课题1　果胶酶在果汁生产中的作用教学设计(第一课时)

果胶酶在果汁生产中的作用教学设计

（河北阜平中学

孙思邈）

[教学目标] 1．简述果胶酶作用。

2．检测果胶酶活性。

3．探究温度和pH对果胶酶活性影响。

4．探究果胶酶的最适用量，搜集有关果胶酶应用的资料。

[教学重点] 探究温度和pH对果胶酶活性影响的实验

探究果胶酶的最适用量的实验

[教学难点] 探究温度和pH对果胶酶活性影响的实验

探究果胶酶的最适用量的实验

[教学过程] [引入] 讨论：天气热了大家都爱喝果汁，果汁香香甜甜，是同学们都喜欢喝。

大家自己制作过果汁吗？

大家在制作果汁中有没有遇到下面的问题呢？

1.自己做果汁速度慢

2.自己做的果汁浑浊

3.自己做的果汁有沉淀

下面我们就这三个问题的产生于如何解决进行讨论。

[正课内容] 一、基础知识

通过展示图片引导学生说出影导致上述三个问题的物质是果胶。

1、果胶

（1）功能：是植物细胞壁及胞间层的主要成分之一。

（2）组成：由半乳糖醛酸聚合而成的高分子化合物。

（3）特点：不溶于水。

（4）对果汁加工的影响：影响出汁率，且使果汁浑浊。

问：那我们如何解决由果胶引起的这一系列问题？

学生会回答：利用果胶酶，将果胶分解掉。

展示果胶酶图片与之前学习的纤维素酶对比介绍

2、果胶酶

（1）种类：

它是分解果胶的一类酶的总称，包括半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等。

（2）作用：

果胶酶可以分解细胞壁及胞间层的不溶的果胶，将果胶等物质分解成可溶性的

半乳糖醛酸等物质，使浑浊的果汁变得澄清，增加果汁的稳定性，提高果汁的品质。 （3）化学本质：蛋白质

（4）单体：氨基酸

（5）特性：

高效性：

酶的催化效率远比无机催化剂高。

专一性：

一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。

需要适宜的条件：

适宜的温度、适宜的PH值。

酶不能随便使用，使用时要考虑它的效率，也就是酶活性

3、酶的活性：

指酶催化一定化学反应的能力。

4、酶催化能力高低的衡量标准

在一定的条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度。

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。

5、影响酶活性的因素：温度、pH、抑制剂、酶的用量

找三个学生利用图像来解释温度、pH、酶的用量对酶活性的影响并进行评价。

①温度

A、温度对酶的影响

在较低温度时，随着温度的升高，酶的活性也逐渐提高，达到最适温度时，酶的催化能力最高，但高于最适温度后，酶的催化能力迅速下降，最后完全失去催化能力。

B、讨论：高温使酶的活性丧失后，酶的活性可否恢复？为什么？

不能恢复，因高温破坏了酶的分子结构，高温对酶造成不可逆的破坏。但低温使酶的活性丧失后，缓慢恢复其温度活性仍可恢复。

②pH：

A、 pH对酶的影响

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过高或过低会使蛋白质变性，当蛋白质变性后，酶也就完全丧失了活性。

③酶的抑制剂：

Fe3＋、Ca2＋、Zn2＋等金属离子对果胶酶有抑制作用。

④控制酶的用量

为了果胶酶得到充分的利用，节约成本，需要控制好酶的用量。

达到最大酶活性的最小酶用量。

二、实验设计

（一）探究温度对果胶酶活性的影响（老师引导设计）

1、实验原理

果胶酶的活性受温度影响。处于最适温度时，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、实验操作流程 （1）获取苹果泥；

（2）保温——苹果泥和果胶酶分别进行；（多个温度）

（3）混合后保温；

（4）过滤。

讨论：为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？

将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，避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶活性的问题。

分析A,B两个同学的观察指标

想一想，为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小或浑浊度来判断果胶酶活性的高低？

（二）探究pH对果胶酶活性的影响（学生小组讨论后自主设计）

1、实验原理

果胶酶的活性受pH影响，处于最适pH，酶的活性最高，高于或低于此值活性均下降。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、实验操作流程

你能设计吗？

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。

在探究温度或pH的影响时，是否需要设置对照？如果需要，又应该如何设置？为什么？

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。

4、果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。果胶酶能够分解果胶，从而分解植物的细胞壁及胞间层。在果汁生产中应用果胶酶可以提高果汁的澄清度。

(三)探究果胶酶的用量

1、实验原理

在一定的条件下，随着酶浓度的增加，果汁的体积增加；当酶浓度达到某一数值后，在增加酶的用量，果汁的体积不再改变，此值即是酶的最适用量。

2、实验操作

请你设计。

（1）配制不同浓度的果胶酶溶液和制备水果泥；

①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。 ②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

在最适温度和pH条件下制作1升苹果汁，使用多少果胶酶最合适？

一般为50mg/l左右，因为用此浓度处理果汁2～4小时后果汁率增加10％后不再增加。

三、小结

四、随堂练习

1. 酶的活性指酶______一定化学反应的能力。酶反应速度用单位时间内单位体积中_____________或者______________来表示。酶的活性受_______、_____和____________的影响。

2. 在生产果汁时，为了使果胶酶得到充分利用，节约成本，需要控制好酶的用量，用量多少常通

过_____的手段进行探究。

3. 总结实验室制备果汁与大规模生产制备果汁的不同点

五、作业

练习册P34-P36