高中生物浙科版生物技術(shù)實(shí)踐酶的應(yīng)用

第二部分酶的應(yīng)用第3課時(shí)果汁中的果膠和果膠酶(時(shí)間：30分鐘滿分：50分)一、選擇題(共8小題，每小題2分，共16分)1．蒸熟的蘋果具有很好的止瀉作用，這是因?yàn)樘O果中果膠的“立場(chǎng)”不太堅(jiān)定，未經(jīng)加熱的生果膠可軟化大便，與膳食纖維共同起著通便的作用，而煮過的果膠則搖身一變，不僅具有吸收細(xì)菌和毒素的作用，而且還有收斂、止瀉的功效。下列有關(guān)果膠的敘述，不正確的是()A．果膠是植物細(xì)胞壁的主要成分之一B．酵母菌可產(chǎn)生果膠酶，是因?yàn)榻湍妇募?xì)胞壁中也含有果膠C．果膠酶能夠分解果膠D．果膠影響出汁率解析果膠是植物細(xì)胞壁的組成成分。細(xì)菌、真菌等雖然有細(xì)胞壁，但其細(xì)胞壁中不含果膠成分。答案B2．果膠酶的作用底物是果膠，下列有關(guān)敘述正確的是()A．果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成分之一B．果膠酶可催化果膠分解成可溶性的半乳糖，使得渾濁的果汁變澄清C．果膠是由半乳糖聚合而成的一種高分子化合物D．果膠酶就是果膠分解酶的簡(jiǎn)稱答案A3．下列關(guān)于果膠及果膠酶的敘述中，正確的是()A．果膠酶不溶于水B．果膠不溶于水C．加熱使果膠變性失活D．加熱使果膠酶活性增強(qiáng)答案B4.如圖中曲線表示的是溫度和果膠酶活性之間的關(guān)系，此曲線不能說明的是()A．在B點(diǎn)之前，果膠酶的活性和溫度接近成正比；之后，接近成反比B．當(dāng)溫度到達(dá)B′點(diǎn)時(shí)，果膠酶的活性最高，催化能力最強(qiáng)C．A點(diǎn)時(shí)，果膠酶的活性很低，但隨著溫度升高，果膠酶的活性可以上升D．C點(diǎn)時(shí)，果膠酶的活性很低，當(dāng)溫度降低時(shí)，酶的活性可以上升解析從圖中可以看出：在溫度較低時(shí)，隨著溫度的不斷升高，果膠酶的活性不斷上升，到B點(diǎn)時(shí)，酶的活性達(dá)到最高；之后，隨著溫度的繼續(xù)上升，酶的活性迅速下降。A點(diǎn)和C點(diǎn)相比，雖然酶的活性都很低，但是A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是低溫條件，對(duì)酶的分子結(jié)構(gòu)無影響，所以，隨著溫度的上升，其活性也會(huì)不斷上升，而C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是高溫條件，已破壞酶的分子結(jié)構(gòu)，使酶的活性發(fā)生不可逆的變化，即使再降低溫度，酶的活性也不會(huì)上升。答案D5．在用果膠酶處理果泥時(shí)，為了使果膠酶能夠充分地催化反應(yīng)，應(yīng)采取的措施是()A．加大果泥用量B．加大果膠酶用量C．進(jìn)一步提高溫度D．用玻璃棒不時(shí)地?cái)嚢璺磻?yīng)混合物解析用果膠酶處理果泥時(shí)，用玻璃棒不時(shí)地?cái)嚢璺磻?yīng)混合物，能使果膠酶與底物充分接觸，使果膠酶能夠充分地催化反應(yīng)。答案D6．在原材料有限的情況下，下列曲線中能正確表示相同時(shí)間內(nèi)果膠酶的用量對(duì)果汁產(chǎn)量影響的曲線是()解析在一定的條件下(溫度、pH、反應(yīng)物量、反應(yīng)時(shí)間均相同)，隨著酶濃度的增加，果汁的體積增加；當(dāng)酶濃度達(dá)到某一數(shù)值后，即使再增加酶的用量，果汁的體積也不再改變。答案C7．利用山楂制作果汁的最佳條件不包括()A．將山楂事先去種并切塊 B．適當(dāng)加入果膠酶催化C．保持適宜的溫度和pH D．去除果汁中的所有固形物答案D8．下列生物不可用于生產(chǎn)果膠酶的是()A．植物B．黑曲霉C．蘋果青霉D．動(dòng)物答案D二、非選擇題(共4小題，共34分)9．(6分)如圖是研究人員對(duì)黑曲霉A1果膠酶性質(zhì)的研究結(jié)果，據(jù)圖分析溫度、pH和Ca2＋濃度等與酶活力的關(guān)系。(1)從上圖可以看出，對(duì)酶活力影響最小的是_________________________________________________________________。(2)這三個(gè)圖的共同點(diǎn)說明________________________________________________________________。(3)若探究溫度對(duì)黑曲霉A1果膠酶活力的影響，則在該實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的pH及Ca2＋濃度是否需要進(jìn)行調(diào)節(jié)？________。若需要調(diào)節(jié)，則pH及Ca2＋濃度分別調(diào)節(jié)到________和________。其原因是________________________________________________________________。