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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)酶活性的影響時(shí)如何設(shè)置對(duì)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(cè)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(duì)果膠酶活性的影響實(shí)驗(yàn)溫度/℃303540455055606570果汁量/mL（2）pH對(duì)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(hào)為1～9號(hào),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(hào)為1～9號(hào).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(cè)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(cè)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(duì)照，這種對(duì)照稱為相互對(duì)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(duì)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(cè)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(duì)果膠酶活性的影響、pH對(duì)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