课题1　果胶酶在果汁生产中的作用板书设计

课题1 果胶酶在果汁生产中的应用（教学设计）

课

题

主备人

学习目标

教学重点

教学难点

知识（教材）梳理：

课题1 果胶酶在果汁生产中的应用

刘剑

课时

课型

3课时

新授课

1.了解果胶酶的组成和作用。

2.理解检测酶活性的原理。

3.阐述探究温度和pH对果胶酶活性的影响及其最适值的实验设计。

4.描述探究果胶酶的用量的实验设计。

阐述探究温度和pH对果胶酶活性的影响及其最适值的实验设计。

阐述探究温度和pH对果胶酶活性的影响及其最适值的实验设计。

一、果胶和果胶酶

1．果胶

(1)成分：由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。

(2)特点：不溶于水。

(3)作用：组成植物细胞壁和胞间层的主要成分之一。

2．果胶酶

(1)来源：植物、霉菌、酵母菌和细菌等。

(2)组成：多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。

(3)作用

①分解果胶成可溶性的半乳糖醛酸，使浑浊的果汁变得澄清。

②瓦解植物细胞的细胞壁和胞间层，使榨取果汁变得更加容易。

1．利用果胶酶进行果泥处理时，可不可以再加入蛋白酶促进细胞壁分解？

【提示】

不能。因为果胶酶是蛋白质，加入蛋白酶后会使果胶酶被分解。

2．在食品工业生产中需要的果胶酶主要来自于植物吗？为什么？

【提示】

不是。天然来源的果胶酶广泛存在于植物和微生物中，但植物来源的果胶酶产量低难以大规模提取制备，微生物则是生产果胶酶的优良生物资源，因此果胶酶最主要的来源是通过微生物发酵生产。

二、酶的活性与影响酶活性的因素

1．酶的活性

(1)概念：指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。

(3)酶反应速度的表示方法：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

温度、pH和酶的抑制剂等。

三、实验设计

1．探究温度和pH对酶活性的影响

(1)实验原理

果胶酶的活性受温度和pH影响，处于最适值时，活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶活性大小成正比。

(2)实验流程

制备果泥

- 1 -

↓

设置一系列梯度的pH和温度

↓

加入果胶酶反应一段时间

↓

过滤果汁

(3)该实验的自变量是温度或pH，因变量是酶活性，检测因变量是通过测定果汁的体积或澄清度来实现的。

2．探究果胶酶的用量

(1)变量分析

①自变量：酶的用量。

②无关变量：温度、pH、酶催化反应的时间、苹果泥的用量等。

(2)判断的思路

①如果随着酶的用量增加，过滤得到的果汁的体积也增加，说明酶的用量不足。

②如果当酶的用量增加到某个值后，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。

3．新采摘的玉米有甜味，过一段时间甜味便会降低，如何使玉米的甜味保持时间长些？

【提示】

煮熟保存或冷藏。

4．在探究温度(或pH)对酶活性的影响时，思考是否需要设置对照实验？如果需要，应该如何设置？

【提示】

需要设置对照实验。不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间就可以作为对照，这种对照称为相互对照。

1．果胶和蛋白质、核酸及多糖一样，都属于大分子物质。(√)

2．果胶酶专指分解果胶的一种酶。(×)

【提示】

果胶酶是分解果胶的一类酶的总称。

3．果胶酶能将果胶分解为可溶性的多聚半乳糖醛酸。(×)

【提示】

果胶被果胶酶分解的产物是半乳糖醛酸。

4．探究温度对果胶酶活性的影响时，酶的用量可以不同。(×)

【提示】

除温度不同外，其余各量都应相同。

5．植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶。(√)

（包括突出重点、突破难点的方法，易错易混点的解决措施，教学手段和教学资源利用，学法指导）

【重点】：自制多媒体课件，创设情境直观的教学氛围，教学过程中兼顾实验探究法、类比法、讲述与讨论法等，引导学生思考一系列问题，使他们积极主动参与到教学中，在获取知识同时，培养学生思考、观察、比较和总结的能力。

【难点】：自制多媒体课件，创设情境直观的教学氛围，教学过程中兼顾实验探究法、类比法、讲述与讨论法等，引导学生思考一系列问题，使他们积极主动参与到教学中，在获取知识同时，培养学生思考、观察、比较和总结的能力。

