高中生物第2部分酶的应用实验5加酶洗衣粉的使用条件和效果教案浙科版.docx
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高中生物第2部分酶的应用实验5加酶洗衣粉的使用条件和效果教案浙科版
实验5加酶洗衣粉的使用条件和效果
课 标 解 读
重 点 难 点
1.观察加酶洗衣粉在洗涤中的效果。
2.探究加酶洗衣粉的最佳使用条件。
3.研究并试验将有油渍、汗渍、血渍的衣物洗净的方法。
1.加酶洗衣粉的洗涤原理。
2.有关加酶洗衣粉洗涤效果的实验设计。
一、加酶洗衣粉
1.洗衣粉的主要成分
阴离子表面活性剂,如十二烷基硫酸钠。
2.不同洗衣粉的其他添加成分
非离子型表面活性剂、使硬水软化的物质、芳香物质、增白物质、酶类等。
3.加酶洗衣粉中一般添加的酶类
添加的酶类一般都是粗提物,具体有:
蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、脂肪酶等,其中,应用最广泛、效果最明显的是蛋白酶和脂肪酶,而蛋白酶多用枯草杆菌碱性蛋白酶。
为了防止粗提酶的异味,在加酶洗涤剂中必定会添加香料。
在使用加酶洗衣粉时,为什么“切忌沸水冲溶”?
【提示】 沸水冲溶会造成洗衣粉中添加的酶变性失活,失去作用。
4.加酶洗衣粉中的酶作用的原理
衣服上的污渍一般有:
血、汗、油、色素和食物的汁液,从生物化学的角度分析,它们的化学成分就是淀粉、蛋白质、脂质等,这些物质都可以用专一性的酶水解去除。
5.洗衣粉的作用原理
(1)一般洗衣粉:
其成分中的表面活性剂能优先吸附在各种界面上,起到降低表面张力、改变体系界面状态的作用,而且这些物质中还含有疏水基团和亲水基团,在洗涤过程中起乳化作用和通透作用,使衣服中的脂肪类物质进入水中。
(2)加酶洗衣粉:
除了具有表面活性剂的作用外,还有各种酶的水解作用,更有利于去除污渍。
碱性蛋白酶为什么具有如此强的功效?
它的作用机理是怎样的?
【提示】 酶具有高效性,能迅速将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质分解成可溶性小分子肽。
二、加酶洗衣粉洗涤效果的实验探究
1.实验内容
一是普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有什么不同;二是不同温度下使用加酶洗衣粉洗涤效果有何不同。
2.实验步骤
(1)将2组恒温水浴分别调至40℃和80℃。
(2)取3个三角瓶(分别编号为:
1、2、3),继续下表的步骤。
三角瓶编号
1
2
3
加水
100mL
100mL
100mL
加洗衣粉(变量)
加酶洗衣粉
不加酶的洗衣粉
不加洗衣粉
温度控制
A
3个三角瓶一起放在20℃室温下
或B
3个三角瓶一起放入40_℃水浴中
或C
3个三角瓶一起放入80_℃水浴中
(3)向上述3个三角瓶中各投放一块沾有鸡血的棉织物(已经放置1天以上)。
(4)不时摇动,观察水的颜色和棉布去污的速度。
组间进行不同温度洗涤效果的比较。
(5)可用沾有油或淀粉糊的棉布进行同样洗涤,观察结果。
3.实验结果
(1)1、2、3号三角瓶之间的比较
①水的颜色(浑浊度):
1>2>3。
②棉布去污的速度(由快至慢排列):
1>2>3。
(2)不同温度下的1号三角瓶比较:
水的颜色(浑浊度)和棉布去污的速度(由快至慢排列):
40_℃>20_℃>80_℃。
4.实验结论
(1)加酶洗衣粉的洗涤效果较一般洗衣粉更好。
(2)加酶洗衣粉在20℃、40℃、80℃时的最佳使用条件为40℃左右。
加酶洗衣粉的洗涤原理及影响因素
1.常用酶制剂的种类及洗涤原理和实例
种类
洗涤原理
洗涤实例
蛋白酶
可将蛋白质分解为易溶解或分散于洗涤液中的多肽
血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢
脂肪酶
把脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的脂肪酸
食品的油渍、人体皮脂、口红
