学年高二生物人教版选修一精选讲义专题四 课题1 果胶酶在果汁生产中的作用Word版含答案Word格式文档下载.docx

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二、酶的活性与影响酶活性的因素

1．酶的活性

（1）概念：

酶催化一定化学反应的能力。

（2）表示方法：

酶活性的高低可以用一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。

2．影响酶活性的因素：

温度、pH、酶的抑制剂等。

三、探究温度和pH对酶活性的影响

1．操作思路

（1）探究最适pH：

在一恒定温度下，通过设置pH梯度来确定。

（2）探究最适温度：

在一恒定的pH下，通过设置温度梯度来确定。

2．操作方法

在不同温度或pH下，将一定量的果胶酶加入一定量的苹果泥中，反应相同时间，再将反应液过滤相同时间，收集滤液，用量筒测量并比较产生的苹果汁的体积。

3．判断果胶酶活性高低的方法

（1）测定单位时间内产生果汁的体积。

获得的果汁越多，说明果胶酶的活性越高。

（2）比较果汁的澄清度。

果汁越澄清，表明果胶酶的活性越高。

四、探究果胶酶的用量

1．实验的变量

（1）自变量：

酶的用量。

（2）无关变量：

pH、温度、酶催化反应的时间、苹果泥的用量等。

2．判断的方法

（1）酶的用量增加，过滤后果汁的体积也增加，说明酶的用量不足。

（2）酶的用量增加到某个值后，继续增加酶的用量，过滤得到的果汁的体积不再改变，说明酶的用量已经足够。

1．果胶酶的作用是什么？

2．如何检测果胶酶的活性？

3．如何探究温度和pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶的最适用量？

4．影响果汁产量的因素有哪些？

探究点一

果胶酶的作用及影响果胶酶活性的因素

[共研探究]

盛夏时节，酷暑难当，这时饮一杯果汁，不但解渴消暑，还可以让心情舒畅。

可是我们发现，家庭榨制的果汁和从超市购买的果汁相比，在口感和澄清度上有很大差别。

在生产中，制作果汁时往往出汁率低、耗时长，而且果汁浑浊、易沉淀，为解决这些问题，人们常使用果胶酶。

1．果胶与果胶酶（填表）

比较项目

分布

与果汁生产的关系

果胶

植物细胞壁和胞间层的主要成分

影响出汁率并使果汁浑浊

果胶酶

植物、霉菌、酵母菌和细菌

能分解果胶，从而提高果汁的出汁率和澄清度

2.酶的活性及其影响因素

（1）酶的活性

①酶活性的概念：

酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力。

②酶活性高低的衡量标准：

酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。

酶反应速度用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。

（2）影响酶活性的因素

①温度：

在一定范围内，随着温度的升高，酶的催化能力增强；

达到最适温度时，酶的催化能力最强；

高于最适温度后，随着温度的升高，酶的催化能力迅速减弱，最后完全失去活性。

（如图1）

②pH：

酶的催化能力的发挥有一个最适pH，在低于最适pH时，随着pH的升高，酶的催化能力也相应升高；

高于最适pH时，随着pH的升高，酶的活性逐渐下降。

pH过高或过低，酶都会变性失活。

（如图2）

③酶的抑制剂：

某些物质虽然不能引起酶变性，但能使酶分子中某些必需基团（主要是酶活性中心上的一些基团）发生变化，引起酶活性下降，甚至失活，致使酶促反应速度降低。

[总结升华]

1．果胶酶与纤维素酶的比较

名称

组成

包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等

将不溶性的果胶分解为可溶性的半乳糖醛酸

纤维

素酶

至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶

纤维素纤维二糖葡萄糖

【易错易混】

（1）纤维素酶是一种复合酶，复合酶需要各种成分共同协作才能完成全部催化作用。

果胶酶是一类酶，一类酶中每一种酶都能独立发挥作用。

（2）植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此可以用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁。

（3）原核生物细胞壁的主要成分是肽聚糖，真菌细胞壁的主要成分是几丁质，这两类生物的细胞壁不能用纤维素酶和果胶酶去除。

2．果胶酶的应用

（1）果胶酶在果汁生产中的应用

①水果中的果胶经果胶酶分解后，可降低果汁的黏度，有助于压榨并提高出汁率。

②在进行果汁沉降和离心时，能破坏果汁中悬浮物的稳定性，使其凝聚沉淀，果汁得到澄清。

③经果胶酶处理的果汁比较稳定，不再发生浑浊，在制备浓缩果汁时，果胶酶的作用显得尤为重要。

（2）其他方面的应用

①在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起澄清作用，还可促进葡萄汁中的酒石酸发生沉淀。

②果胶酶可用于橘子脱囊衣，制造果粉和低糖果冻。

③果胶酶与纤维素酶、半纤维素酶等配合，可降解植物细胞壁中的果胶和纤维素，促使淀粉、脂质、维生素和蛋白质等释放出来，从而提高饲料的营养价值。

④果胶酶可降低饲料的黏度，促进饲料在动物消化道内的消化吸收。

3．高温、低温、强酸、强碱影响酶活性的机理

（1）高温、强酸、强碱可以使酶失活，而低温只是降低酶活性，但酶不失活。

（2）酶的失活只是酶的空间结构的改变，而氨基酸的种类、数量、排列顺序都不发生改变。

[对点演练]

