课题1　果胶酶在果汁生产中的作用ppt课件教学实录

果胶酶在果汁生产中的作用

一、课题目标

1、简述果胶酶的作用；

2、检测果胶酶的活性；

3、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、搜集有关果胶酶应用的资料。

二、课题重点与难点

重点：温度和pH对果胶酶活性的影响。

难点：果胶酶的最适用量。

一、基础知识

（一）果胶和果胶酶

1、果胶

植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。

在果汁加工中，果胶的存在易导致果汁出汁率低，果汁浑浊。

2、果胶酶：是分解果胶的一类酶的总称。

（1）包括：多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。

（2）作用：

①果胶酶能够分解果胶，瓦解植物细胞的细胞壁及胞间层，使榨取果汁更容易。

②把果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，也使得浑浊的果汁变得澄清。

（二）酶的活性与影响酶活性的因素

1、酶的活性：酶催化一定化学反应的能力。

酶的活性高低可用一定条件下的酶促反应速度来表示，即单位时间、单位体积内反应物消耗量或产物生成量来表示。

2、影响酶活性的因素有：温度、pH、激活剂和抑制剂等。

（三）果胶酶的用量

二、实验设计

（一）探究温度和pH对酶的活性的影响

1、实验分析

（1）实验目的：定量测定温度或pH对果胶酶活性的影响。

（2）实验原理：果胶酶瓦解细胞壁和胞间层增大果汁产量；果胶酶催化分解果胶增大果汁澄清度。温度或pH会影响果胶酶的催化活性，从而会影响果汁产量或澄清度。

（3）变量设计与控制：

①实验的自变量是温度（或pH），控制自变量的方法是利用恒温水浴锅（或滴加酸碱等）。

②你确定的温度梯度（或pH梯度）是：10℃或5℃（或0.5、1.0）。

③实验的因变量是酶的活性，检测的方法是测定果汁的产出量或澄清度。

2、探究温度对酶活性的影响

实验流程：

制备水果泥→配置果胶酶→水果泥和果胶酶分别水浴保温5min→将水果泥和果胶酶混合保温20min→过滤出果汁→记录果汁量→改变不同的温度后重复上面的实验（也可以同时进行不同温度的实验）。

思考：

①果汁与果胶酶在混合之前，分装在不同试管中用同一恒温处理的目的是什么？

可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免因混合导致温度变化而影响果胶酶活性。

②该实验中是否设置了对照？若设置，那么它是如何设置的？若没有，则如何进行设置？

已经设置了对照。不同的温度梯度之间可以作为对照，这种对照称为相互对照。

③怎样排除pH和其他因素对实验结果的干扰？目的是什么？

温度是变量，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等所有其他条件相同。这样才能保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。

④为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？

果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反应了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。

也可通过比较果汁的澄清度来判断果胶酶活性的高低。果汁越澄清，表明果胶酶活性越高。

（二）探究果胶酶的最适用量

探究果胶酶的最适用量是建立在探究最适温度和pH对果胶酶活性影响的基础之上的。此时，研究的变量是果胶酶的用量，其他因素都应保持不变，否则将影响实验结果的准确性。

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即可。需注意的是，反应液的pH必须相同，否则将影响实验结果的准确性。

（三）、操作提示

1、与其他工业用酶基本相同，果胶酶的适宜温度范围也比较宽泛，因此，可以选用10 ℃作为温度梯度，设置的具体温度为10℃、20℃、30℃、40℃、50℃和60℃等，也可以尝试以5℃作为温度梯度。

2、苹果、橙子和葡萄等水果都可以作为反应物，水果不用去皮。如用苹果为原材料，一般可按每个中等大小的苹果加水100～200 mL的比例进行搅拌，获得稀的苹果泥。

3、在探究不同pH对果胶酶活性的影响时，可以用0.1%的NaOH溶液和盐酸调节pH。

4、在果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶能充分地催化反应，应用玻璃棒不时地搅拌。

5、过滤果汁时，漏斗中应放置滤纸。

四、结果分析与评价

1、根据实验数据绘制出的温度和pH对果胶酶活性影响的曲线图；

2、不同果胶酶用量对出汁量影响的曲线图（在浓度和体积相同的条件下）；

3、最终得到果胶酶最适温度、pH以及果胶酶的最适用量。

课堂小结：

课外拓展

果胶酶能提高果蔬汁的出汁率

果胶酶是应用于果蔬饮料生产中最主要的酶类，它能较大幅度地提高果蔬饮料的出汁率，改善其过滤速度和保证产品贮存稳定性等。若添加果胶酶制剂，则可降低葡萄汁液的黏稠度，提高出汁率，减轻强度，缩短加工时间，获得色泽清亮、汁液清澈的葡萄汁。例如，在苹果浓缩汁生产中，为了避免液化技术的缺点，很多厂商采用两阶段液化技术，或者称为果渣液化技术：首先在果浆中添加果胶酶，浸渍后压榨，或者不加果胶酶直接压榨；接着将压榨后的果渣加水，之后加入果胶酶和纤维素酶进行酶解，然后压榨，从而大大提高苹果的出汁率。

果胶酶能使果蔬饮料澄清

果胶酶作用于果蔬汁时，除降低粘度外，还可产生絮凝作用，使果蔬汁澄清。澄清机理的实质包括果胶的酶促水解和非酶的静电絮凝两部分。果汁中有很多物质如纤维素、蛋白质、淀粉、果胶物质等影响澄清，且果胶物质是造成果汁混浊的主要因素。在樱桃汁的加工过程中，添加果胶酶使果胶水解，从而使樱桃汁黏度降低，过滤阻力减小，过滤速度加快；同时，由于樱桃汁中的悬浮果粒失去高分子果胶的保护，很容易发生沉降而使上层汁液清亮，在以后的澄清过程中，明胶澄清剂的加入量便可大大减少，甚至免加澄清剂。果胶酶还可以用于苹果汁、甘蔗汁、蟠桃汁、桃杏李果汁等的澄清。添加果胶酶时，应使酶与果浆混合均匀，根据原料品种控制酶制剂的用量，并控制作用的温度和时间。若果胶酶与明胶结合使用，效果更佳。有时采用复合酶法澄清，如在澄清枣汁时，使用果胶酶和α-淀粉酶。

果胶酶能提高超滤时的膜通量

利用超滤技术生产清汁及浓缩清汁在果蔬汁加工业中越来越流行。超滤比传统的过滤速度快、效果好，但它的主要缺点是由于果蔬汁中大量糖的存在，在超滤过程中会使超滤系统产生次生覆膜，降低了超滤通量。加入分解多糖物质的商品果胶酶，可减少次生覆膜的产生，提高超滤通量，增加了产量。因此，脱胶对于获得较高的膜通量和浓缩比非常关键。除了可以提高膜通量，果胶酶还可用于超滤膜的清洗。与化学方法相比，利用果胶酶清洗超滤膜能100%地进行生物降解，而且可以在最佳pH、温度下作用，从而可以缩短清洗时间、增加超滤膜的通透量和使用寿命、增加产量、节省能源。因此，将超滤技术与酶技术联用对发挥超滤作用至关重要。