种类
洗涤原理
洗涤实例
淀粉酶
能使淀粉迅速分解为可溶性的麦芽糖等
来自面条、巧克力等的污垢
纤维素酶
使纤维的结构变得蓬松,从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触,达到更好的去污效果
2.加酶洗衣粉的类型
根据加入洗衣粉中酶制剂的不同,将加酶洗衣粉分为以下两种:
(1)单一加酶洗衣粉:
只加入一种酶制剂的洗衣粉。
(2)复合加酶洗衣粉:
加入了多种酶制剂的洗衣粉,由于酶制剂之间可以发挥其独特的“协同效应”,因此与单一加酶洗衣粉相比对各种污渍都有较好的洗涤效果。
3.影响洗涤效果的因素
酶制剂的种类,污物的类型,水温、水量、水质,衣物的质料、大小,洗衣粉的用量,浸泡、洗涤时间等。
4.使用时的注意事项
(1)温度对酶制剂影响较大,温度低酶的活性受到抑制,不能充分发挥作用;温度高酶变性失活,温度以40℃~70℃为好。
(2)酶制剂有极强的选择性,应根据不同的污垢选用不同的酶。
(3)加酶洗衣粉不宜长期储存,一般储存期为半年,超过一年酶的活性显著下降。
(4)酶在强酸、强碱中活性降低以至失活,所以加酶洗衣粉不能与强酸、强碱同用。
①加酶洗衣粉除含普通洗衣粉成分外还含酶制剂。
②加酶洗衣粉降低了表面活性剂和三聚磷酸钠的用量,故减少了水体富营养化的污染。
下列关于加酶洗衣粉说法不正确的是( )
A.加酶洗衣粉的效果总比普通洗衣粉的效果好
B.加酶洗衣粉效果的好坏受很多因素影响
C.加酶洗衣粉中目前常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶
D.加酶洗衣粉相对普通洗衣粉更有利于环保
【思路点拨】 加酶洗衣粉与普通洗衣粉相比,虽然表面活性剂和三聚磷酸钠的含量较少,但添加了一定量的酶制剂。
在酶的作用下,构成污渍的一些生物大分子被分解为可溶性的小分子,使污渍容易从衣物上脱落,即加酶洗衣粉的洗涤效果不仅没有降低,反而加强了。
但是,由于酶具有专一性,只有洗衣粉中的酶与污渍相对应时,其优势才能发挥出来,如果不对应,加酶洗衣粉的洗涤效果可能不如普通洗衣粉。
【答案】 A
1.关于洗衣粉中的酶的说法错误的是( )
A.洗衣粉中的酶是人工合成的无机催化剂
B.洗衣粉中的酶是生物工程的产物
C.加酶洗衣粉有保质期,时间长了,酶活性会降低或丧失
D.加酶洗衣粉中磷的含量比普通洗衣粉低
【解析】 发酵工程是生物工程的内容之一,洗衣粉中的酶是发酵工程的产物,是微生物合成的一类蛋白质,所以加酶洗衣粉有一定的保质期,时间长了,酶的活性会降低或丧失,影响洗涤效果。
加酶洗衣粉降低了表面活性剂和三聚磷酸钠的用量,比普通洗衣粉中磷的含量低。
【答案】 A
实验设计
1.探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果
(1)实验原理
生活中的各种污渍主要是蛋白质、脂肪、淀粉等大分子有机物,这些有机物能在相应的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的作用下水解成易溶于水的小分子有机物。
(2)实验准备
①带有污染物的实验用布的制取:
取一定量的污染物制成溶液,取等量的污染物滴加在大小、质地均相同的新布上。
②称取等量的洗衣粉:
用天平准确称取等量普通洗衣粉和加酶洗衣粉。
(3)实验过程
①取两只大烧杯并编号,用量筒分别量500mL蒸馏水放入其中。
放入40℃的水浴锅保温。
②将制好的带有污染物的实验用布和洗衣粉(一组为带有污染物的实验用布和普通洗衣粉,另一组为带有污染物的实验用布和加酶洗衣粉)分别放入两只烧杯中。
③用玻璃棒同时充分搅拌一段时间。
④经过相同的时间后观察洗涤效果。
(4)实验结论
加酶洗衣粉的洗涤效果好。
①为确保单一变量,应有效控制无关变量,如水的用量、污染物的量、实验用布的质地大小、两种洗衣粉的用量、搅拌及洗涤时间等。
②加酶洗衣粉有很多种,要注意实验用的加酶洗衣粉说明,是单一加酶洗衣粉,还是复合加酶洗衣粉。
2.探究加酶洗衣粉使用时的最适温度
(1)实验原理:
酶的活性受温度的影响,最适温度时酶的活性最大,去污力最强,高于或低于此温度,酶的活性降低,去污力下降。
(2)实验准备
①制取带有污染物的实验用布:
将等量的鸡血滴到7块大小相同的、质地相同的新布上。
②称取加酶洗衣粉:
用天平准确地称取等量的同种加酶洗衣粉7份。
(3)实验步骤
①配制系列温度梯度水溶液
取大烧杯7只,用量筒量取500mL的蒸馏水放入其中。
然后将7只烧杯分别放入25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的恒温水浴锅中。
②将制好的带有污染物的实验用布和称好的洗衣粉分别放入7只烧杯中。
③用玻璃棒同时充分搅拌一段时间。
④经过相同的时间后观察洗涤效果。
实验中可以用滴管控制污染物的量,待污染物干燥后再进行实验;布料应放在洗衣粉溶液中浸泡相同的时间;采用玻璃棒或筷子搅拌的方式模拟洗衣过程;搅拌的时间、次数和力量应基本相同。
3.探究不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果
(1)实验原理:
酶的催化作用具有专一性,复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多,与单一加酶洗衣粉相比,对各种污渍都有较好的洗涤效果。
(2)实验变量
加酶洗衣粉的种类。
(3)实验步骤
步骤
烧杯编号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
注入自来水
500mL
500mL
500mL
加入物质(等量)
奶渍布
奶渍布
奶渍布
控制水温
37℃
37℃
37℃
加入洗衣粉(等量)
蛋白酶洗衣粉
复合酶洗衣粉
脂肪酶洗衣粉
用玻璃棒搅拌
5min
5min
5min
观察实验现象
该实验探究多种加酶洗衣粉对同一污渍的洗涤效果,也可以探究同一种加酶洗衣粉对于不同污渍的洗涤效果。
为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果,将一种无酶洗衣粉分成3等份,进行3组实验。
甲、乙组在洗衣粉中分别加入1种或2种酶,丙组不加酶,在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍,其他实验条件均相同,下表为实验记录。
请回答下列问题。
水温/℃
10
20
30
40
50
组别
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
清除血渍时间/min
67
66
88
52
51
83
36
34
77
11
12
68
9
11
67
清除油渍时间/min
93
78
95
87
63
91
82
46
85
75
27
77
69
8
68
(1)提高洗衣粉去污能力的方法有________________。
甲组在洗衣粉中加入了____________。
乙组在洗衣粉中加入了________________。
(2)甲、乙组洗涤效果的差异,说明酶的作用具有________。
(3)如果甲、乙和丙3组均在水温为80℃时洗涤同一
种污渍,请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明理由。
_____________。
【思路点拨】 本题主要考查有关酶的相关内容。
具体分析如下:
【答案】
(1)加酶和适当提高温度 蛋白酶 蛋白酶和脂肪酶
(2)专一性 (3)没有差异,因为高温使酶失活
2.有人设计实验探究加酶洗衣粉是否能提高去污力并优于普通洗衣粉。
实验分为两组,一组衣物用加酶洗衣粉洗涤,一组衣物用普通洗衣粉洗涤。
该实验设计缺少( )
A.用加酶洗衣粉洗涤和用适量普通洗衣粉洗涤的对照
B.既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤的对照
C.用普通洗衣粉洗涤和用少量加酶洗衣粉洗涤的对照
D.用少量普通洗衣粉洗涤和用大量加酶洗衣粉洗涤的对照