【易错易混点】：通过练习，让学生讨论掌握。

无

教法设计与学法指导

拓

展

与

延

伸

- 2 -

教学设计

（包括导入，各教学环节的安排，导学案设计等）

学生分组探究一

纤维素与果胶、纤维素酶与果胶酶的比较

第1步

探究——问题引入，诱思导学

情景材料：我国水果生产发展迅速，由于收获的季节性强，易造成积压、腐烂变质的现象，为解决上述问题且满足不同人群的需求，可以将水果加工制作成果汁、果酒、果醋等。

1．果汁生产过程中，怎样才能彻底水解细胞壁？

【提示】

植物细胞壁的成分除了果胶，还有纤维素，要彻底水解细胞壁，除了加入果胶酶，还需加入纤维素酶。

2．果胶酶和纤维素酶都是一种酶吗？

【提示】

不是。纤维素酶是一种复合酶，果胶酶是一类酶的总称。

第2步

提炼——要点归纳，整合提升

1．纤维素与果胶

相同点

不同点

纤维素

①都是高分子化合物②都不溶于水

③都参与细胞壁的组成

①组成的基本单位：葡萄糖

②分解所需的酶：纤维素酶

果胶

2.果胶酶与纤维素酶

组成

多聚半乳糖醛酸酶、果果胶酶

胶分解酶、果胶酯酶

①组成的基本单位：半乳糖醛酸

②分解所需的酶：果胶酶

本质

蛋白质

作用

催化水解果胶成为可溶性半乳糖醛酸

C1酶纤维素――→纤维二Cx酶葡萄糖苷酶糖―――――→

葡萄糖

纤维素酶

C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶

蛋白质

3.果胶酶的应用范围

(1)水果中的果胶经果胶酶水解后，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。

(4)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。

(5)果胶酶可用于橘子脱囊衣，制造果粉和低糖果冻。

(6)果胶酶与纤维素酶等配合，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，从而提高了饲料的营养价值。

(7)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。

学生分组探究二

酶的活性、影响酶活性的因素及实验设计

第1步

探究——问题引入，诱思导学

情景材料：工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞的细胞壁以提高出汁率。为研究温度对果胶酶活性的影响，某学生设计了如下图所示的实验：

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1．为什么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处理？

【提示】

将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免了果泥和苹果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶活性。

2．探究温度(或pH)对酶活性的影响时，哪个因素为自变量，应该控制哪些因素不变？为什么要作这样的处理？

【提示】

温度(或pH)为自变量，控制不变的因素有苹果泥的用量、果胶酶的用量、反应的时间和过滤的时间等。因为只有这样才能保证只有温度(或pH)一个变量对果胶酶的活性产生影响。

3．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？

【提示】

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映了果胶酶催化分解果胶的能力。

第2步

提炼——要点归纳，整合提升

1．酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力

(1)表示方法：酶的活性用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。

(2)实例：如H2O2酶活性可用单位时间内、单位体积中H2O2(反应物)的消耗量或气泡(产生O2)的生成量来表示。

2．酶活性的影响因素

(1)温度：

①低于最适温度时，随着温度的升高，酶的活性逐渐增强，但低温不会使酶失活。

②高于最适温度时，随着温度的升高，酶活性逐渐降低直到活性全部丧失。如下图所示。

(2)pH ①低于最适pH时，随着pH的升高，酶的活性逐渐增强，过酸会使酶失活。

②高于最适pH时，随着pH的升高，酶活性逐渐降低直到活性全部丧失。如下图所示：

(3)酶的抑制剂：能使酶分子某些必需基团(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，致使酶反应速度降低。

1．纤维素酶是一种复合酶，而果胶酶是一类酶。一类酶与复合酶不同，一类酶中每一种酶都能独立发挥作用，复合酶则需要各种成分共同协作完成催化作用。

2．由于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。

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3．由于原核生物的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，因此这两类生物的细胞壁不能用纤维素酶和果胶酶去除。

3．探究温度或pH对酶活性的影响实验流程

(1)实验原理

果胶酶受温度和pH的影响，处于最适温度或pH时，酶活性最高，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)实验操作

(3)实验分析

①自变量与因变量及其之间的关系

变量名称

含义

实例

关系

实验变量

实验中实验者所操纵温度

(自变量) 的因素或条件

或pH 实验变量为反应变量

由于实验变量而引起原因，反应变果汁量

(因变量) 的变化和结果

量是结果，二者是因果关除实验变量以外的影酶的新鲜程系

无关变量

响实验现象或结果的度 因素

②实验结果分析：

a．根据实验数据绘制出温度和pH对果胶酶活性(用酶反应速度表示)影响的曲线图(如下图a、b)，最终得到果胶酶的最适温度和pH。

b．由于初次实验的梯度变量选择目的性不强，选择的范围有可能出现过高或过低的情况，这可以从画出的曲线中反应出来，如下图所示，实验中可以根据出现的曲线进一步选择合适的梯度变量。

