實(shí)驗(yàn)4-果汁中的果膠和果膠酶

1、第二章第二章 酶的應(yīng)用酶的應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4 果汁中的果膠和果膠酶果汁中的果膠和果膠酶 課題背景課題背景 制作果汁制作果汁要解決兩個主要問題：要解決兩個主要問題：果肉的果肉的出汁率低出汁率低，耗時，耗時 長。長。榨取的果汁榨取的果汁渾濁、黏度高渾濁、黏度高，容易發(fā)生，容易發(fā)生沉淀沉淀。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?探究探究制作果汁制作果汁的的最佳條件最佳條件。檢測檢測果膠酶活性果膠酶活性，觀察，觀察 果膠酶對果汁形成的作用。果膠酶對果汁形成的作用。說明果膠的化學(xué)性質(zhì)及說明果膠的化學(xué)性質(zhì)及果果 膠酶的作用原理膠酶的作用原理。 果膠：果膠：植物植物細(xì)胞壁及胞間層細(xì)胞壁及胞間層的主要組成成分之一，由的主要組成成

2、分之一，由半半 乳糖醛酸乳糖醛酸和和半乳糖醛酸甲酯半乳糖醛酸甲酯組成。組成。果膠起著將果膠起著將植物細(xì)胞植物細(xì)胞 粘合粘合在一起的作用，去掉果膠就會使植在一起的作用，去掉果膠就會使植物組織變得松散物組織變得松散。 什么是果膠？什么是果膠？ 果膠不溶于乙醇。果膠不溶于乙醇。 什么是果膠酶？什么是果膠酶？ 果膠酶：果膠酶：可以可以水解果膠水解果膠，瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層，瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層， 使使榨取果汁變得更容易榨取果汁變得更容易?？墒构z分解成可使果膠分解成可溶性的半乳可溶性的半乳 糖醛酸糖醛酸，使，使渾濁渾濁的果汁的果汁變得澄清變得澄清。黑曲霉黑曲霉和和蘋果青霉蘋果青霉等等 都可用于

3、生產(chǎn)果膠酶。都可用于生產(chǎn)果膠酶。 分解果膠的一類酶的總稱分解果膠的一類酶的總稱 特別注意：特別注意：在在果汁生產(chǎn)果汁生產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以中應(yīng)用果膠酶可以提高水果的提高水果的 出汁率（果汁量）并使果汁變得澄清出汁率（果汁量）并使果汁變得澄清。 加果膠酶加果膠酶 未加果膠酶未加果膠酶 渾濁渾濁 澄清澄清 設(shè)備及用品設(shè)備及用品 勻漿機(jī)勻漿機(jī)、小刀、燒杯、酒精燈、試管、移液器、量筒。、小刀、燒杯、酒精燈、試管、移液器、量筒。 探究制作果汁的最佳條件探究制作果汁的最佳條件 對照組對照組 蘋果泥蘋果泥 試管號試管號 反應(yīng)體系反應(yīng)體系處理處理加酒精前現(xiàn)象加酒精前現(xiàn)象加酒精后現(xiàn)象加酒精后現(xiàn)象 1 蘋果汁蘋果汁

4、 果膠酶果膠酶 加熱加熱 2 蘋果汁蘋果汁 果膠酶果膠酶 不加熱不加熱 3 蘋果汁蘋果汁 蒸餾水蒸餾水 加熱加熱 4 蘋果汁蘋果汁 蒸餾水蒸餾水 不加熱不加熱 分層明顯分層明顯，沉淀，沉淀 被濃縮成一小團(tuán)被濃縮成一小團(tuán) 分層明顯，分層明顯， 沉淀比沉淀比1 1號大號大 液體渾濁液體渾濁 液體比液體比3 3號渾濁號渾濁 果汁被稀釋果汁被稀釋 果汁被稀釋果汁被稀釋 產(chǎn)生絮狀沉淀產(chǎn)生絮狀沉淀 產(chǎn)生大量絮產(chǎn)生大量絮 狀沉淀狀沉淀 實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果 特別注意：特別注意：果膠能使果汁變渾濁，而果膠酶可以水果膠能使果汁變渾濁，而果膠酶可以水 解果膠，使果汁變澄清。解果膠，使果汁變澄清。 探究溫度和探究溫度和

