课题1　果胶酶在果汁生产中的作用教学设计(第二课时)

专题4 酶的研究与应用

课题4.1 果胶酶在果汁生产中的作用

一、【课题目标】

（一）知识与技能

1.果胶酶的作用

2.理解、应用影响果胶酶活性的因素

3.提高学生的实验能力

（二）过程与方法

1.探究温度对果胶酶活性的影响

2.探究PH对果胶酶活性的影响

3.探究酶量大小对反应速度的影响

（三）情感、态度与价值观

通过实验探究酶的影响因素，培养学生的探索精神、创新精神和合作精神

二、【课题重点】

温度和PH对果胶酶活性的影响

三、【课题难点】

果胶酶的最适用量

四

、【教学流程】

教学

流程

环

节

一：

课

程

导

入

我国水果生产发展迅速，每年上市的新鲜水果品种多、数量大。但由于收获的季节性强，易造成积压滞销，腐烂变质。在本课题中，我们将探究果胶酶在果汁生产中的作用。

制作果汁要解决两个主要问题: 1.果肉的出汁率低，耗时长；2.榨取的果汁浑浊，黏度高，容易出现沉淀。

在生产上，人们使用果胶酶、纤维素酶解决上述问题。本课题，我们将探究利用果胶酶制作苹果汁的适宜条件，自己动手做苹果汁。

课题目标

1.说出果胶在植物组织中的主要作用

2.说出果胶酶的作用

教师

活动

展示课题背景，导入课题目标。

课题背景

学生

活动

情景导设计

意图

阅读、

入本节倾听。

目标。

3.举例说出用于生产果胶酶的微生物

4.尝试利用苹果匀浆制成果汁的最佳

条件的实验，测定果胶酶的活性

5.收集果胶酶在其他方面利用的资料。

环

节

二：

讲

授

新

课

一、酶的基础知识

1.酶的概念

酶是活细胞所产生的具有生物催化作用的一类特殊的有机物；

2.酶的化学本质，基本组成单位

蛋白质（大多数）或RNA；基本组成单位：氨基酸或核糖核苷酸

3.

酶的功能及原因

酶能降低化学反应的活化能，从而使反应能够迅速的进行。在各种化学反应中起催化作用

4.酶的特性

高效性；专一性；需要适宜的条件

二、果胶与果胶酶的作用

1.果胶

展示植物细胞模式图，介绍植物细胞壁以及细胞之间胞间层成分，说明这些成分对果汁制作的影响，引出果胶酶在果汁制作的作用。

（1）作用：细胞壁以及胞间层的主要组成成分。

（2）性质：由半乳糖醛酸聚合而成的高分子化合物，不溶于水。是果汁加工中影响出汁率和果汁澄清度的主要原因

。

2.果胶酶

课堂演示实验或展示实验图解：“果汁加果胶酶和不加果胶酶实验结果”，指出果胶酶的作用，讲解果胶酶的种类。

（1）作用：瓦解植物细胞的细胞壁、胞间层，将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸。能够提高水果的出汁率并使果汁变得澄清

。

(2)种类：多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。 三、探究温度和pH对果胶酶的影响和果胶酶的用量 （一）探究温度对果胶酶活性的影响

引导学生回顾必修1的控制变量法，进行变量分析，设计实验，回答问题，后展示实验流程图，教师讲解实验步骤。

1.实验原理

果胶酶活性受温度的影响，在最适温度下，其活性最高。果肉出汁率、

演练、

回答。

回答。

作用。

观察、

思考、

简述果胶酶的

回忆、

回答。

澄清度与果胶酶活性成正比。

2.实验流程

①处理原料：搅拌器搅拌制苹果泥

↓

②分组处理：将分别装有苹果泥和果胶酶的试管在不同温度恒温水浴中保温(或调节至不同的pH) ↓

③反应阶段：加入果胶酶反应一段时间

↓

④测量记录：过滤果汁，用量筒测量果汁体积并记录

(二）探究果胶酶的用量

讲解实验原理，引导学生进行变量分析，指出实验使用和前面相同的实验装置，不过是自变量改变。

1.实验原理 随着酶浓度的增加，过滤到的果汁体积也增加，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.实验设计 （1）变量分析

自变量：果胶酶用量。

分组对照： 1mg 2mg 3mg …

…9mg 。

因变量：

果汁澄清度和出汁率。 无关变量：温度、PH等等量相同控制。

（2）实验操作流程

探究温回顾、

度和pH思考、

进行

实验

设计。

对果胶酶活性的影响以及果胶酶的最适用量。

①配制不同浓度的果胶酶溶液和制备水果泥；

配制不同浓度的果胶酶溶液（准确称取纯的果胶酶1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、7mg、8mg、9mg，配制成相等体积的水溶液，取等量放入9支试管中，并编号1～9。） 制备水果泥（搅拌器搅拌制成苹果泥并称45g，等量装入9支试管中，并编号1～9）