解析(1)圖中曲線變動(dòng)趨勢(shì)表明，Ca2＋對(duì)酶活力影響最小。(2)三種曲線變動(dòng)趨勢(shì)均顯示在最適條件下酶活力最高。(3)欲探究溫度對(duì)酶活性的影響，應(yīng)遵循單一變量原則，將pH、Ca2＋等設(shè)為無關(guān)變量，且保持最適值。答案(1)Ca2＋濃度(2)在最適條件下，酶的活力最高(3)需要41遵循單一變量原則，無關(guān)變量相同且適宜10．(11分)我國(guó)水果生產(chǎn)發(fā)展迅速，但由于收獲的季節(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的需求，可以將水果加工制作成果汁、果酒、果醋等。在果汁生產(chǎn)中要用到果膠酶，某生物研究小組為了探究果膠酶的某些特性，進(jìn)行了如圖所示實(shí)驗(yàn)。(1)實(shí)驗(yàn)方法：請(qǐng)將圖中所示的操作進(jìn)行排序。__________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行了相同時(shí)間的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖中曲線甲所示。①圖中自變量是溫度，除此之外還可用________表示。A．酶的濃度B．蘋果泥的量C．水的加入量D．pH②圖中的縱坐標(biāo)還可用____________________來表示。③實(shí)驗(yàn)小組改變了實(shí)驗(yàn)條件后重復(fù)做實(shí)驗(yàn)，得到曲線乙，兩次實(shí)驗(yàn)中蘋果汁的澄清度最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)是同一位置的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。④步驟c中在果膠酶和蘋果泥混合前，將兩者分裝在不同試管中進(jìn)行恒溫處理的目的是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)下表是某實(shí)驗(yàn)小組的詳細(xì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：溫度/℃1020304050607080果汁的產(chǎn)量/mL813152515121110根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)溫度為________時(shí)果汁的產(chǎn)量最多，能不能確定該溫度就是果汁酶的最適溫度？如果不能，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出進(jìn)一步探究果汁酶的最適溫度的實(shí)驗(yàn)方案。_________________________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)實(shí)驗(yàn)順序：準(zhǔn)備水果泥和配置果膠酶、水果泥和果膠酶分別水浴保溫、水果泥和果膠酶混合保溫、過濾果汁后用量筒計(jì)量。(2)果膠酶的活性受溫度、pH等的影響，而與底物的量、酶的濃度和水的加入量沒有關(guān)系。每一種酶的最適pH和最適溫度是一定的。衡量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的指標(biāo)有兩個(gè)，一個(gè)是果汁的產(chǎn)量，另一個(gè)是果汁的澄清度。為使實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)的溫度達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度，必須使酶與底物分別保溫達(dá)到設(shè)計(jì)溫度后才能混合。在相同溫度條件下，pH、酶的濃度和底物濃度也會(huì)影響反應(yīng)速率。(3)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可看出，在40℃時(shí)產(chǎn)生果汁量最多，因此40℃比較接近酶的最適溫度。要將最適溫度確定得更加精確，可以40℃為中心，以更小的溫度梯度(如℃)設(shè)置自變量。答案(1)acdb(2)①D②蘋果汁的體積③同一種酶的最適溫度是一定的，不會(huì)因酶的濃度、底物的量的不同而改變④保證底物和酶在混合時(shí)的溫度是相同的，避免底物和果膠酶混合時(shí)因二者溫度不同而影響混合物的溫度，進(jìn)而影響果膠酶活性(3)40℃不能?？梢栽僭O(shè)置多組實(shí)驗(yàn)，以40℃為中心，以更小的溫度梯度(如℃)設(shè)置自變量，測(cè)量在更小的溫度范圍內(nèi)的果汁的產(chǎn)量，果汁的產(chǎn)量最高的溫度更接近酶的最適溫度11．(9分)果粒生產(chǎn)在中國(guó)尚屬起步階段。果粒除了可直接食用外還可作為配料加入到酸奶、冰淇淋、果凍等食品中。果粒的硬度和形狀直接影響著最終產(chǎn)品的質(zhì)量。