5、pH對果膠酶活性的影響對果膠酶活性的影響 u酶的活性：酶的活性：酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力，用來反映酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力，用來反映酶催酶催 化效率化效率的高低。的高低。 u表示方法：表示方法：用單位時間內(nèi)、單位體積中用單位時間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量反應(yīng)物的減少量 或或產(chǎn)物的增加量產(chǎn)物的增加量來表示。來表示。 設(shè)置一系列的溫度梯度和設(shè)置一系列的溫度梯度和pH梯度梯度 自變量：自變量： 。 因變量：因變量： 。 實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)原理：在一定范圍內(nèi)，果肉的在一定范圍內(nèi)，果肉的出汁率（果汁量）出汁率（果汁量）與與 果汁的果汁的澄清度澄清度與與果膠酶的活性果膠酶的活性成正比。成正比。 探究果膠酶的

6、最適用量探究果膠酶的最適用量 40 例題：例題：工業(yè)生產(chǎn)果汁時，常常利用工業(yè)生產(chǎn)果汁時，常常利用果膠酶果膠酶破除果肉細(xì)胞的破除果肉細(xì)胞的 細(xì)胞壁以細(xì)胞壁以提高出汁率提高出汁率。為研究。為研究溫度溫度對果膠酶活性的影響，對果膠酶活性的影響， 某學(xué)生設(shè)計了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)：某學(xué)生設(shè)計了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)： 將將果膠酶與蘋果泥果膠酶與蘋果泥分裝于不同的試管，在分裝于不同的試管，在10水浴水浴中恒中恒 溫處理溫處理10 min（如圖中（如圖中A）。）。 將步驟將步驟處理后的果膠酶和蘋果泥混合，再次在處理后的果膠酶和蘋果泥混合，再次在10水水 浴中恒溫處理浴中恒溫處理10 min（如圖中（如圖中B）。）。

7、 將步驟將步驟處理后的混合物處理后的混合物過濾，收集濾液過濾，收集濾液，測量，測量果汁量果汁量 （如圖中（如圖中C）。）。 在在不同溫度不同溫度條件下重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，并記錄果汁量，條件下重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，并記錄果汁量， 結(jié)果如下表：結(jié)果如下表： 溫度溫度/1020304050607080 果汁量果汁量/mL813152515121110 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，請分析并回答下列問題。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，請分析并回答下列問題。 （1）果膠酶果膠酶能破除細(xì)胞壁，是因?yàn)楣z酶可以促進(jìn)能破除細(xì)胞壁，是因?yàn)楣z酶可以促進(jìn)細(xì)胞壁細(xì)胞壁 中的中的水解。水解。 （2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在上述）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在上述8組實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)

8、溫度為組實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)溫度為 時時 果汁量最多，此時果汁量最多，此時果膠酶的活性果膠酶的活性 。當(dāng)溫度再升高。當(dāng)溫度再升高 時，果汁量降低，說明時，果汁量降低，說明 。 （3）實(shí)驗(yàn)步驟）實(shí)驗(yàn)步驟的目的是的目的是 。 溫度溫度/1020304050607080 果汁量果汁量/mL813152515121110 果膠果膠 40 相對最強(qiáng)相對最強(qiáng) 溫度升高，降低了果膠酶的活性溫度升高，降低了果膠酶的活性 使果膠酶和蘋果泥處于同使果膠酶和蘋果泥處于同 一溫度條件下一溫度條件下 思考與練習(xí)思考與練習(xí) 制作果膠的制作果膠的最佳條件最佳條件是什么？是什么？ 果膠酶在果膠酶在制作果汁制作果汁中起什么作用？中起什么

