课题1　果胶酶在果汁生产中的作用教学设计范文

酶的研究与应用

考纲要求

1．酶的存在与简单制作方法

2．酶活力测定的一般原理和方法

复习要求

1.果胶酶在果汁加工中的作用

基础自查

一、果胶酶在果汁生产中的作用

1．果胶酶的组成及作用？

2．酶的活性及影响酶活性的因素

(1)酶的活性？

影响酶活性的因素？

3．研究温度对果胶酶活性影响的实验

(1)实验方案：

。

(2)实验程序：

(3)记录实验数据，并填入表格。

(4)得出结论：

。

课堂深化探究

一．果胶酶在果汁生产中的应用

1．影响果汁产量的物质及处理方法

(1)影响果汁产量的物质

纤维素和果胶是组成水果的重要物质，这两种物质的存在使制作果汁时存在两个问题：

(2)处理方法——酶解法

常用的酶及其作用特点如下：

果胶酶

纤维素酶

组

成

本质

作

用

③衡量实验结果的指标

(2)探究果胶酶的用量

①原理提示

②确定最适用量的方法

特别提醒

在探究温度或pH的影响时，不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间构成了相互对照，通过相互对照可确定果胶酶活性的温度或pH的最适值。

对应训练

1.下列说法不正确的是(

)。

A．在探究果胶酶用量实验中，虽然实验的变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的思想方法是不变的

B．植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶

C．通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法来判断果胶酶活性的高低

D．人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果汁面临的问题

2.(2009·江苏，22)加工橘子罐头，采用酸碱处理脱去中果皮(橘络)，会产生严重污染。目前使用酶解法去除橘络，可减少污染。下列生长在特定环境中的4类微生物，可以大量产生所用酶的有(多选)(

)。

A．生长在麦麸上的黑曲霉

B．生长在酸奶中的乳酸菌

C．生长在棉籽壳上的平菇

D．生长在木屑上的木霉

限时训练

题组一

果胶酶在果汁生产中的作用

1．下列关于果胶酶的说法不正确的是(

) A．虽然实验的变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的思想方法是不变的

B．植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶

C．通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法来确定果胶酶活性的高低

D．人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果汁面临的问题

2．如图曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系，此曲线能说明的是(多选)(

) A．在B点之前，果胶酶的活性和温度成正比；之后，成反比

B．当温度到达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，果胶酶的活性也很低，当温度降低时，酶的活性也可以恢- 1 - 2.探究酶活性最适条件和用量的实验设计

(1)探究酶活性最适条件的实验设计

①思路方法

②注意事项

复上升

3.下列是有关酶的应用问题，请分析回答。

工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出汁率，为研究温度对果胶酶活性的影响，某学生设计了如下实验：

①将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在10℃水浴中恒温处理10 min(如图A)。

②将步骤①处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在10℃水浴中恒温处理10 min(如图B)。

③将步骤②处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量(如图C)。

（1）pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。据图12可知，_________更适宜作为食品添加剂，理由是________。蛋白酶的活力可用________的量来表示。

该蛋白酶的提取工艺流程如下：

④在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如下表：

温度/℃

果汁量/mL 10 8 20 13 30 15 40 25 50 15 60 12 70 11 80 10 根据上述实验，请分析回答下列问题：

(1)果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中果胶的水解，产物是____________。

(2)实验结果表明，当温度为________附近时，果汁量最多，此时果胶酶的活性________。

(3)为什么该实验能够通过测定过滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)果胶酶作用于一定量的某种物质(底物)，保持温度、pH在最适值，生成物量与反应时间的关系如图：在35 min后曲线变成水平是因为________。若增加果胶酶浓度，其他条件不变，请在图中画出生成物量变化的示意曲线。

兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。结果显示，酶保护剂浓度在0.02～0.06mol/L范围内，酶活力较高；提取液pH在6.0～8.0范围内，酶活力较高。他们认为，要进一步提高粗酶制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化，并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称，设计实验结果记录表。

2.(2009·江苏生物，31)酶解法制备原生质体的原理是利用酶溶液对细胞壁成分的降解作用。蜗牛酶液从蜗牛(以植物为食)消化腺中提取；果胶酶、纤维素酶从微生物中提取。为了研究不同酶液的酶解效果，某实验小组取无菌烟草幼叶，切成相同大小的小片，等量放入6支试管中，试剂用量和实验结果列于下表。请回答有关问题。

