课题1--果胶酶在果汁生产中的作用教学文稿.ppt

专题,4,酶的研究与应用,课题,1,果胶酶在果汁生产中的应用,一,.,果肉的出汁率低,耗时长,二,.,榨取的果汁浑浊，黏度高，易发生沉淀,使用,果胶酶,酶的基础知识,（,1,）酶的概念,（,2,）酶的化学本质，基本组成单位,（,3,）酶的功能及原因,（,4,）酶的特性,1.,酶的概念：,酶是,活细胞,所产生的具有,生物催化作用,的一类特殊的,有机物,；,蛋白质,（,大,多数）或,RNA,；,酶能,降低,化学反应的,活化能,，从而使反应能够迅速的进行。在各种化学反应中起,催化,作用,2.,酶的本质：,3.,酶的功能：,4.,酶的特性：,a.,高效性,b.,专一性,c.,适宜的条件,酶的基础知识基本组成单位：,氨基酸,或,核糖核苷酸,(,温度、,ph,等,),温度和,PH,值对酶影响的曲线？,关于酶的三个特性你能举例说明吗？,你认为影响酶促反应的因素有哪些？,阅读课本,P42,的内容，回答以下问题：,（,1,）细胞壁的主要组成成分？,（,2,）果胶的单体是什么？,（,3,）果胶酶的作用？,酶的基础知识,1,、果胶,是植物,细胞壁以及胞间层,的主要组成成分之一，它是由,半乳糖醛酸,聚合而成的一种,高分子化合物,，不溶于水。,（一）果胶酶的作用,2,、果胶对果汁制作的影响：,影响,果汁的,出汁率,，还会,使果汁浑浊,。,果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括,半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶,等。,果胶酶,果胶 半乳糖醛酸,3,、果胶酶：,4,、果胶酶在果汁制作中的,作用,分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层；提高水果的出汁率,使果胶水解为半乳糖醛酸，并使果汁变得澄清。,（一）果胶酶的作用,1,、酶的活性：,2,、酶催化能力高低的衡量标准,酶催化一定化学反应的能力。,在一定的条件下，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。,温度,pH,：,酶的抑制剂：,（,二）酶的活性与影响酶活性的因素,3,、影响酶活性的因素：,A,、温度对酶的影响,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，但高于最适温度后，酶的催化能力迅速下降，最后完全失去催化能力。,3,、,影响酶活性的因素：,温度,pH,酶的抑制剂,B,、果胶酶的最适温度,果胶酶的最适温度为,45,50,0,C,。,C,、讨论：,高温使酶的活性丧失后，酶的活性可否恢复？为什么？,不能恢复,，因,高温破坏了酶的分子结构,，高温对酶,造成不可逆的破坏,。但低温使酶的活性被抑制后，缓慢恢复其温度活性仍可恢复。,（,二）酶的活性与影响酶活性的因素,1,、分别用,0,0,C,和,100,0,C,的温度处理某种酶后，酶都没有活性，但（）,A,、经过,0,0,C,处理的酶活性能够恢复,B,、经过,100,0,C处理的酶活性能够恢复,C,、经过,0,0,C,处理的酶的空间结构遭破坏,D,、经过,100,0,C,处理的酶被水解成了氨基酸,A,A,、,pH,对酶的影响,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,，,当蛋白质变性后，酶也就完全丧失了活性,。,3,、,影响酶活性的因素：,温度,pH,酶的抑制剂,B,、果胶酶的最适,pH,果胶酶的最适,pH,范围为,3.0,6.0,。,（,二）酶的活性与影响酶活性的因素,2,、将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量的水混合装入一个容器内，调整,pH,至,2.0,，保存于,37,0,C,的水浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的物质是（）,A,、淀粉、胃蛋白酶、多肽、水,B,、唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水,C,、唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水,D,、唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水,A,提示：唾液淀粉酶最适,pH,6.8,，其化学本质是蛋白质,（,二）酶的活性与影响酶活性的因素,酶的抑制剂：,Fe,3,、,Ca,2,、,Zn,2,等金属离子对果胶酶有抑制作用。,3,、,影响酶活性的因素：,温度,pH,酶的抑制剂,（,二）酶的活性与影响酶活性的因素,1,、酶的生产,提取法：,采用各种技术，直接从动物或微生物的细胞或组织中将酶提取出来（在原料充分的地区得以应用）。,发酵法：,通过微生物发酵来获得人们所需的酶（,20,世纪,50,年代以来生产酶的主要方法），如用曲霉、青霉等微生物发酵生产果胶酶。,化学合成法：,成本比较高，只能合成已知结构的酶。,2,、控制酶的用量,为了果胶酶得到充分的利用，节约成本，需要控制好酶的用量。,（三）果胶酶的用量,二、实验设计,探究一,探究温度或,PH,对酶活性的影响,实验原则：,单一变量原则：,自变量,温度,(,pH,),；,无关变量,（相同且适宜）,pH(,温度,),、,果泥、果胶酶的量、反应时间、过滤时间等,对照原则（相互对照）,1,、实验目的：,定量测定温度或,pH,对果胶酶活性的影响,。,该实验与必修一中探究,“影响酶活性的条件”,实验有何不同？,前者属于是定量分析实验，后者属于定性分析实验。,2,、实验原理：,果胶酶瓦解细胞壁和胞间层增大果汁产量；果胶酶催化分解果胶增大果汁澄清度。,探究温度对酶活性的影响,3,、变量设计与控制：,你确定的温度梯度（或,pH,梯度）为,_,实验的自变量是,_,控制自变量的方法是利用,_,实验的因变量是,_,检测因变量的方法是测定,_,10,或,5,（或,0.5,、,1.0,）,温度（或,pH,）,恒温水浴锅（或滴加酸）,果汁的产出量或澄清度,酶的活性,果胶酶的活性受温度影响。