9、作用？ 果膠酶果膠酶還可能有什么作用？還可能有什么作用？ 果膠酶水解果膠的果膠酶水解果膠的最終產(chǎn)物最終產(chǎn)物是什么？要使是什么？要使果汁澄清果汁澄清， 應(yīng)該使用應(yīng)該使用果膠酶和果膠甲酯酶果膠酶和果膠甲酯酶中的哪一種？還是同時中的哪一種？還是同時 使用兩種酶？為什么？使用兩種酶？為什么？ 參考答案：參考答案：略。略。提高提高出汁率（果汁量）和澄清度出汁率（果汁量）和澄清度。 果酒澄清、洗衣粉的添加劑。果酒澄清、洗衣粉的添加劑。半乳糖醛酸半乳糖醛酸、同時使用。、同時使用。 例題：例題：下列關(guān)于下列關(guān)于果膠果膠的敘述的敘述不正確不正確的是（的是（ ） A. 果膠是植物細(xì)胞壁的主要成分果膠是植物細(xì)胞壁的

10、主要成分 B. 果膠由半乳糖醛酸和果膠由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯半乳糖醛酸甲酯組成組成 C. 果膠不溶于水，但能溶于果膠不溶于水，但能溶于酒精酒精 D. 果膠對果汁的果膠對果汁的澄清度澄清度會產(chǎn)生影響會產(chǎn)生影響 例題：例題：關(guān)于關(guān)于果膠酶果膠酶的說法正確的是（的說法正確的是（ ） A. 果膠酶可以分解果膠酶可以分解細(xì)胞壁細(xì)胞壁的主要成分的主要成分纖維素纖維素 B. 果膠酶是由果膠酶是由半乳糖醛酸半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物聚合而成的一種高分子化合物 C. 果膠酶不特指某種酶，而是分解果膠的果膠酶不特指某種酶，而是分解果膠的一類酶的總稱一類酶的總稱 D. 果膠酶的化學(xué)本質(zhì)是果膠酶的化學(xué)

11、本質(zhì)是蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)或RNA 特別注意：特別注意：果膠酶并不特指某一種酶，而是分解果膠的果膠酶并不特指某一種酶，而是分解果膠的 一類酶的總稱一類酶的總稱，它包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶，它包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶 和果膠酯酶。和果膠酯酶。 例題：例題：在用在用果膠酶處理果泥果膠酶處理果泥時，為了使果膠酶能夠充分時，為了使果膠酶能夠充分 地催化反應(yīng)，應(yīng)采取的措施是（地催化反應(yīng)，應(yīng)采取的措施是（ ） A. 加大蘋果泥用量加大蘋果泥用量 B. 加大果膠酶用量加大果膠酶用量 C. 進(jìn)一步提高溫度進(jìn)一步提高溫度 D. 用玻璃棒不時地攪拌反應(yīng)混合物用玻璃棒不時地攪拌反應(yīng)混合物 例題：例題：下列

12、關(guān)于下列關(guān)于果膠酶果膠酶的敘述正確的是的敘述正確的是 （ ） 具有具有分泌功能分泌功能的細(xì)胞產(chǎn)生的的細(xì)胞產(chǎn)生的 凡是凡是活細(xì)胞活細(xì)胞都能產(chǎn)生果膠酶都能產(chǎn)生果膠酶 果膠酶能將果膠分解成果膠酶能將果膠分解成半乳糖醛酸半乳糖醛酸 可用可用黑曲霉、蘋果青霉黑曲霉、蘋果青霉等生產(chǎn)果膠酶等生產(chǎn)果膠酶 果膠酶特指分解果膠的果膠酶特指分解果膠的一種酶一種酶 纖維素酶和果膠酶纖維素酶和果膠酶可用于去除植物細(xì)胞壁可用于去除植物細(xì)胞壁 組成果膠酶的基本單位是組成果膠酶的基本單位是氨基酸或核苷酸氨基酸或核苷酸 A B C D 例題：（例題：（2010浙江高考）浙江高考）某同學(xué)進(jìn)行蘋某同學(xué)進(jìn)行蘋果汁制作果汁制作實(shí)驗(yàn)，工