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4．探究果胶酶的用量实验流程

(1)实验原理

酶促反应也受酶量的影响，本实验中实验变量是酶的用量，反应变量为果汁体积，实验中要严格控制温度、pH、反应时间、底物用量等无关变量对实验的影响。

(2)实验过程

(3)实验分析

①如果随着酶浓度的增加，过滤得到的果汁体积也增加，说明酶量不足；当酶浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤得到的果汁体积不再改变，说明酶的用量已经足够，这个值即为酶的最适用量。

②如果设置的酶浓度梯度无法满足实验，即出现过高或过低现象，应及时调整。

③苹果泥的用量和果胶酶的用量比例要适当。

④恒温水浴的温度可用上一实验测出的最适温度。

1．探究温度对酶活性的影响时，温度为自变量，pH应不变且为最适pH；同理，探究pH对酶活性的影响时，pH为自变量，温度应不变且为最适温度；探究果胶酶的最适用量时，果胶酶的用量为自变量，温度与pH应不变且为最适温度和pH。

2．测定酶的活性，必须全面了解影响酶活性的因素，以便确定合适的条件，来测定其最高活性。

3．一般情况下，高温、强酸、强碱可以使酶的空间结构改变，从而使酶失活，而氨基酸的种类、数量、排列顺序都不发生改变。

4．虽然底物浓度及用量、酶的浓度及用量会影响酶促反应速率，但不会影响酶的活性。

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练

习

与

试

卷

【重点题】

某有机物加入酶后，置于0 ℃至80 ℃环境中，有机物的分解总量与温度的关系如右图所示。根据该图判断，如果把这些物质置于80 ℃至0 ℃的环境中处理，在A～D四图中，符合其关系的图是(注：纵坐标为有机物的分解总量)(

)

【解析】

高温使酶变性失活，降低温度后，酶的活性也不能恢复，因此分解物总量也就不再变化。

【答案】

B 【难点题】

下图曲线表示的是温度与果胶酶活性之间的关系，此曲线不能说明的是(

)

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．当温度达到b′点时，果胶酶的活性最高、酶的催化作用最强

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，果胶酶的活性很低，当温度降低时，酶的活性可以恢复上升

【解析】

从图中可以看出随着温度的不断升高，果胶酶的活性在上升，达到b点时，酶的活性达到最高；

随后，随着温度的继续上升，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，故温度降低时，酶的活性不会恢复上升。

【答案】

D 【易错易混题】

下列关于酶的说法正确的是(

) A．果胶酶是果胶分解酶的简称，纤维素酶是纤维素分解酶的简称

B．果胶酶能将乳糖醛酸分解成半乳糖醛酸

C．在果汁中加入果胶酶后可使果汁变得澄清，是果胶酶彻底分解了细胞壁的结果

D．果胶酶只改变果胶分解的速度，反应前后果胶酶本身没有发生改变

【解析】

果胶酶是多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶的总称，果胶酶的催化作用具有专一性，只能使果胶分解为半乳糖醛酸，不能水解细胞壁中的纤维素。果胶酶只是大大加速了果胶在常温下的分解速度，酶在反应前后其数量和性质均不发生改变。

【答案】

D 【亮点题】

果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果

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胶酯酶等，常用于果汁的生产。

(1)果胶酶用于果汁生产，是因为它能分解果胶——植物_____________(结构)的主要组成成分之一，可解决________________等问题。

(2)为探究温度对果胶酶活性的影响，某同学设计实验方案如下：

操作流程：制备苹果泥和果胶酶溶液―→果胶酶与苹果泥混合水浴―→一段时间―→过滤果汁―→测量果汁体积(在不同的温度下同时进行以上实验) 温度梯度：－20 ℃、0 ℃、20 ℃、40 ℃、60 ℃、100 ℃

问：该实验方案有无不当之处，如有请补充说明。该实验是否需要另外再增设对照组，为什么？

(3)在最适温度和最适pH条件下，测得烧杯内葡萄糖的产生量与反应时间的关系如图，请在图中分别画出温度提高5 ℃和酶量提高1倍时的葡萄糖产生量曲线。

【解析】

果胶是植物细胞壁和胞间层的成分之一，果汁制作过程中利用果胶酶对苹果泥中果胶进行分解，可提高出汁率和果汁澄清度；探究温度对果胶酶活性的影响，可将温度梯度设为10 ℃，不同温度梯度间可形成相互对照；在各种反应条件适宜的情况下，如果将温度提高5 ℃，果胶酶的活性降低，因为反应容积已定，反应物的量已定，所以达到产物最大量需要的时间延长。同理，酶量增加时，需要的时间缩短。

【答案】

(1)细胞壁和胞间层

果肉出汁率低和果汁浑浊

(2)有。①在果胶酶与苹果泥混合前应使两者在同一温度条件下水浴保温；②温度梯度过大，可设置温度为10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃和60 ℃等。不需要，实验的不同温度梯度之间可以相互对照。

(3)

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