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专项专项4 酶研究与应用酶研究与应用课题课题1 1 果胶酶在果汁果胶酶在果汁 生产中作用生产中作用 第1页第1页课题目的：课题目的：1、简述果胶酶作用、简述果胶酶作用,检测果胶酶活性；检测果胶酶活性；2、探究温度和、探究温度和pH对果胶酶活性影响以及果胶对果胶酶活性影响以及果胶酶最合用量。酶最合用量。课题重点：课题重点：温度和温度和pH对果胶酶活性影响。对果胶酶活性影响。课题难点：课题难点：果胶酶最合用量。果胶酶最合用量。第2页第2页(一一)细胞壁结构及作用：细胞壁结构及作用：作用是什么？作用是什么？特点？特点？结构构成？结构构成？保护植物细胞；支撑植物细胞保护植物细胞；支撑植物细胞弹性小；全透性弹性小；全透性纤维素、纤维素、果胶果胶第3页第3页基础知识基础知识(一一)果胶酶作用果胶酶作用1 1、果胶、果胶:植物细胞壁及胞间层主要成份之一，植物细胞壁及胞间层主要成份之一，是由是由半乳糖醛酸半乳糖醛酸聚合而成一个聚合而成一个高分子高分子化合物化合物，它在它在植物细胞间层和初生壁中植物细胞间层和初生壁中与纤维素结合在与纤维素结合在一起，是主要黏合和支撑物质。新鲜水果、根、一起，是主要黏合和支撑物质。新鲜水果、根、叶和绿茎中尤其丰富。叶和绿茎中尤其丰富。果胶本身不溶于水果胶本身不溶于水，但由于含有亲水基团，果但由于含有亲水基团，果胶与水有强大结合力，是有力凝胶化胶与水有强大结合力，是有力凝胶化剂。第4页第4页2 2、果胶酶：指分解果胶质、果胶酶：指分解果胶质各种酶总称各种酶总称。成份成份:作用作用:能够能够分解果胶分解果胶，崩溃崩溃植物细胞壁及胞间层。使植物细胞壁及胞间层。使榨取果汁变更容易。而果胶榨取果汁变更容易。而果胶分解成分解成可溶性可溶性半乳半乳糖醛酸糖醛酸，也使得浑浊果汁，也使得浑浊果汁变澄清变澄清。包括包括多聚半乳糖醛酸酶多聚半乳糖醛酸酶，果胶分解酶果胶分解酶和和果胶酯酶果胶酯酶等。等。第5页第5页【巩固1】下列关于果胶酶叙述，正确是()。A果胶酶涉及多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等B果胶酶化学成分为固醇C果胶酶催化作用不受温度影响D果胶酶可以催化多种化学反应解析果胶酶同其他大多数酶同样，其主要成分是蛋白质，其催化作用受温度和pH等因素影响，果胶酶只能催化果胶分解。答案A第6页第6页2.2.酶活性与影响酶活性原因酶活性与影响酶活性原因 指酶催化一定化学反应能力。酶反应指酶催化一定化学反应能力。酶反应速度用速度用单位时间单位时间内内单位体积单位体积中中反应物减反应物减少许少许或或生成物增长量生成物增长量来表示来表示.(1)(1)酶活性酶活性第7页第7页(2)(2)影响酶活性原因影响酶活性原因 a.a.温度温度b.pHb.pH C.酶克制剂酶克制剂.果胶酶用量果胶酶用量生产果汁时生产果汁时,为了使果胶酶得到充足利用为了使果胶酶得到充足利用,节约节约成本成本,需要控制好酶用量。需要控制好酶用量。第8页第8页试验设计1、设计试验方案；、设计试验方案；2、动手试验；、动手试验；3、统计试验结果；、统计试验结果；4、得出结论、得出结论第9页第9页温度和温度和PH对唾液淀粉酶活性影响对唾液淀粉酶活性影响在一恒定温度下通过在一恒定温度下通过设置设置PH梯度梯度来拟定酶催化反应最来拟定酶催化反应最适适PH，然后在一恒定，然后在一恒定PH下，设置下，设置温度梯度温度梯度来拟定最来拟定最适温度。适温度。第10页第10页资料一：探究温度和资料一：探究温度和pH对酶活性影响对酶活性影响（一）温度对果胶酶活性影响（一）温度对果胶酶活性影响原理：原理：在一在一恒定恒定PH下通过下通过设置温度梯度设置温度梯度来拟来拟定酶催化反应最适温度。