生物选修人教版 课题1 果胶酶在果汁生成中的作用（共29张上课）

(共29张PPT)
课题背景 我国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。水果的加工技术，（制作果汁、果干、果粉和果酒）可以缓解产销矛盾。
一.果肉的出汁率低,耗时长．

二．榨取的果汁浑浊，黏度高，
易发生沉淀．
制作果汁要解决两个问题
怎样解决？
使用
果胶酶
纤维素酶
课题1 果胶酶在果汁生产中的应用
（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、酶的本质
绝大多数是蛋白质，少数是RNA（酶的基本单位是氨基酸或核糖核苷酸）
3、酶的功能
降低化学反应的活化能，催化作用
4、酶的特性：高效性、专一性、作用条件较温和
一、基础知识
（二）果胶酶的作用
1、果胶
作用：植物细胞壁和胞间层的主要成分
单体：半乳糖醛酸
特点：不溶于水，影响果汁的出汁率和澄清度
果汁制作的影响：影响果汁的出汁率，还会使果汁浑浊
（高分子化合物)
2、果胶酶：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
3、果胶酶在果汁制作中的作用 ：
① 分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层；使果胶水解为半乳糖醛酸。
② 提高水果的出汁率，并使果汁变得澄清
（三）酶的活性与影响酶活性的因素：
1、酶的活性
2、酶催化能力的标准：
指酶催化一定化学反应的能力
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
3、影响酶活性的因素：果胶酶的最适温度45～500C，最适PH 3-6，Fe3＋、Ca2＋、Zn2＋等抑制剂
①提取法：采用各种技术，直接从动物或微生物的细胞或组织中将酶提取出来。
②发酵法：通过微生物发酵来获得人们所需的酶，如用曲霉、青霉等微生物发酵生产果胶酶。
③化学合成法：成本比较高，只能合成已知结构的酶。
2、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。
（四）果胶酶的用量
果胶酶分布：植物、霉菌、酵母菌
1、酶的生产
二、实验设计
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。
（一）探究温度对果胶酶活性的影响
1、实验原理
实验设计的三个基本原则：
1、对照原则
2、单一变量原则
3、等量原则
变量
自变量：
温度
因变量：
酶的活性

无关变量：
（果汁体积或澄清度）
（一）探究温度对果胶酶活性的影响
酶的量和浓度、苹果泥的量、
PH值、反应时间等必须一致
2、材料：苹果
3、仪器：搅拌器、恒温水浴锅、试管、
试管夹、滴管、烧杯、量筒、漏斗
4、试剂：果胶酶水溶液、 蒸馏水等
5、实验操作流程
搅拌器搅拌制成苹果泥
均分装入
9支试管
果胶酶水溶液
等量
9支试管
将分别装有苹果泥和果胶酶的试管9组分别放入300C、350C、400C、450C、500C、550C、600C、650C和700C的恒温水箱中保温
试管内温度稳定后，将果胶酶加入相同温度的苹果泥内恒温保持10分钟
过滤果汁，用量筒测量果汁的量，填入表格
①
②
③
④
5、实验操作流程
1．果泥与果胶酶在混合前，分装在不同试管中用同一温度处理（分别保温）的目的是什么？
思考：
保证底物和酶在混合时的温度是相同的。
遵循。不同的温度梯度之间就可以作为对照，这种对照称为相互对照。
2．实验是否遵循对照原则？如何设置的？
变量
自变量：
PH
因变量：
酶的活性