试管编号

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

Ⅵ

项目

蒸馏水/mL 2 0 1 1 1 1 缓冲液/mL 0 2 1 0.5 0.5 0.5 果胶酶液/mL 0 0 0 0.5 0 0 蜗牛酶液/mL 0 0 0 0 0.5 0 纤维素酶液/mL 0 0 0 0 0 0.5 实验结果

－

－

－

＋＋＋

＋＋＋＋

＋＋

(绿色深浅程度) (注：“＋”越多表示绿色越深，“－”表示颜色无显著变化) (1)实验过程中，需要轻摇试管，其目的是________________，使原生质体从叶小片中游离出来，以便观察悬浮液绿色的深浅。

(2)从绿色的深浅可推测：蜗牛酶液酶解效果最好，原因是蜗牛酶液含有________________等多种酶。该实验中________是空白对照组，其设置意义是_________________________。

(3)用网筛过滤原生质体到离心管内，离心后收集沉淀物，并用________洗涤。

(4)原生质体是否符合要求还需进行检验，其检验的方法是________________。

9.（2012山东高考模拟预测卷试题）（18分）果酒具有很高的营养价值和保健作用,越来越受到人们的喜爱，制作果酒时需要酵母菌，请回答下列问题。

（1）土壤是酵母菌的大本营，若从含有酵母菌、醋酸菌、青霉菌、毛霉的土壤中分离到较纯的酵母菌，最简便的方法是在

条件下选择培养。若想对初步筛选得到的目的菌进行纯化并计数，可采用的接种方法是

。

（2）酵母菌的酒精发酵过程一般控制在

的温度范围，最适合酵母菌繁殖。发酵后是否有酒精生成，可以用

来检验。

（3）葡萄汁为酵母菌的生长和繁殖提供的营养成分是

。

高考真题体验

1.（2012广东）（16分）食品种类多，酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探究在食品生产应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知：

- 2 -

酶的研究与应用

答案与解析

基础自查

一、果胶酶在果汁生产中的作用

1．

果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶

、

果胶分解酶

和果胶酯酶，能使果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，瓦解植物细胞壁和胞间层。

2．

(1) 指酶催化一定化学反应的能力，可用反应速度

来表示。

(2) 温度、pH和酶的抑制剂等条件都会影响酶的活性。

3．

(1)实验方案：确定温度梯度

→探讨控制温度的方法和措施。

(2) 制备水果泥→制备果胶酶→水果泥与果胶酶分别水浴保温→将水果泥和果胶酶混合保温→过滤出果汁→记录果汁量→改变不同温度后，重复上面实验。一、1.

2.

3.

(4) 获得的果汁越多，或果汁越澄清，表明果胶酶的活性越高

课堂深化探究

一．果胶酶在果汁生产中的应用

1．影响果汁产量的物质及处理方法

(1) 一是果肉的出汁率低，耗时长；二是榨取的果汁浑浊、黏度高、容易发生沉淀。

(2)处理方法——酶解法

常用的酶及其作用特点如下：

果胶酶

组

成

多聚半乳糖醛酸酶果胶分解酶果胶酯酶

C1酶

Cx酶

葡萄糖苷酶

本质

蛋白质

作

用

催化果胶水解为可溶性半乳糖醛酸

C1酶纤维素――→Cx酶纤维二糖葡萄糖苷酶――→葡萄糖

物、霉菌、酵母菌和细菌在其生活过程中，都会发生分解果胶的过程，因此，它们都可产生果胶酶，故B正确；在制作果汁过程中，由于果胶、纤维素的存在，影响榨出的果汁量及果汁的透明度，加入纤维素酶和果胶酶后，果汁榨出量及透明度均有提高，即D正确；在使用梯度测定酶的用量及活性时，可以通过榨出的苹果汁的体积大小来判断，因此C错误。答案

C 2.解析

本题考查考生对“生物的生活习性、形态结构和功能与环境相适应”思想的理解。橘络的主要成分是纤维素(植物细胞壁的主要成分)，因此，能以死亡植物体为营养来源的微生物细胞中一定含有分解细胞壁成分的酶。答案