【解析】 该实验的自变量是加酶洗衣粉、普通洗衣粉。
实验设计应分为三组,其中实验组有两组:
一组用加酶洗衣粉,一组用普通洗衣粉;另外还应有一个空白对照组,既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤。
【答案】 B
1.下列不属于加酶洗衣粉中酶制剂的是( )
A.蛋白酶B.脂肪酶
C.淀粉酶D.麦芽糖酶
【解析】 加酶洗衣粉中添加的酶有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。
【答案】 D
2.影响加酶洗衣粉活性的条件不包括( )
A.温度B.pH
C.表面活性剂D.水量
【解析】 酶的活性受温度和酸碱度(pH)及表面活性剂的影响。
水量只影响酶的浓度及反应速度,不影响其活性。
若问的是影响加酶洗衣粉的洗涤效果,应包括水量等其他因素。
【答案】 D
3.用加酶洗衣粉洗涤衣物时,下列说法正确的是( )
A.可用加酶洗衣粉洗涤毛料衣服
B.一般先用热水泡开,然后调至适宜温度
C.水温太低使洗衣粉中的酶丧失活性后不能再恢复
D.使用添加了碱性蛋白酶的洗衣粉洗衣服后应立即冲洗双手
【解析】 毛料衣服的主要成分为蛋白质,加酶洗衣粉中的蛋白酶会损坏衣服;高温会使酶失活,而低温抑制酶的活性,但不会使酶变性;皮肤中的蛋白质也会被加酶洗衣粉中的蛋白酶水解,损伤皮肤。
【答案】 D
4.某同学进行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果比较”课题研究。
实验设计如下:
①设置2组实验,分别使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉
②2组实验的洗衣粉用量、被洗涤的衣物量、衣物质地、污染物性质和量、被污染的时间、洗涤时间、洗涤方式等全部相同,洗涤温度都为35℃
③根据污渍去除程度得出结论
这个实验设计中,错误的是( )
A.①B.①② C.② D.②③
【解析】 本实验的探究课题为加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果,自变量为是否添加了酶,而不是添加不同种类的酶。
【答案】 A
5.某工厂生产了一种加酶洗衣粉,其包装袋上印有如下说明:
成分:
含碱性蛋白酶等。
用法:
洗涤前先将衣服浸于洗衣粉水内数小时。
使用温水效果最佳。
注意:
切勿用于丝质及羊毛衣料。
用后彻底清洗双手。
请回答下列问题:
(1)质检局针对该洗衣粉设计了如下装置进行实验,如图所示。
该实验的目的是______________________________________________。
(2)一学生为探索该洗衣粉中酶催化作用的最适温度,参考上述
(1)的实验材料及方法进行了如下实验,并把结果用曲线图A、B表示。
①由图可知,使用该加酶洗衣粉的最适温度约为________。
②在0℃和75℃时,酶的催化效率基本都降为零,但温度再度回到45℃,后者的催化作用已不能恢复,这是因为_________________________________。
③该学生在实验过程中可通过观察________________________________现象判断酶的催化效率。
(3)该加酶洗衣粉的去污原理是___________________________________
______________________________________________________________
____________________________________________________________。
【解析】 酶的成分是蛋白质,煮沸后失活,与正常温度下的该洗衣粉做对照可判断出洗衣粉中酶的活性(质量)。
由此
(1)实验的目的是检验洗衣粉中是否含有蛋白酶;
(2)由图中曲线可以得知,该加酶洗衣粉的最适温度为45℃,酶在高温下其结构会被破坏,导致其活性丧失。
【答案】
(1)检查该洗衣粉是否含碱性蛋白酶