定酶催化反应最适温度。第11页第11页流程示意图：流程示意图：搅拌器搅拌制成苹果搅拌器搅拌制成苹果泥泥均分均分装入装入等量等量果胶酶水溶液果胶酶水溶液9支试管支试管9支试管支试管各取一支分各取一支分9组分别放入组分别放入30，35，40，45，50，55，60，65，70恒温水箱中恒温加热恒温水箱中恒温加热待试管内温度稳定后，将果胶酶加入相待试管内温度稳定后，将果胶酶加入相同温度苹果泥内恒温保持同温度苹果泥内恒温保持10分钟分钟过滤果汁，用量筒测量果汁量过滤果汁，用量筒测量果汁量 做好统计做好统计第12页第12页注意事项注意事项：1与其它工业用酶基本相同，果胶酶适宜温度范围也与其它工业用酶基本相同，果胶酶适宜温度范围也比较宽泛，因此，能够选取比较宽泛，因此，能够选取10 作为作为温度梯度温度梯度，设置，设置详细温度为详细温度为10、20、30、40、50 和和60 等，也能够尝试以等，也能够尝试以5 作为温度梯度。作为温度梯度。2苹果、橙子和葡萄等水果都能够作为反应物，水果苹果、橙子和葡萄等水果都能够作为反应物，水果不用去皮。如用苹果为原材料，普通可按每个中档大小不用去皮。如用苹果为原材料，普通可按每个中档大小苹果加水苹果加水100200 mL百分比进行搅拌，取得稀苹果泥。百分比进行搅拌，取得稀苹果泥。温度温度3035404550果汁量果汁量统计表格：统计表格：第13页第13页（二）（二）PH对果胶酶活性影响对果胶酶活性影响原理：原理：在一在一恒定温度恒定温度下通过下通过设置设置PHPH梯度梯度来拟来拟定酶催化反应最适定酶催化反应最适PHPH。3果泥用量可以采用5 mL左右，果胶酶用量可采用质量浓度为2%果胶酶溶液2 mL。4水浴时间可认为2030 min。5过滤果汁时，漏斗中应放置滤纸。6探究探究pH对果胶酶活性影响，对果胶酶活性影响，只须将温度梯度改成只须将温度梯度改成pH梯度，并选定一个适宜温度进行水浴加热梯度，并选定一个适宜温度进行水浴加热。反应液。反应液中中pH能够通过体积分数为能够通过体积分数为0.1%氢氧化钠或盐酸溶液氢氧化钠或盐酸溶液进行调整。进行调整。第14页第14页流程示意图：流程示意图：搅拌器搅拌制成苹果泥搅拌器搅拌制成苹果泥均分均分装入装入等量等量果胶酶水溶液果胶酶水溶液5支试管恒温水浴保温支试管恒温水浴保温5支试管恒温水浴保温支试管恒温水浴保温各取一支分各取一支分5组分别调整组分别调整PH为为5.0，6.0，7.0，8.0，9.0（可用可用0.1%NaOH溶液和稀盐酸进行调整溶液和稀盐酸进行调整）待试管内温度稳定后，将果胶酶加入相同待试管内温度稳定后，将果胶酶加入相同PH苹果泥内恒温保持苹果泥内恒温保持10分钟分钟过滤果汁，用量筒测量果汁量做好统计过滤果汁，用量筒测量果汁量做好统计第15页第15页(资料二资料二)探究果胶酶用量探究果胶酶用量 探究果胶酶用量是建立在探究最适温度探究果胶酶用量是建立在探究最适温度和和pHpH对果胶酶活性影响基础之上。此时，对果胶酶活性影响基础之上。此时，研究变量是研究变量是 ，其它原因都应，其它原因都应 。果胶酶用量果胶酶用量保持不变保持不变当酶用量增长到某个值后，再增长酶用量，过滤到果当酶用量增长到某个值后，再增长酶用量，过滤到果汁体积不在改变，则阐明酶用量已经足够，那么这个汁体积不在改变，则阐明酶用量已经足够，那么这个值就是酶最适量。比如：值就是酶最适量。比如：苹果泥试管苹果泥试管123456789果胶酶试管果胶酶试管123456789果汁量果汁量（ml）5814182020202020第16页第16页资料二资料二 探究果胶酶用量探究果胶酶用量两种设计方案：两种设计方案：自变量控制：第一个可采取同浓度不同体积果胶酶溶液；第二种可采取同体积不同浓度果胶酶溶液设计对照试验，其它无关变量保持一致。