学年高二生物人教版选修一教学案专题4 课题1 果胶酶在果汁生产中的作用 Word版含答案.docx

1、学年高二生物人教版选修一教学案专题4 课题1 果胶酶在果汁生产中的作用 Word版含答案一、果胶与果胶酶1果胶(1)作用：植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一。(2)成分：由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。(3)特点：不溶于水。(4)对果汁加工的影响：影响出汁率，且使果汁浑浊。2果胶酶(1)组成：多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。(2)作用分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更容易。把不溶于水的果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，可使浑浊的果汁变得澄清。(3)来源：植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶，由霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量最大的酶制剂之一。二、酶

2、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)表示方法反应速率。(3)酶反应速度的计算：单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量。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苹果汁的体积。

3、获得的苹果汁越多，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：温度、pH、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。共研探究盛夏时节，酷暑难当，这时可以利用各种水果压榨果汁，不但解渴消暑，还可以点缀生活，放飞心情。可是我们也发现，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

4、、耗时长，而且果汁浑浊、易沉淀，人们常使用果胶酶来解决这些问题。 1果胶及果胶酶2酶的活性及其影响因素 (1)酶的活性指酶催化一定化学反应的能力。在一定条件下，可以用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(如图1)：在较低温度时，随着温度的升高，酶的活性也逐渐提高；达到最适温度时，酶的催化能力最高；高于最适温度后，酶的催化能力迅速下降。温度过高，会使酶失活。 pH(如图2)：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过高或过低会使蛋白质变性；酶也就完全丧失了活性

5、。 (3)有关酶失活的两点注意高温、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。因此图1曲线的左端不与横轴相交。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。3酶反应速度及其影响因素(1)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)影响酶反应速度的因素 酶活性：酶活性越高，酶反应速度越快。 底物浓度(如图3)：若酶的浓度为定值，底物的起始浓度较低时，酶反应速度与底物浓度成正比，即随底物浓度的增加而增加。当所有酶与底物结合生成中间产物后，即使再增加底物浓度，中间产物浓度也不会增加，酶反应速度也不增加。 酶浓度(如图4

6、)：在有足够底物而又不受其他因素影响的情况下，酶反应速度与酶浓度成正比。总结升华1果胶酶与纤维素酶的比较名称组成作用果胶酶多聚半乳糖醛酸酶、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C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶纤维素纤维二糖葡萄糖2.果胶酶的应用(1)果胶酶在果汁生产中的应用水果中的果胶经果胶酶水解后，可降低果汁的黏度，有助于压榨并提高出汁率。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。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)其他方面的应用在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起澄清作用，还可促

7、进葡萄汁中的酒石酸发生沉淀。果胶酶可用于橘子脱囊衣，制造果粉和低糖果冻。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，从而提高了饲料的营养价值。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。【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完成催化作用。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

8、除。对点演练1下列关于果胶及果胶酶的叙述，正确的是()A果胶酶是分解果胶的一种酶B果胶不溶于水C加热使果胶变性失活D加热使果胶酶活性增强解析：选B果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，果胶不溶于水。温度影响酶的活性，在低于最适温度时，随温度的升高，酶的活性增加，但高温使酶变性失活，而果胶不存在变性失活的问题。共研探究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探究温度对果胶酶活性的影响(1)实验原理酶处于最适温度时，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 自变量是温度，因变量是出汁率和果汁的澄清

9、度，无关变量是pH、苹果泥的量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间等。检测指标：果汁的体积和澄清度。(3)实验操作流程(4)注意事项果胶酶的最适温度为4550 。设置温度梯度时，要以这个范围为中心，图示实验流程中的温度梯度是 5_。 将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免苹果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶的活性。2探究pH对果胶酶活性的影响(1)实验原理 果胶酶的最适pH为6.0左右；在最适pH时，酶活性最高；过酸或过碱则导致酶变性失活。 (2)实验流程(3)操作提示 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

10、NaOH溶液和盐酸调节pH。 在用果胶酶处理苹果泥时，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。 3探究果胶酶的最适用量(1)控制果胶酶用量的目的：使果胶酶得到充分利用；节约成本。(2)实验变量：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。(3)实验过程盛有苹果泥的试管123456789盛有果胶酶的试管123456789果汁量(mL)(4)结果分析：根据实验数据绘制出不同果胶酶用量对果汁体积影响的曲线图(在苹果泥的浓度和体积相同的条件下，如图所示)。(5)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

11、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用量相同，否则影响实验结果的准确性。 总结升华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)底物和酶在混合时的温度是相同的；温度梯度越小，实验结果越精确；各试管中苹果泥的用量相同，果胶酶的用量也相同；pH为最适pH探究pH对果胶酶活性的影响pH果汁量(澄清度)温度应为最适温度；pH梯度可用NaOH和HCl调节；用玻璃棒搅拌使反应充分进行探究果胶酶的用量对酶活性的影响果胶酶的用量果汁量(澄清度)制备苹果匀浆后迅速加热，使苹果匀浆中的果胶酶变性；温度、pH应为最适宜

