经过进一步改造，还可以用于“可溶性还原糖的鉴定”、“探究温度对呼吸作用的影响”、“探究温度对光合作用的影响”

等一系列实验。

（二）精心准备，合理设计实验方案

在定量实验中，要想得出较为可靠的实验结果，既离不开严谨的实验设计和操作，也离不开实验前的精心准备。在本课题的实验探究中，为尽可能减少实验误差，需要对学生进行相关操作的培训，例如果汁的量取、用酸和碱溶液调节pH、简易恒温水浴装置的使用、过滤装置的准备及操作等等。这些准备工作可以利用课外时间展开，从而提高课堂时间的利用率，也能保证实验结果的准确性。

本课题的研究一共包括5个子实验，不可能在一节课上全部完成。因此，笔者根据子实验之间的内在联系，对实验9

方案进行了重新规划和设计，分为“预实验-探究实验-拓展实验”三个部分，各部分之间层层推进，互为前提，保证了整个课题研究工作的顺利完成。

参考文献：

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