(2)①45℃ ②酶的活性已丧失 ③胶片上的蛋白膜消失时间的长短
(3)用蛋白酶分解衣服中的污垢,所含的大分子蛋白质水解成可溶性小分子多肽,使之易于洗去
学业达标测评(三) 加酶洗衣粉的使用条件和效果
1.加酶洗衣粉中的酶有多种,对各种污渍要考虑不同情况选用不同的加酶洗衣粉,主要原因是( )
A.酶具有多样性B.酶具有高效性
C.酶具有专一性D.酶易受环境影响
【解析】 生活中各种污渍其成分有很大差别,如油渍主要是脂质,血渍主要为蛋白质,从酶的专一性出发,购买加酶洗衣粉时应有所区别。
【答案】 C
2.加酶洗衣粉不能用沸水溶解,这说明了酶的作用( )
A.适于低温下催化B.具有高效性
C.具有专一性D.需适宜的温度
【解析】 酶催化需要一定条件,即适宜的温度和酸碱度。
加酶洗衣粉在沸水(高温)中,酶变性失活,失去催化作用。
【答案】 D
3.下列关于加酶洗衣粉的叙述,不正确的是( )
A.可有效去除衣服上的油渍、汗渍或血渍
B.使用加酶洗衣粉可减少对环境的污染
C.各种加酶洗衣粉的酶制剂对人体皮肤都没有伤害作用
D.水温过低时不宜使用加酶洗衣粉
【解析】 洗衣粉中的蛋白酶制剂可对人体皮肤具伤害作用(人体皮肤细胞中含较多蛋白质)。
【答案】 C
4.与普通洗衣粉相比,加酶洗衣粉能更有效地清除污渍。
下列有关叙述错误的是( )
A.加酶洗衣粉是只添加了果胶酶的洗衣粉
B.水质、水量、水温都会影响加酶洗衣粉的洗涤效果
C.探究加酶洗衣粉的洗涤效果,应选择同一品牌的普通洗衣粉作对照
D.加酶洗衣粉的使用,减少了磷的排放,降低了环境污染
【解析】 加酶洗衣粉是添加了碱性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、淀粉酶、脂肪酶的洗衣粉;因酶的活性受温度、酸碱度等因素的影响,同时酶的浓度也影响其催化效率,所以水质、水温、水量都会影响加酶洗衣粉的洗涤效果。
【答案】 A
5.在探讨不同温度对加酶洗衣粉影响的实验中,下列说法不正确的是( )
A.应根据当地一年中实际气温变化来确定水温
B.可选择洗涤不同污渍的白布作对照
C.选择水温应考虑衣物的承受能力
D.选择水温应考虑洗涤成本
【解析】 探讨不同温度对加酶洗衣粉的影响,应将温度设置为单一变量,其他一切因素(包括水质、布料质料、大小、污渍种类、面积等)均保持不变。
【答案】 B
6.在研究“温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响”实验中不变因素是( )
①水量、水质 ②洗衣粉的用量 ③衣物的材料、大小及浸泡时间 ④洗涤方式和时间
A.①②B.①②③
C.②③④D.①②③④
【解析】 在探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响时,根据单一变量原则,在设置的几组实验中,除温度变化外,影响洗涤效果的其他因素均应为不变因素,如选项①②③④中所述内容。
【答案】 D
7.某同学设计了一个在室温20℃条件下,证明酸碱度影响加酶洗衣粉洗涤效果的实验方案。
实验材料和用具:
(略)。
实验方法和步骤:
①取3个洁净的500mL的烧杯,编号为A、B、C。
②向3个烧杯中加入等量的加酶洗衣粉和等量的清水。
③各加一小块质料相同、污渍程度相同的白布。
④向3个烧杯分别加入适量的、等量的蒸馏水、质量分数为5%的盐酸、质量分数为5%的氢氧化钠溶液。
⑤用玻璃棒均匀搅拌5分钟后观察洗涤效果。
该实验最佳的实验步骤顺序应该是( )
A.①→③→②→④→⑤B.①→②→③→④→⑤
C.①→②→④→③→⑤D.①→④→③→②→⑤
【解析】 欲证明酸碱度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响,应在加入布料前调节各烧杯中的酸碱度。
【答案】 C
8.一般洗衣粉不易清除衣物上的血渍或奶渍,但加酶洗衣粉可以,一般加酶洗衣粉袋子上印有以下说明:
用法:
洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水内15~20分钟;温水效果最佳;切勿用60℃以上的水。