1．下列关于果胶酶的描述，正确的是（　　）

A．果胶酶可以分解细胞壁的主要成分纤维素

B．果胶酶的基本组成单位是半乳糖醛酸

C．果胶酶不特指某种酶，而是分解果胶的一类酶的总称

D．果胶酶的化学本质是RNA

解析：

选C　酶具有专一性，因此果胶酶只能分解果胶而不能分解纤维素；

半乳糖醛酸是果胶的组成单位；

果胶酶是能够分解果胶的一类酶的总称，其化学本质是蛋白质，基本组成单位是氨基酸。

2.如图曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系，下列叙述错误的是（　　）

A．在b点之前，果胶酶的活性和温度呈正相关；

之后，呈负相关

B．当温度在b′时，果胶酶的活性最高，酶的催化作用最高

C．a点时，果胶酶的活性很低，但随着温度升高，果胶酶的活性可以上升

D．c点时，果胶酶的活性也很低，当温度降低时，酶的活性也可以上升

选D　从图中可以看出，随着温度升高，果胶酶的活性在上升，当达到b′时，酶的活性达到最高；

随后，随着温度继续上升，酶的活性迅速下降。

a点和c点相比，虽然酶的活性都很低，但是a点是低温条件，对酶的分子结构无影响，所以随着温度的上升，其活性也会不断上升，而c点是高温条件，当温度过高时会破坏酶的分子结构，使酶的活性发生不可逆的变化。

探究点二

探究影响果胶酶催化作用的因素

果胶酶的活性受温度、pH等因素的影响，果胶酶的用量也会影响酶的催化作用效果，结合图示完成相关的探究实验过程。

1．探究温度（或pH）对果胶酶活性的影响

（1）实验原理

果胶酶的活性受温度（或pH）影响。

处于最适温度（或pH）时，其活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。

（2）实验变量

①自变量是温度（或pH），因变量是果汁的出汁率和澄清度，无关变量是pH（或温度）、苹果泥的用量、果胶酶的浓度和用量、反应时间、过滤时间等。

②检测指标：

果汁的体积和澄清度。

（3）实验流程

温度（℃）

30

35

40

45

50

55

60

65

70

果汁量（mL）

pH

5

6

7

8

9

（4）注意事项

①在混合苹果泥和果胶酶之前，要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温（或相同pH）处理，目的是保证反应物和酶在混合时的温度（或pH）相同，避免苹果泥与果胶酶混合时影响混合物的温度（或pH），从而影响果胶酶的活性。

②在探究温度或pH对酶活性的影响时，需要设置对照实验，不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间可以作为对照，这种对照称为相互对照，除自变量（温度或pH）以外，各无关变量（如底物总量、酶量、反应时间等）必须一致。

③通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶的活性，也可通过比较果汁的澄清度来判断果胶酶活性的高低。

④在探究不同pH对果胶酶活性的影响时，可以用体积分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸进行调节。

⑤在用果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶能够充分地催化反应，应用玻璃棒不时地搅拌反应混合物，但不宜剧烈。

2．探究果胶酶的最适用量

（1）实验原理：

如果随着酶浓度的增加，过滤得到的果汁的体积也增加，说明酶的用量不足；

当酶的浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤得到的果汁的体积不再改变，说明酶的用量已经足够，那么，这个值就是酶的最适用量。

（2）实验中的变量：

自变量是果胶酶的用量，因变量是果汁的澄清度和出汁率，无关变量是pH、温度、酶催化反应的时间、苹果泥的用量等。

盛有苹果泥的试管

1

2

3

4

盛有果胶酶的试管

（4）操作提示：

实验时可以配制不同浓度的果胶酶溶液，也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液，然后使用不同的体积，但必须保证反应液的体积相同，否则影响实验结果的准确性。

1．有关果胶酶实验的变量及注意事项分析

实验名称（目的）

自变量

因变量

注意事项

探究温度对果胶酶活性的影响

温度

果汁量

（澄清度）

①底物和酶在混合时的温度是相同的；

②温度梯度越小，实验结果越精确；

③各试管中苹果泥的用量相同，果胶酶的用量也相同；

④pH为最适pH

探究pH对果胶酶活性的影响

①温度应为最适温度；

②pH梯度可用NaOH和HCl调节；

③用玻璃棒搅拌使反应充分进行

探究果胶酶的用量对酶促反应的影响

的用量

①制备苹果匀浆后迅速加热，使苹果匀浆中的果胶酶变性；

②温度、pH应为最适宜且保持不变

2.实验结果分析与评价

（1）根据实验数据绘制出温度和pH对果胶酶活性影响的曲线图（如下图中A、B所示）；

不同果胶酶用量对出汁率影响的曲线图（在果泥浓度和体积相同的条件下，如下图中C所示），从而最终得到果胶酶最适温度、pH以及果胶酶的最适用量。

（2）如果绘制的曲线图无法判断出果胶酶的最适温度或pH，应根据适宜的温度或pH范围，来缩小温度或pH梯度，再次进行实验。

3．下列有关果胶酶及果胶酶实验探究的叙述，正确的是（　　）

A．探究果胶酶的最适用量时，pH、温度不影响实验结果

B．果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等

C．应将果泥与果胶酶先混合均匀后再放置于预设定温度的水浴锅中

D．可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来定量表示果胶酶的活性

选D　探究果胶酶的最适用量时，pH、温度会影响实验结果，故pH、温度要相同且适宜；

果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等，而不包括葡萄糖异构酶；

应将果泥与果胶酶分装在不同试管中放置于预设定温度的水浴锅中，几分钟后再混合均匀并继续置于恒温水浴锅中；

可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的活性。

4．下列操作错误的是（　　）

A．用橙子做本课题的实验