无关变量：
（果汁体积或澄清度）
（二）探究pH对果胶酶活性的影响
酶的量和浓度、苹果泥的量、
温度、反应时间等必须一致
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。
1、实验原理
将分别装有苹果泥和果胶酶的试管在同一恒温水箱中恒温加热
过滤果汁，用量筒测量果汁的量，填入表格，确定最适pH并画曲线图
将5组试管的苹果泥和果胶酶的PH分别调到5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合，保持恒温一段时间
搅拌器搅拌制成苹果泥
均分装入
5支试管
果胶酶水溶液
等量
5支试管
③
①
②
⑤
④
⑥
结果分析与评价
2、探究pH对果胶酶活性的影响实验操作流程
3.A同学将哪个因素作为变量，控制哪些因素不变？为什么要作这样的处理？B同学呢？
A同学将温度或pH作为变量，控制不变的量有苹果泥的用量、果胶酶的用量、反应的时间和过滤的时间等。只有在实验中保证一个自变量，实验结果才能说明问题。
B同学对于变量的处理应该与A同学相同，只是观察因变量的角度不同
思考：
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。
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？
2、实验设计
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，再增加酶的
用量，果汁的体积不再改变，此值即是酶的最适用量。
（三）探究果胶酶的用量　　　　　
变量
自变量：
酶的用量
因变量：
酶的活性（果汁体积）

无关变量：
pH、温度、苹果泥用量、反应时间等 （必须一致）
如何实现变化？
配制不同浓度的果胶酶溶液，或只配制一种浓度的果胶酶溶液，然后使用不同的体积。
三、操作提示
1.制取苹果泥时,可先将苹果切成小块放入榨汁机中加入益的水后再进行搅拌:如果用橙子做实验,不必去掉橙皮

2.在探究不同pH对果胶酶活生的影响时,可以用体积分数为0.%的NaOH溶液和盐进行调节

3.在用果酶处理果泥时,为了使果胶酶能够完分催化反应,应用玻璃棒不时地搅拌反应混合物
1、温度、pH与果胶酶活性的关系
四、结果分析和评价
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。
2、在最适温度和pH条件下制作1L苹果汁，使用多少果胶酶最合适？为什么？
1．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果汁率，为研究温度对果胶酶活性的影响．某学生设计了如下实验：(10分)
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分钟（如图A）
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）。
④在不同温慢条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如下表：
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分钟（如图B）。
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________的水解。
（2）实验结果表明，当温度为________时果汁量最多，此时果胶酶的活性________。当温度再升高时，果汁量降低，说明，________。


（3）实验步骤①的目的是：________。
果胶
40℃
最高
温度升高，降低了酶的活性
使得酶与果泥处于同一温度条件下
（6分）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。下面是师大附中某研究性学习小组同学在“探究果胶酶催化果胶水解的适宜pH”的课题过程中遇到的问题。
（1）本课题实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥（假定pH的改变对苹果泥成分无影响），试管中分别注入果胶酶溶液、编号、编组”之后，有下面两种操作：
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：将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥的pH分别调到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： ?
方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始达到实验预设的pH（或“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”）
方法二
（2）实验步骤中有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使 以减少实验误差
酶和反应物（果胶）充分地接触
（3）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 ，该实验操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解，在下图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pH=m，请你在所选的曲线图中标出“m”点的位置。
果胶分解速率
甲
1、分别用0℃和100 ℃的温度处理某种酶后，酶都没有活性，但（ ）
A、经过0℃处理的酶活性能够恢复
B、经过100℃处理的酶活性能够恢复
C、经过0℃处理的酶的空间结构遭破坏
D、经过100℃处理的酶被水解成了氨基酸
A
2、将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量的水混合装入一个容器内，调整pH至2.0，保存于37℃的水浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的物质是（ ）
A、淀粉、胃蛋白酶、多肽、水
B、唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水
C、唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水
D、唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水
A
3．果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，它不包括 ( )
A．多聚半乳糖醛酸酶 B．果胶分解酶
C．乳糖分解酶 D．果胶酯酶
C
4．探究温度对果胶酶活性的影响、pH对酶活性的影响、果胶酶的用量三个实验中，实验变量依次为 ( )
A．温度、酶活性、酶用量
B．苹果泥用量、pH、果汁量
C．反应时间、酶活性、酶用量
D．温度、pH、果胶酶用量
D