《果膠酶的作用》PPT課件.ppt

1、果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用,課題背景：,現(xiàn) 實：水果大量生產(chǎn)，產(chǎn)品積壓。 解決途徑：水果深層次加工。 加工方式：制作果汁、果干、果粉和果酒等。,制作果汁所面臨的問題： 1、果肉的出汁率低，耗時長。 2、榨取的果汁渾濁、黏度高，容易發(fā)生沉淀。,（一）酶的基礎(chǔ)知識,1、酶的概念,酶是活細胞所產(chǎn)生的具有生物催化作用的一類特殊的有機物,絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA,2、酶的本質(zhì),3、酶的功能,催化各種化學(xué)反應(yīng)，降低化學(xué)反應(yīng)活化能。,一、基礎(chǔ)知識,高效性：酶的催化效率是無機催化劑的107 1013倍,專一性：一種酶只能催化一種化合物或一類化合物的化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)條件的溫和性：適宜的溫度、適宜的PH值,4、

2、酶的特性,（二）果膠酶的作用,1、果膠：是植物細胞壁以及胞間層的主要組成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物，不溶于水。,2、果膠對果汁制作的影響：,3、果膠酶：是分解果膠的一類酶的總稱，包括半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶等,4、果膠酶在果汁制作中的作用 ：, 分解果膠，瓦解植物的細胞壁及胞間層；使果膠水解為半乳糖醛酸。 提高水果的出汁率，并使果汁變得澄清,影響果汁的出汁率，還會使果汁渾濁,（三）酶的活性與影響酶活性的因素：,1、酶的活性,2、酶催化能力的標(biāo)準(zhǔn)：,指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力,在一定的條件下，酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度,酶反應(yīng)速度用單位時間內(nèi)、單位體積中

3、反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示,3、影響酶活性的因素：,溫度,果膠酶的最適溫度為45500C,在較低溫度時，隨著溫度的升高，酶的活性也逐漸提高，達到最適溫度時，酶的催化能力最高，但高于最適溫度后，酶的催化能力迅速下降，最后完全失去催化能力,A、溫度對酶的影響,B、果膠酶的最適溫度,C、討論：高溫使酶的活性喪失后，酶的活性可否恢復(fù)？為什么？,不能恢復(fù)，因高溫破壞了酶的分子結(jié)構(gòu)，高溫對酶造成不可逆的破壞。但低溫使酶的活性喪失后，緩慢恢復(fù)其溫度活性仍可恢復(fù)。, pH：,果膠酶的最適pH范圍為3.06.0,酶的催化能力的發(fā)揮有一個最適pH ，在低于最適pH時，隨著pH的升高，酶的催化能力也相應(yīng)升高

4、，高于最適pH時，隨著pH的升高，酶的活性逐漸下降，pH過高或過低會使蛋白質(zhì)變性，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)變性后，酶也就完全喪失了活性,A、 pH對酶的影響,B、果膠酶的最適pH,酶的抑制劑：Fe3、Ca2、Zn2等金屬離子對果膠酶有抑制作用,（四）果膠酶的用量,1、酶的生產(chǎn)：,提取法：采用各種技術(shù)，直接從動物或微生物的細胞或組織中將酶提取出來（在原料充分的地區(qū)得以應(yīng)用）,發(fā)酵法：通過微生物發(fā)酵來獲得人們所需的酶（20世紀50年代以來生產(chǎn)酶的主要方法），例如用曲霉、青霉等微生物發(fā)酵生產(chǎn)果膠酶,化學(xué)合成法：成本比較高，只能合成已知結(jié)構(gòu)的酶,2、控制酶的用量,果膠酶的活性受溫度影響。處于最適溫度時，活性最高。果肉

5、的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小成正比。,二、實驗設(shè)計,（一）探究溫度對果膠酶活性的影響,1、實驗原理,為了果膠酶得到充分的利用，節(jié)約成本，需要控制好酶的用量,2、實驗分析：,實驗自變量： 溫度 實驗因變量：1、果汁的生成量（體積）。 2、果汁的渾濁度。 實驗無關(guān)變量：pH、果泥量、果膠酶的 用量、水浴時間等。 對照的設(shè)置：本實驗的思想方法是通過設(shè) 置溫度梯度來確定最適溫度 因此，無需設(shè)置空白對照。 不同的溫度梯度之間就可作 為對照（相互對照）。,2、實驗操作流程,攪拌器攪拌制成蘋果泥,均分裝入,9支試管,果膠酶水溶液,等量,9支試管,各取一支分9組分別放入300C、350C、400C