试验流程：试验流程：1.准确称取纯果胶酶准确称取纯果胶酶1,2,3,4,5,6,7,8,9(mg)配配制成相等体积酶水溶液，取等量放入制成相等体积酶水溶液，取等量放入9支试管支试管中，依次编号中，依次编号19号。号。第17页第17页2.制取苹果泥45克，分别等量装入9支试管，依次编号为19号。3.一段时间后将不同浓度果胶酶分别快速与各试管苹果泥混合，放入恒温水箱中。4.不停搅拌，约20分钟后，过滤并测量果汁。苹果泥试管苹果泥试管123456789果胶酶试管果胶酶试管123456789果汁量果汁量（ml）5814182020202020看视频看视频第18页第18页【巩固巩固2】下下表是某同窗探究温度表是某同窗探究温度对对果胶果胶酶酶活性影响活性影响试试验结验结果。果。该结该结果不能果不能阐阐明明()。A.温度影响果胶温度影响果胶酶酶活性活性B40 与与60 时时酶酶活性相等活性相等C50 是是该该酶酶最适温度最适温度D若温度从若温度从10 升高到升高到40，酶酶活性将逐步增活性将逐步增强强温度温度/10 20 30 40 50 60果汁量果汁量/mL234565C第19页第19页旁栏思考题1为何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试管中恒温处理？确保在酶和底物混合前分别达到预设温度，以排除温度差对试验结果干扰。第20页第20页2在探究温度和pH影响时，是否需要设置对照？假如需要，又应该怎样设置，为何？本试验中有对照试验，不需额外设置，因为不同温度和pH梯度之间就能够作为对照，这种对照称为相互对照。第21页第21页知识回顾知识回顾自变量与因变量及其之间关系自变量与因变量及其之间关系变量名称变量名称含义含义实例实例关系关系试验变量(自变量)试验中试验者所操纵原因或条件温度或温度或pH试验变量为原因，反应变量是结果，两者是因果关系反应变量反应变量(因变量因变量)由于试验变量而引起改变和结果果汁量果汁量无关变量无关变量除试验变量以外影响试验现象或结果原因酶新鲜程度第22页第22页3A同学将哪个原因作为变量，控制哪些原因不变？为何要做这么处理？B同学呢？A同学将温度或pH作为变量，控制不变量有苹果泥用量、果胶酶用量、反应时间和过滤时间等。只有在试验中确保一个自变量，试验结果才干说明问题。B同学对于变量处理应该与A同学相同，只是观测因变量角度不同。第23页第23页4想一想，为何能够经过测定滤出苹果汁体积大小来判断果胶酶活性高低？果胶酶将果胶分解成小分子物质能够经过滤纸，因此苹果汁体积大小反应了果胶酶催化分解果胶能力。在不同温度和pH下，果胶酶活性越大，苹果汁体积就越大。第24页第24页5当当探探究究温温度度对对果果胶胶酶酶活活性性影影响响时时，哪哪个个原原因是自因是自变变量，哪些原因量，哪些原因应应当保持不当保持不变变？提提醒醒温温度度是是变变量量，应应控控制制果果泥泥量量、果果胶胶酶酶浓浓度度和和用用量量、水水浴浴时时间间、过过滤滤时时间间和和pH等等所所有有其其它它条条件件不不变变。只只有有这这样样才才干干确确保保只只有有温温度度一一个个变量对果胶酶活性产生影响。变量对果胶酶活性产生影响。解解析析为为了了使使试试验验含含有有说说服服力力，对对照照试试验验设设计计要要控控制制单单一一变变量量，即即除除自自变变量量外外，其其它它也也许许影影响试验结果变量都应保持不变。响试验结果变量都应保持不变。第25页第25页练习解析大规模生产比试验室制备考虑原因要多，包含产品质量、生产效率、生产成本等原因，而试验室制备则主要强调试验结果。答案大规模生产与试验室制备主要不同点是：有两次瞬间高温灭菌。