②将上述试管放入恒温水浴加热一段时间。

③将不同浓度的果胶酶分别迅速与各试管的苹果泥混合，然后再放入恒温水箱中。

④恒温水浴约20分钟

⑤过滤后测量果汁的体积

(三）思考与讨论

1.实验方案

（1）当探究温度(或pH)对果胶酶活性的影响时，自变量是什么？无关变量有哪些？

温度(或pH)是自变量。果泥量、果胶酶的用量、水浴时间和pH(或温度)等属于无关变量。

（2）在探究温度或pH对酶活性的影响时，如何设置对照实验？

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。

2.实验操作

在苹果泥和果胶酶混合之前，为什么要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中用同一恒温处理？

使酶与反应物混合前就分别达到预设的温度，避免混合时改变温度进而导致实验误差。

3.结果分析

（1）为什么可以根据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，因此可以根据滤出的苹果汁的体积判断果胶酶的活性。

（2）除果汁的体积外，根据哪个因变量也能判断果胶酶活性的高低？

该因变量与果胶酶活性有何对应关系？

果汁的澄清度。果汁越澄清，表明果胶酶的活性越高。

（四）结果分析与评价

A.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；

B.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）；

C.果胶酶最适温度、pH以及果胶酶的最适用量。

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

阅读、

倾听、

思考、

回答。

环

节

三：

课

堂

小

结

是

五、当堂检测

1.下列不属于果胶酶成分的是

多聚半乳糖醛酸

果胶酯

出汁率

果胶酶作用的最适温度为45—50 ℃

、最适pH范围为3.0—6.0。Fe3+、Ca2+、

Zn2+等金属离子对酶有抑制作用。

植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶，通常生产上采用曲霉、青霉等微生物来生产果胶酶。

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）

体积

（m

0

酶的用

四、课堂小结

√

A.纤维素酶

B.果胶分解酶

D.果胶酯酶

C.多聚半乳糖醛酸酶 2.如图曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系，此曲线不能说明的

环

节

四：

当

堂

检

测

升

3.在“探究温度对酶活性的影响”实验中，下列说法不正确的是

A.可准备一组烧杯，分别盛有不同温度的水

B.√

将苹果泥和果胶酶直接混合后放在不同温度的烧杯中恒温水浴处理

C.不同温度梯度之间可相互对照

D.温度过高时，果胶酶会变性失活

4.在“探究pH对酶活性的影响”实验中，不正确的是

A.自变量是不同的pH梯度

B.无关变量有温度、底物浓度、酶浓度、反应时间等

C.√

可通过测定滤出的果汁体积判断果胶酶的最适pH D.pH过低时，果胶酶活性变小，但不失活

5.果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物细胞壁及胞间层。在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率和澄清度。请你帮助完成以下有关果胶酶和果汁生产的实验课题。

实验用具和材料：磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、纱布等。苹果、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水等。

实验一：果胶酶在果汁生产中的作用

实验方法及步骤：

⑴将苹果洗净去皮，用磨浆机制成苹果泥，加入适量蒸馏水备用。

⑵取两个100ml洁净的烧杯，编号为1、2号，按相应程序进行操作，请把表中未填写的内容填上。

操作顺序

①

②

③

④

项目

在烧杯中加入苹果泥

注入蒸馏水

在恒温水浴中保温，并用玻璃棒不时搅拌

烧杯

1 20mL 2mL

10min 2 20mL

10min 升

D.C√

点时，果胶酶的活性也很低，当温度降低时，酶的活性可以恢复上

A.在B点之前，果胶酶的活性和温度成正相关；B点之后，成负相关

B.当温度到达B点时，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

思考、

回答。

⑶取出两个烧杯，同时进行过滤。观察或比较

，并记录结果。

实验结果的预测及结论：

如果是

，则说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用。

实验二：验证果胶酶在果汁生产中的作用

⑴在课题实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥、试管中分别加入果胶酶溶液、编号、编组”之后，有下列两种操作：

方法一：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合，再把混合液的pH分别调至4、5、6、……10。

方法二：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的pH分别调至4、5、6、……10，再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。

请问哪一种方法更为科学：

，并说明理由：

。

⑵实验步骤中也有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使

，以减少实验误差。

⑶如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，当横坐标表示pH，纵坐标表示

，实验的操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解，在图20中选择一个最可能是实验结果的曲线图：

。若实验所获得

的最适宜＝m，请你在所选的曲线图中标出“m”点的位置。

实验一：（2）注入果胶酶溶液；2ml

（3）在相同时间内滤出的果汁体积和果汁的澄清度

实验结果的预测及结论：相同时间内1号烧杯滤出的果汁体积比2号烧杯滤出的果汁体积大，澄清度高

实验二：（1）方法二；方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验预设的pH(或回答“方法一的操作会在达到预定pH之前就发生了酶的催化反应”) （2）酶和反应物（果胶）充分的接触（3）果胶体积：甲；