13、實(shí)驗(yàn)，工 藝如下圖所示。藝如下圖所示。 （1）圖中用）圖中用KMnO4溶液溶液浸泡蘋果的目的是浸泡蘋果的目的是。黑曲。黑曲 霉提取液中含有的霉提取液中含有的可可水解果膠水解果膠，從而使果汁澄，從而使果汁澄 清。清。固定化柱固定化柱中填充的中填充的石英砂石英砂通過通過 方式將方式將酶固酶固 定化定化，酶被固定后，酶被固定后用蒸餾水洗滌用蒸餾水洗滌固定化柱是為了除去固定化柱是為了除去 。 消毒消毒 果膠酶果膠酶 吸附吸附 未被固定的酶未被固定的酶 （2）實(shí)驗(yàn)中，操作流程）實(shí)驗(yàn)中，操作流程A和和B的的先后順序先后順序?yàn)闉?。 在在蘋果汁澄清蘋果汁澄清過程中，應(yīng)過程中，應(yīng)關(guān)閉關(guān)閉的流速調(diào)節(jié)閥是的流速調(diào)

14、節(jié)閥是 。要測。要測 定從固定化柱流出的蘋果汁中定從固定化柱流出的蘋果汁中是否含有果膠是否含有果膠，可取一定量，可取一定量 的果汁與等量的的果汁與等量的混合混合，如果出現(xiàn)，如果出現(xiàn)現(xiàn)象，現(xiàn)象， 說明果膠還沒有被完全水解。為使果膠完全水解，應(yīng)將流說明果膠還沒有被完全水解。為使果膠完全水解，應(yīng)將流 速調(diào)速調(diào)。 （3）實(shí)驗(yàn)后，將洗滌過的固定化柱在）實(shí)驗(yàn)后，將洗滌過的固定化柱在低溫環(huán)境低溫環(huán)境中保存若干中保存若干 天，該固定化柱天，該固定化柱仍可用于仍可用于蘋果汁制作實(shí)驗(yàn)，說明固定化酶蘋果汁制作實(shí)驗(yàn)，說明固定化酶 可被可被利用。利用。 AB 閥閥1 乙醇乙醇 沉淀（渾濁）沉淀（渾濁） 慢慢 重復(fù)重復(fù)

15、例題：例題：我國水果生產(chǎn)發(fā)展迅速，由于收獲的季節(jié)性強(qiáng)，易我國水果生產(chǎn)發(fā)展迅速，由于收獲的季節(jié)性強(qiáng)，易 造成積壓，腐爛變質(zhì)，為了解決上述問題且滿足不同人群造成積壓，腐爛變質(zhì)，為了解決上述問題且滿足不同人群 的需求，可以將水果加工制作成的需求，可以將水果加工制作成果汁、果酒、果醋果汁、果酒、果醋等。在等。在 果汁生產(chǎn)果汁生產(chǎn)中要用到中要用到果膠酶果膠酶，某生物研究小組為了探究果膠，某生物研究小組為了探究果膠 酶的某些特性，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：酶的某些特性，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)： （1）實(shí)驗(yàn)方法：按如圖所示的順序進(jìn)行操作。）實(shí)驗(yàn)方法：按如圖所示的順序進(jìn)行操作。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)結(jié)果：對照組與實(shí)驗(yàn)組對照組與實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行了相同時間的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下進(jìn)行了相同時間的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下 圖所示：圖所示： 圖中圖中自變量是溫度自變量是溫度，除此之外還可用，除此之外還可用 來表示。來表示。 A. 酶的濃度酶的濃度B. 蘋果泥的量蘋果泥的量 C. 水的加入量水的加入量D. pH 圖中的縱坐標(biāo)還可用圖中的縱坐標(biāo)還可用 來表示。來表示。果汁的量（體積） 果汁的量（體積） 實(shí)驗(yàn)小組實(shí)驗(yàn)小組改變了實(shí)驗(yàn)條件改變了實(shí)驗(yàn)條件后重復(fù)做以上實(shí)驗(yàn)，得到曲線后重復(fù)做以上實(shí)驗(yàn)，得到曲線 乙，蘋果汁的澄清度最高點(diǎn)對應(yīng)的橫坐標(biāo)是乙，蘋果汁的澄清度最高點(diǎn)對應(yīng)的橫坐標(biāo)是同一位置同一