酶处理时间相对较长。有离心分离步骤和浓缩步骤。第26页第26页小结：小结：1 果胶果胶存在存在果汁出汁率低果汁出汁率低果胶酶果胶酶半乳糖醛酸半乳糖醛酸果汁出汁率高，果汁澄清果汁出汁率高，果汁澄清2 探究果胶酶活性探究果胶酶活性 （1）温度对果胶酶活性影响）温度对果胶酶活性影响 （2）PH对果胶酶活性影响对果胶酶活性影响3 探究果胶酶最合用量探究果胶酶最合用量 在最合用量前，酶量增长，催化速度加快。在最合用量前，酶量增长，催化速度加快。在最合用量后，酶量增长，催化速度不变。在最合用量后，酶量增长，催化速度不变。第27页第27页影响果汁产量原因：影响果汁产量原因：温度、温度、pH、果胶酶用量、酶催化反应时间、苹果、果胶酶用量、酶催化反应时间、苹果泥用量等。泥用量等。试用曲线图表示：试用曲线图表示：影响酶活性原因影响酶活性原因第28页第28页反应速率反应速率酶浓度酶浓度底物浓度底物浓度反反应应速速率率受酶浓度受酶浓度制约制约前提：底物足够多时前提：底物足够多时酶催化机理：与底物相结合酶催化机理：与底物相结合第29页第29页影响酶催化反应速率原因有温度、反应物浓度、酶浓度影响酶催化反应速率原因有温度、反应物浓度、酶浓度等等.右下图表示在最适温度下右下图表示在最适温度下,某种酶催化反应速率与反某种酶催化反应速率与反应物浓度之间关系应物浓度之间关系.相关说法正确是（相关说法正确是（）A A在在A A点增长反应物浓度点增长反应物浓度,反应速率将加快反应速率将加快 B B在在C C点增长反应物浓度点增长反应物浓度,反应速率将加快反应速率将加快 C C若在若在A A点提升反应温度点提升反应温度,反应速率会加快反应速率会加快 D D若在若在B B点增长酶浓度点增长酶浓度,反应速率会减慢反应速率会减慢A第30页第30页练习巩固练习巩固1、果胶酶能将植物组织内果胶分解成、果胶酶能将植物组织内果胶分解成A 透明果汁透明果汁 B 半乳糖醛酸半乳糖醛酸C 丙酮酸丙酮酸 D 酶制剂酶制剂2、下列哪一项不是影响果胶酶活性条件、下列哪一项不是影响果胶酶活性条件A 温度温度 B pH C 酶克制剂酶克制剂 D 底物浓度过高底物浓度过高第31页第31页3、酶反应速度可用哪一项来表示、酶反应速度可用哪一项来表示A 单位时间内反应物减少许单位时间内反应物减少许B 单位时间内产物增长量单位时间内产物增长量C 单位体积内产物增长量单位体积内产物增长量D 单位时间内、单位体积内反应物减少许或生单位时间内、单位体积内反应物减少许或生成物增长量成物增长量4、果胶酶是是分解果胶一类酶总称，它不包括、果胶酶是是分解果胶一类酶总称，它不包括A 多聚半乳糖醛酸酶多聚半乳糖醛酸酶 B 果胶分解酶果胶分解酶C 乳糖分解酶乳糖分解酶 D 果胶脂酶果胶脂酶第32页第32页5、在用果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶、在用果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶能充足地催化反应，应采用办法是能充足地催化反应，应采用办法是A 加大苹果泥用量加大苹果泥用量 B 加大果胶酶用量加大果胶酶用量C 进一步提升温度进一步提升温度D 用玻棒不时地搅拌反应混合物用玻棒不时地搅拌反应混合物第33页第33页4.（上海高考题）如图，纵轴为酶反应速度，横轴底物（上海高考题）如图，纵轴为酶反应速度，横轴底物浓度，其中正确表示酶量增长一倍时，底物浓度和反浓度，其中正确表示酶量增长一倍时，底物浓度和反应速度是（应速度是（）A B C DB第34页第34页
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