生物學(xué)案：專題課題果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課題1果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用問題導(dǎo)學(xué)一、基礎(chǔ)知識(shí)活動(dòng)與探究11．制作果汁時(shí)怎樣才能使出汁率高、用時(shí)短、果汁沉淀少?2．果膠酶是一種酶嗎？如果不是，含有哪幾種酶?3．酶催化能力高低的衡量標(biāo)準(zhǔn)是什么？4．高溫或低溫對酶的影響是否相同？酶經(jīng)高溫或低溫處理后，再恢復(fù)到最適溫度，酶的活性能否恢復(fù)？5．pH對酶的影響有什么特點(diǎn)？遷移與應(yīng)用1下列能表示酶活性高低的是()。A．單位時(shí)間、單位體積內(nèi)反應(yīng)物的總量B．一段時(shí)間后生成物的總量C．一段時(shí)間后，一定體積中消耗的反應(yīng)物的量D．單位時(shí)間、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量1．植物、霉菌、酵母菌和細(xì)菌均能產(chǎn)生果膠酶.由霉菌發(fā)酵生產(chǎn)的果膠酶是食品加工業(yè)中使用量最大的酶制劑之一，被廣泛地應(yīng)用于果汁加工業(yè).水果汁液中含有果膠，用含有果膠的果汁制備的濃縮果汁黏稠,而且穩(wěn)定性較差。果汁經(jīng)果膠酶處理后，黏度迅速下降,過濾速度可提高10~20倍，澄清度達(dá)93%～98％，經(jīng)果膠酶澄清處理后的果汁，無論是直接還是濃縮后制成的成品果汁，均具有較好的穩(wěn)定性。果膠能引起果酒失光、渾濁和出現(xiàn)沉淀,在果酒制備過程中使用果膠酶，不僅能使果汁易于壓榨、澄清和過濾，而且能提高果酒的收集率和成品果酒的穩(wěn)定性。2．酶活性的影響因素包括溫度、pH和酶的抑制劑等。但酶的數(shù)量或酶濃度不是影響酶活性的因素。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)活動(dòng)與探究21．探究溫度（或pH）對酶活性的影響時(shí)，自變量和因變量分別是什么？2．探究溫度（或pH）對酶活性的影響時(shí)如何設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)？3．為什么在混合蘋果泥和果膠酶之前，要將蘋果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理？4．閱讀教材第44頁內(nèi)容,回答A、B兩同學(xué)所要控制的自變量和無關(guān)變量各是什么？為什么要控制自變量和無關(guān)變量？5．分析“探究果膠酶的用量”實(shí)驗(yàn)中,如何確定酶的用量？6．想一想,為什么能夠通過測定濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶活性的高低？遷移與應(yīng)用2關(guān)于探究果膠酶最適用量的實(shí)驗(yàn)，敘述錯(cuò)誤的是（）.A．配制不同濃度的果膠酶溶液，并在各組中加入等量的該溶液B．調(diào)節(jié)pH,使各組中的pH相同而且處于適宜狀態(tài)C．用玻璃棒攪拌加酶的果泥，攪拌時(shí)間可以不同D．在相同且適宜的溫度條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作流程（1）溫度對果膠酶活性的影響實(shí)驗(yàn)溫度/℃303540455055606570果汁量/mL（2）pH對果膠酶活性的影響只需將上述反應(yīng)條件中的溫度梯度改為pH梯度,如設(shè)計(jì)pH為5.0,5。5，6。0，6。5，7。0，7。5,8。0,8。5，9。0，并且選定一個(gè)適宜的溫度進(jìn)行水浴加熱，反應(yīng)液中的pH可以用體積分?jǐn)?shù)為0。1%的NaOH溶液和鹽酸進(jìn)行調(diào)節(jié)。（3）探究果膠酶的最適用量①準(zhǔn)確稱取純的果膠酶1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、7mg、8mg、9mg配制成相等體積的酶的水溶液，取等量放入9支試管中依次編號為1～9號,制取蘋果泥并稱取45g,分裝入9支試管中,每支試管中分裝5g,依次編號為1～9號.②將上述試管放入37℃恒溫水浴中平衡內(nèi)外溫度。③一段時(shí)間后將不同濃度的果膠酶分別迅速與各試管的蘋果泥混合，然后再放入恒溫水浴中。④記錄反應(yīng)時(shí)間，約20分鐘。⑤過濾后測量果汁體積:盛有蘋果泥的試管123456789盛有果膠酶的試管123456789eq\f(果汁量，mL）答案：課前·預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)【預(yù)習(xí)導(dǎo)引】一、1．（1）細(xì)胞壁及胞間層（2）半乳糖醛酸（3）出汁率渾濁2．（1)蛋白質(zhì)(2）可溶性（3）果膠多聚半乳糖醛酸酶果膠分解酶果膠酯酶預(yù)習(xí)交流1：提示：在溫和的條件下,用纖維素酶或果膠酶處理植物細(xì)胞即可。因?yàn)槔w維素酶或果膠酶具有專一性，通過專一性地分解纖維素或果膠,就能達(dá)到瓦解細(xì)胞壁而不破壞其他細(xì)胞結(jié)構(gòu)的目的.二、1．催化2．速度反應(yīng)物的減少量產(chǎn)物的增加量3．溫度pH酶的抑制劑三、1．（1）充分的利用(2)節(jié)約成本四、1．（2）溫度(或pH）恒溫水浴鍋滴加酸、堿（3）酶的活性產(chǎn)出量澄清度時(shí)間2．（2）果膠酶的用量等體積不同濃度(3)分解果膠的速度相同時(shí)間內(nèi)果汁的產(chǎn)出量預(yù)習(xí)交流2：（1）提示：通過分析實(shí)驗(yàn)題目確定的因果關(guān)系是“溫度影響果膠酶的活性"，“溫度變化”為自變量，“果膠酶的活性高低”為因變量，“果汁的產(chǎn)出量或生成速度”可作為檢測指標(biāo)。