12、且保持不变对点演练2探究温度对果胶酶活性的影响、pH对果胶酶活性的影响、果胶酶的最适用量三个实验中，实验变量依次为()A温度、酶活性、酶用量B苹果泥用量、pH、果汁量C反应时间、酶活性、酶用量D温度、pH、果胶酶用量解析：选D实验变量也称自变量，指实验者所操纵的因素或条件。反应变量也称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常，实验变量是原因，反应变量是结果。二者具有因果关系。实验的目的就在于获得和解释这种前因后果。题干所述三个实验的变量分别为温度、pH、果胶酶用量。3下列操作错误的是()A用橙子做本课题的实验，应去掉橙皮B用体积分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸调节pHC为了使果胶

13、酶能够充分地进行催化反应，应用玻璃棒不时地搅拌反应混合物D制作苹果泥时，可先将苹果切成小块放入榨汁机中解析：选A在用橙子制作果汁时，不必去除橙皮，这样可以增加果汁的口味和颜色；调节pH用体积分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸；玻璃棒搅拌可使混合物均匀；制作苹果泥时，为方便榨汁，可先将苹果切成小块，再放入榨汁机中。1下列关于果胶酶的叙述，正确的一组是()果胶酶是一类催化剂，可以改变反应速度果胶酶能瓦解植物的细胞壁和胞间层，使榨取果汁变得容易果胶酶可使果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，使浑浊的果汁变澄清果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶，动物也能产

14、生果胶酶果胶酶是果胶分解酶的简称ABC D解析：选A植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶，动物不能产生果胶酶。果胶酶是分解果胶的一类酶的总称。2下列不能表示酶活性高低的是()A一定条件下所催化的某一化学反应的反应速率B单位时间内、单位体积中反应物的减少量C单位时间内、单位体积中酶的变化量D单位时间内、单位体积中产物的增加量解析：选C酶活性的高低用在一定条件下，酶所催化某一化学反应的反应速率来表示。酶促反应的速率通常用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或生成物的增加量来表示。3下列关于探究pH对果胶酶活性影响的实验的叙述不正确的是()A自变量是不同的pH梯度B控制不变的量有温度、底物浓度、酶

15、浓度、反应时间等C可通过测定滤出的果汁体积判断果胶酶的最适pHDpH过低时，果胶酶活性变小，但不失活解析：选D强酸、强碱、高温都会导致酶变性失活，只有低温抑制酶的活性，但不使其变性失活。4果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁和胞间层。在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率和澄清度。请你帮助完成以下有关果胶酶和果汁生产的实验课题。实验用具和材料：磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、纱布等；苹果、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水等。课题一验证果胶酶在果汁生产中的作用实验方法及步骤：(1)将苹果洗净去皮，用磨浆机制成苹果泥，加入适量蒸馏水备用。(2

16、)取两个100 mL的洁净烧杯，编号1、2，按相应程序进行操作，请把表中a、b两处未填写的内容填上。操作项目烧杯顺序12在烧杯中加入苹果泥20 mL20 mLa._2 mL/注入蒸馏水/b._ 在恒温水浴中保温，并用玻璃棒不时搅拌10 min10 min(3)取两个烧杯，同时进行过滤。观察(或比较)_ _，并记录结果。(4)实验结果的预测及结论：如果是_，则说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用。课题二探究果胶酶催化果胶水解的最适pH本课题实验步骤中，在完成烧杯中分别加入苹果泥，试管中分别加入果胶酶溶液、编号、编组之后，有下面两种操作：方法一：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中苹果泥的相混合，再把混合液

17、的pH分别调至4、5、6、10。方法二：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中苹果泥的pH分别调至4、5、6、10，再把pH相同的果胶酶溶液和苹果泥相混合。(1)请问上述哪一种操作更科学？_。理由是：_。(2)该实验步骤中也有用玻璃棒搅拌的操作，其目的是_，以减少实验误差。(3)如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，以横坐标表示pH，纵坐标表示_(填“果汁体积”或“试管体积”)，实验操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解，图示中最可能的实验结果是曲线图_。解析：课题一中，实验目的是“验证果胶酶可以提高出汁率和澄清度”，实验的单一变量是是否加入果胶酶溶液。由于是验证性实验，结果应与前面

18、的实验目的相对应，即相同时间内1号烧杯滤出的果汁体积比2号烧杯滤出的果汁体积大，澄清度高。课题二中，方法二是将试管中的果胶酶溶液和烧杯中苹果泥的pH分别调至4、5、6、10，再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合，这样操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验预设的pH，否则，由于酶有高效性，在升高或降低pH过程中分解果胶，造成实验结果误差较大。实验中玻璃棒搅拌的目的是使酶和果胶充分接触，减少实验误差。实验结果以坐标图的形式表示，以横坐标表示pH，纵坐标表示果汁体积较恰当。根据在一定范围内，随着pH的增加，酶的活性增强，果汁体积增大，当超过最适pH，随着pH的增加，酶的活性减弱，果汁体积减小，可判断最可能的实验结果是曲线图甲。答案：课题一(2)注入果胶酶溶液2 mL(3)相同时间内滤出的果汁体积和果汁的澄清度(4)相同时间内1号烧杯滤出的果汁体积比2号烧杯滤出的果汁体积大，澄清度高课题二(1)方法二方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验预设的pH(2)使酶和反应物充分接触(3)果汁体积甲