ACD 限时训练

1．C

果胶酶的活性可以通过测果汁体积大小来反映，也可通过观察果汁的澄清度来反映。

2.ABC

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，等达到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。但是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。

3.(1)半乳糖醛酸

(2)40℃

最高

(3)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

(4)底物消耗完毕

如图

解析

从实验数据分析：在40℃附近时，果汁量最多，说明此时的果胶酶催化活性最高。因为底物的量是一定的，所以底物消耗完时，生成物的量达到最大值，其后不再发生变化；增加酶的浓度可以使反应更快地达到平衡点，即更早结束反应，但生成物的总量不会发生变化。

题组二

探讨加酶洗衣粉的洗涤效果

9、【解析】：（1）酵母菌、醋酸菌、青霉菌、毛霉的呼吸方式不同，酵母菌可以进行无氧呼吸，也可以进行有氧呼吸，而其他几种只能进行有氧呼吸，所以可以在无氧条件下分离出酵母菌。想对初步筛选得到的目的菌进行纯化并计数，可采用的接种方法是稀释涂布平板法

（2）酵母菌的最适温度为18 ℃～25 ℃。检验酒精常用酸性的重铬酸钾溶液。

（3）葡萄汁中营养物质丰富，可为酵母菌提供碳源、氮源、水、无机盐和生长因子。

【答案】：（1）无氧

稀释涂布平板法

（2）18 ℃～25 ℃

酸性的重铬酸钾

（3）碳源、氮源、水、无机盐和生长因子

高考真题体验

1.【答案】

（1）木瓜蛋白酶

由图可以看出，木瓜蛋白酶的活性不随pH的变化而变化

单位时间内底物消耗（产物产生）

（2）课题：探究酶保护剂的最适浓度和提取液的最适pH 纤维素酶

蛋白质

2.(1)①探究不同温度(或pH)对果胶酶活性的影响时，温度(或pH)作为自变量，有效地控制其他无关变量，通过设置合理的温度(或pH)梯度来确定最适值。

②在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶达到所要求的温度或pH条件，以避免混合后条件的变化，确保实验结果的可信度和可靠性。

③以果汁澄清度与果汁产量的多少确认果胶酶活性的高低。

(2)①本实验是一个探究性的定量实验，所测出的最适用量是在本实验的温度、pH条件下测出的，因而果胶酶的最适用量应标明温度和pH。

②如果随酶浓度的增加，过滤到的果汁的体积也增加，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。

对应训练

1.解析

在探究果胶酶的用量实验中，参照研究温度和pH对酶活性的影响实验，采用梯度测定法，只是将原实验中的pH梯度和温度梯度改成酶的用量梯度而已，基本实验思路不变，即A正确；植- 3 -

单位时间内底物的消耗量

0.02 酶保护剂的浓度

0.03 0.04 0.05 0.06 提取液的pH 6.0

6.2

6.4

6.6

6.8

7.0

7.2

7.4

7.6

7.8

8.0

【解析】（1）审题结合图形和文字，在题目中已经提供了信息“食品种类多，酸碱度范围广”，所以选择的食品添加剂应该有较广的酸碱适应范围。从图形中，可以看出木瓜蛋白酶的适应范围最广，所以可以选作食品添加剂。酶的活力，一般用酶催化的底物消耗量或者产物生成量来表示。

实验设计，应该明确实验目的：探究酶保护剂的最适浓度和提取液的最适pH值，所以可以将酶保护剂的浓度和提取液的pH值作为自变量，因变量为单位时间内底物的消耗量。

2.解析

(1)实验过程中，需要轻摇试管，可以使细胞壁与酶充分接触，提高酶解效果。(2)蜗牛以植物为食，所以蜗牛酶液中含有果胶酶和纤维素酶，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ没有添加酶溶液为空白对照组。其设置意义是排除无关变量的干扰。(3)离心后收集沉淀物，并用等渗溶液清洗，目的是保持细胞正常形态。(4)要用低渗涨破法来检验原生质体是否符合要求，若没有细胞壁则可以涨破，有则不能涨破。

答案

(1)为了使细胞壁与酶充分接触，提高酶解效果

(2)果胶酶和纤维素酶

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

排除无关变量的干扰

(3)等渗溶液

(4)低渗涨破

- 4 -