6、、450C、500C、550C、600C、650C和700C的恒溫水箱中恒溫加熱,試管內(nèi)溫度穩(wěn)定后，將果膠酶加入相同溫度的蘋果泥內(nèi),恒溫保持10分鐘,過濾果汁，用量筒測量果汁的量，填入表格,討論：為什么在混合蘋果泥和果膠酶之前，要將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理？,將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理，可以保證底物和酶在混合時的溫度是相同的，避免了果泥和果膠酶混合時影響混合物的溫度，從而影響果膠酶活性的問題,1工業(yè)生產(chǎn)果汁時，常常利用果膠酶破除果肉細胞壁以提高出果汁率，為研究溫度對果膠酶活性的影響某學(xué)生設(shè)計了如下實驗：(10分),將果膠酶與蘋果泥分裝于不同試管，在10水浴中恒溫處理

7、10分鐘（如圖A）,將步驟處理后的混合物過濾，收集濾液，測量果汁量（如圖C）。 在不同溫度條件下重復(fù)以上實驗步驟，并記錄果汁量，結(jié)果如下表：,將步驟處理后的果膠酶和蘋果泥混合，再次在10水浴中恒溫處理10分鐘（如圖B）。,根據(jù)上述實驗，請分析回答下列問題： （1）果膠酶能破除細胞壁，是因為果膠酶可以促進細胞壁中_的水解。 （2）實驗結(jié)果表明，當(dāng)溫度為_時果汁量最多，此時果膠酶的活性_。當(dāng)溫度再升高時，果汁量降低，說明，_。 （3）實驗步驟的目的是：_。,果膠,40,最高,溫度升高，降低了酶的活性,使得酶與果泥處于同一溫度條件下,（二）探究pH對果膠酶活性的影響,果膠酶的活性受pH影響，處于最適

8、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、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小成正比,攪拌器攪拌制成蘋果泥,均分裝入,9支試管,果膠酶水溶液,等量,9支試管,1、實驗原理,2、實驗操作流程,將分別裝有蘋果泥和果膠酶的試管在恒溫水箱中恒溫后混合,混合后保持恒溫一段時間,過濾果汁，用量筒測量果汁的量，填入表格，確定最適pH,將蘋果泥和果膠酶分別加入9組試管中（選取的pH 梯度：5.0、5. 5 、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0）,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？,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

9、果汁的體積大小反應(yīng)了果膠酶的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。,在探究溫度或pH的影響時，是否需要設(shè)置對照？如果需要，又應(yīng)該如何設(shè)置？為什么？,需要設(shè)置對照實驗，不同的溫度梯度之間或不同的pH梯度之間就可以作為對照，這種對照稱為相互對照。,例題、果膠是植物細胞壁以及胞間層的主要成分之一。果膠酶能夠分解果膠，從而分解植物的細胞壁及胞間層。在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以提高果汁的澄清度。下面是師大附中某研究性學(xué)習(xí)小組同學(xué)在“探究果膠酶催化果膠水解的適宜pH”的課題過程中遇到的問題。 （1）本課題實驗步驟中，在完成“燒杯中分別加入蘋果泥和果膠酶溶液、編號、編

10、組”之后，有下面兩種操作： 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、610。 方法二：將試管中果膠酶溶液和燒杯中蘋果泥的pH分別調(diào)到4、5、610，再把pH相等的果膠酶溶液和蘋果泥相混合,請問哪一種方法更為科學(xué)： ，并說明理由：,方法二的操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始達到實驗預(yù)設(shè)的pH（或“方法一的操作會在達到預(yù)定pH之前就發(fā)生了酶的催化反應(yīng)”）,方法二,（2）實驗步驟中有玻璃棒攪拌的操作，其目的是使 以減少實驗誤差,酶和反應(yīng)物（果膠）充分地接觸,（3）如果用曲線圖的方式記錄實驗結(jié)果，在現(xiàn)有的條件下，當(dāng)橫坐標(biāo)表示pH，縱坐標(biāo)表示 ，該實驗操作和記錄

11、是比較切實可行的。根據(jù)你對酶特性的了解，在下圖中選擇一個最可能是實驗結(jié)果的曲線圖： 。若實驗所獲得的最適宜pH=m，請你在所選的曲線圖中標(biāo)出“m”點的位置。,果膠分解速率,甲,（“m”點的位置如右圖所示，m點標(biāo)在曲線上的不給分）,(三)探究果膠酶的用量,1、實驗原理,2、實驗操作,（1）配制不同濃度的果膠酶溶液和制備水果泥,配制不同濃度的果膠酶溶液 準(zhǔn)確稱取純的果膠酶1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、7mg、8mg、9mg，配制成相等體積的水溶液，取等量放入9支試管中，并編號19。,在一定的條件下，隨著酶濃度的增加，果汁的體積增加；當(dāng)酶濃度達到某一數(shù)值后，在增加酶的用量，果汁的體積不再改變，此值即是酶的最適用量,制備水果泥 攪拌器攪拌制成蘋果泥并稱45g，等量裝入9支試管中，并編號19。,（2）將上述試管放入