（2)提示：溫度、pH以及酶催化反應(yīng)的時(shí)間、蘋果泥的用量等都是無關(guān)變量。課堂·合作探究【問題導(dǎo)學(xué)】活動(dòng)與探究1:1．提示:榨汁時(shí)加入果膠酶或纖維素酶.2．提示：果膠酶不是一種酶，而是一類酶，包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶。3．提示：酶催化能力即酶的活性,可用催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度衡量。4．提示：不同。高溫使酶的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變（被破壞），活性喪失；低溫下酶的分子結(jié)構(gòu)不變，活性降低。酶經(jīng)高、低溫處理后,再恢復(fù)到最適溫度，經(jīng)高溫處理后的酶活性不能恢復(fù)，但經(jīng)低溫處理后的酶活性可恢復(fù)。5．提示：酶的催化能力的發(fā)揮有一個(gè)最適pH，在低于最適pH時(shí)，pH低時(shí)，酶的活性低,pH高時(shí)，酶的活性高;高于最適pH時(shí),隨著pH的升高,酶的活性逐漸下降，pH過高或過低會(huì)使蛋白質(zhì)變性，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)變性后,酶也就完全喪失了活性。遷移與應(yīng)用1：D解析:酶活性的高低可以用在一定條件下酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度來表示.酶反應(yīng)速度用單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示?；顒?dòng)與探究2：1．提示：自變量是溫度的變化（或pH的變化),因變量是酶活性的高低.2．提示:不同的溫度梯度之間（或不同的pH梯度之間）對照，這種對照稱為相互對照。3．提示：使酶在和反應(yīng)物混合前就分別達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度，可避免酶和反應(yīng)物混合時(shí)由于溫度的改變而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。4．提示：A同學(xué)將溫度或pH作為自變量,控制的無關(guān)變量有蘋果泥的用量、果膠酶的用量、反應(yīng)的時(shí)間和過濾的時(shí)間等。B同學(xué)對于變量的處理應(yīng)該與A同學(xué)相同，只是觀察因變量的角度不同。只有在實(shí)驗(yàn)中保證一個(gè)自變量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果才能說明問題。5．提示：配制使用不同濃度的果膠酶溶液,或配制一種濃度的果膠酶溶液，但使用的體積不同。6．提示：果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì)，小分子物質(zhì)可以通過濾紙，因此蘋果汁的體積大小反映了果膠酶催化分解果膠的能力。在不同的溫度和pH下，果膠酶的活性越大，蘋果汁的體積就越大。遷移與應(yīng)用2:C解析：探究果膠酶最適用量的實(shí)驗(yàn)中唯一的變量是果膠酶的用量,無關(guān)變量如pH、溫度、攪拌時(shí)間、反應(yīng)時(shí)間等都應(yīng)相同。當(dāng)堂檢測1．果膠酶和纖維素酶的相同點(diǎn)是（）。A．最適的溫度完全相同B．最適的pH完全相同C．都能去除細(xì)胞膜D．都是一種復(fù)合酶答案:D解析：酶都有最適的溫度和pH，嚴(yán)格而言，不同酶的最適溫度和pH不會(huì)完全相同。果膠酶和纖維素酶都能瓦解細(xì)胞壁,由于細(xì)胞膜內(nèi)既無果膠又無纖維素,故果膠酶和纖維素酶都不會(huì)瓦解細(xì)胞膜.果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶，而纖維素酶包括C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶，它們都是復(fù)合酶。2．下列不屬于果膠酶的是（）。A．多聚半乳糖醛酸酶B．果膠分解酶C．果膠酯酶D．半乳糖醛酸酶答案：D解析：果膠酶是一種復(fù)合酶，包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶.3．探究溫度對果膠酶活性的影響、pH對酶活性的影響、果膠酶的用量三個(gè)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)變量依次為（）。A．溫度、酶活性、酶用量B．蘋果泥用量、pH、果汁量C．反應(yīng)時(shí)間、酶活性、酶用量D．溫度、pH、果膠酶用量答案:D解析：由實(shí)驗(yàn)題目分析因果關(guān)系不難確定三個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)變量依次為溫度、pH、果膠酶的用量.4．酶反應(yīng)速度可用下列哪一項(xiàng)表示？（）A．單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物的減少量B．單位體積內(nèi)產(chǎn)物的增加量C．單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物的增加量D．單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量答案:D解析:酶反應(yīng)速度是衡量酶活性的參數(shù),經(jīng)常用單位時(shí)間內(nèi)單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示.5．下圖曲線表示的是溫度和果膠酶活性之間的關(guān)系，下列敘述錯(cuò)誤的是（).A．在B點(diǎn)之前，果膠酶的活性和溫度成正比;之后,成反比B．當(dāng)溫度到B點(diǎn)時(shí)，果膠酶的活