如酸奶用果粒必須符合以下質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：a果粒含量高；b相同的果粒分布和正確的黏稠度。但大部分果粒經(jīng)高溫處理或機(jī)械泵出后成型果粒量少，且果粒硬度不夠，這勢(shì)必會(huì)影響下一步的生產(chǎn)。果膠酶作為一種新型加工助劑，可將果粒的組織結(jié)構(gòu)損壞程度減到最小，最大限度地提高成型果粒的含量。根據(jù)以上內(nèi)容回答下列問題：(1)果膠酶是指________________，包括________________________________________________________________________________________________________________________________等。(2)在果粒制作時(shí)按“2mL酶/kg水果”的量加入酶制劑，加熱至40～45℃，緩慢攪拌處理10～15min。最后加熱到90～92℃，再冷卻罐裝。在此過程中按“2mL酶/kg水果”的量加入酶的意義在于_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；在40～45℃溫度下攪拌處理的原因是________________________；最后升溫到90～92℃再冷卻罐裝的目的是________________。(3)果粒產(chǎn)品與果汁產(chǎn)品在成分上的主要區(qū)別在于__________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)下面左圖表示溫度對(duì)果膠酶活性的影響，如果縱坐標(biāo)表示果粒的生成速率，橫坐標(biāo)表示溫度，請(qǐng)?jiān)谙旅嬗覉D中畫出果粒生成速率的曲線圖(所繪制的曲線大體符合事實(shí)即可)。解析果粒由果肉加工而成，應(yīng)含有果膠和纖維素。控制酶量的意義在于：一方面使酶充分發(fā)揮作用，另一方面避免酶的浪費(fèi)以節(jié)約生產(chǎn)成本。答案(1)分解果膠的一類酶果膠酶、果膠甲酯酶(2)控制好酶的用量，一方面使果膠酶充分發(fā)揮作用，另一方面節(jié)約成本，以免造成浪費(fèi)在40～45℃溫度下果膠酶活性最高滅菌(3)果粒產(chǎn)品中有纖維素，果汁中不含纖維素(4)如圖12．(8分)果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要成分之一。果膠酶能夠分解果膠，瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層。在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以提高出汁率和澄清度。請(qǐng)你幫助完成以下有關(guān)果膠酶和果汁生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)課題。實(shí)驗(yàn)用具和材料：磨漿機(jī)、燒杯、試管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、紗布、蘋果、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的果膠酶溶液、蒸餾水等。實(shí)驗(yàn)方法及步驟：①將蘋果洗凈去皮，用磨漿機(jī)制成蘋果泥，加入適量蒸餾水備用。②取7個(gè)1mL潔凈燒杯和7支試管并分別編號(hào)。③燒杯中注入等量的蘋果泥，試管中注入等量的2%的果膠酶溶液，之后進(jìn)行下面兩種操作：方法一：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥相混合。再把混合液的pH分別調(diào)至4、5、6……10。方法二：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥的pH分別調(diào)至4、5、6……10，再把pH相等的果膠酶溶液和蘋果泥相混合。(1)請(qǐng)問哪一種方法更為科學(xué)：________，理由是：___________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)實(shí)驗(yàn)步驟中有玻璃棒攪拌的操作，其目的是使________________________，以減少實(shí)驗(yàn)誤差。(3)如果用曲線圖的方式記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在現(xiàn)有的條件下，橫坐標(biāo)表示pH，縱坐標(biāo)表示________________________，實(shí)驗(yàn)操作和記錄是比較切實(shí)可行的。根據(jù)你對(duì)酶特性的了解，在下圖中選擇一個(gè)最可能是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。解析方法二是將試管中的果膠酶溶液和燒杯中蘋果泥的pH分別調(diào)至4、5、6……、10，再把pH