注意:
切勿用于丝质及羊毛衣料;用后彻底清洗双手。
请根据以上资料回答有关问题:
(1)该洗衣粉较易清除衣物上的血渍或奶渍,该洗衣粉加入的主要是________酶。
说明理由____________________________________________
____________________________________________________________。
(2)洗涤前需先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水内15~20分钟的目的是__________________________________________________。
缩短衣物浸泡时间的方法______________________。
(3)袋上的用法指明切勿在60℃以上的水中使用该洗衣粉的原因是
______________________________________________________________
____________________________________________________________。
(4)试解释此洗衣粉不能用于丝质及羊毛衣料的原因
______________________________________________________________
____________________________________________________________。
(5)试解释用后须彻底清洗双手的原因____________________________
____________________________________________________________。
【答案】
(1)蛋白 因酶具有专一性,血渍、奶渍的主要成分是蛋白质,蛋白酶可催化其分解
(2)为了使洗衣粉中的蛋白酶充分催化分解衣物中的蛋白质污渍 可用温水浸泡衣物 (3)温度过高会使酶失去活性 (4)丝质及羊毛衣料中含蛋白质,易被蛋白酶催化分解,这样会损坏衣物 (5)皮肤细胞中有蛋白质,如不清洗双手,会使手的皮肤受到腐蚀
9.为探究加酶洗衣粉的最适温度,某生物兴趣小组开展了实验。
以下表一是他们的实验步骤;表二是他们记录的不同温度除去不同污渍所需时间对照表,请依据两个表格内容作答。
表一
步骤
烧杯(1000mL)
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
1.注入自来水
500mL
500mL
500mL
2.放入不同污渍的衣服一件
植物油
蓝墨水
奶渍
3.加入等量加酶洗衣粉
1.5g
1.5g
1.5g
4.控制水温/℃(依次相应变化)
10
10
10
5.用玻璃棒搅拌,观察现象,并记录时间
表二
水温/℃
10
20
30
40
50
60
70
80
植物油
48
39
30
20
17
11
12
20
蓝墨水
93
86
80
72
68
67
81
105
奶渍
48
43
28
12
6
4
12
17
(1)请分析表一的实验设计中存在的问题,并提出相应的改进意见。
(2)结合表二分析要达到最佳洗涤效果,使用加酶洗衣粉的最适宜温度范围是________。
(3)在适宜温度范围内,加酶洗衣粉对衣物上的________洗涤效果最佳,对________的洗涤效果最差,其原因是加酶洗衣粉中主要含有________酶,其催化作用具有________性。
【解析】 由表中数据可知,该加酶洗衣粉在50~60℃条件下洗涤效果最好;该加酶洗衣粉对奶渍有较强的去污力,说明该加酶洗衣粉中主要含有蛋白酶。
【答案】
(1)应选择大小相同的白布而不是衣服;分别滴加4滴植物油、蓝墨水、奶渍,使污渍在不同温度的实验中保证大小相同;步骤3和步骤4顺序调整一下,应先控制水温,后加入等量的洗衣粉;不同实验中保证控制水温的时间相同,如5min。
(2)50~60℃
(3)奶渍 蓝墨水 蛋白 专一