,处于最适温度时，活性最高高于或低于此值时活性均下降。,果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比,.,1,、实验原理,（,1-1,）探究温度对果胶酶活性的影响,2,、实验操作流程,思考：,1,、你打算设置多少个温度值？,2,、你如何得到苹果泥？,3,、你怎样保证在任一温度装置中苹果泥和果胶酶及混合后温度的一致？,4,、你依据什么来判定果胶酶的活性大小的大小？,（,1-1,）探究温度对果胶酶活性的影响,均分 装入,9,支试管,等量,9,支试管,搅拌器搅拌制成苹果泥,果胶酶水溶液,试管内温度稳定后，将果胶酶加入相同温度的苹果泥内恒温保持,10,分钟,过滤果汁，用量筒测量果汁的量，填入表格,确定最适温度,将,分别装有苹果泥和果胶酶的试管,9,组分别放入,30,0,C,、,35,0,C,、,40,0,C,、,45,0,C,、,50,0,C,、,55,0,C,、,60,0,C,、,65,0,C,和,70,0,C,的恒温水箱中保温,设计记录数据的表格,结果分析与评价：,A,、根据表中数据画曲线图；,P45,B,、据曲线说明温度是如何影响酶的活性的？,温度,o,C,30,35,40,45,50,55,60,65,70,果汁量,/ml,（,1-1,）探究温度对果胶酶活性的影响,将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,，,避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶活性的问题,。,问,1,：,为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？,P44,（,1-1,）探究温度对果胶酶活性的影响,工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出果汁率，为研究温度对果胶酶活性的影响某学生设计了如下实验：,温度,/,10,20,30,40,50,60,70,80,出汁量,/ml,8,13,15,25,15,12,11,10,将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在,10,水浴中恒温处理,10,分钟（如图,A,）,将步骤处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在,10,水浴中恒温处理,10,分钟（如图,B,）,将步骤处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量,(,如图,C).,不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如下表,（,1-1,）探究温度对果胶酶活性的影响,根据上述实验，请分析回答下列问题：,（,1,）果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中,_,的水解。,（,2,）实验结果表明，当温度为,_,时果汁量最多，此时果胶酶的活性,_,。当温度再升高时果汁量降低，说明，,_,。,（,3,）实验步骤的目的是：,_,。,（,4,）为什么说果汁体积越大，酶的活性越高？,果胶,40,最高,温度升高，降低了酶的活性,使得酶与果泥处于同一温度条件下,将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在,10,水浴中恒温处理,10,分钟,果胶酶的活性受,pH,影响,，处于最适,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、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。,1,、实验原理,2,、实验操作流程,实验设计（,1-2,）探究,pH,对果胶酶活性的影响,探究,pH,对果胶酶活性的影响，只须将温度梯度改成,pH,梯度，并选定一个适宜的温度进行水浴加热。反应液中的,pH,可以通过体积分数为,0.1%,的,NaOH,或,HCl,溶液进行调节,。,将分别装有苹果泥和果胶酶的试管在恒温水箱中恒温加热,均分 装入,9,支试管,等量,9,支试管,搅拌器搅拌制成苹果泥,果胶酶水溶液,保持恒温一段时间,过滤果汁，用量筒测量果汁的量，填入表格,确定最适温度,将苹果泥和果胶酶分别加入,9,组试管中（选取的,pH,梯度：,5.0,、,5.5,、,6.0,、,6.5,、,7.0,、,7.5,、,8.0,、,8.5,、,9.0,）,问,2,在探究温度或,pH,的影响时，是否需要设置对照？如果需要，又应该如何设置？为什么？,P44,需要设置对照实验，不同的温度梯度之间或不同的,pH,梯度之间就可以作为对照，这种对照称为相互对照。,问,3,A,同学将哪个因素作为变量，控制哪些因素不变？为什么要作这样的处理？,B,同学呢？,P44,A,同学将,温度或,pH,作为变量,，,控制不变的量有苹果泥的用量、果胶酶的用量、反应的时间和过滤的时间等,只有在实验中保证一个自变量，实验结果才能说明问题,。,B,同学对于变量的处理应该与,A,同学相同，,只是观察因变量的角度不同,.,2025/8/31 周日,果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反应了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和,pH,下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。,4,想一想,:,为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？,P44,温度是变量，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的,pH,等所有其他条件不变,。只有这样才能保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。,问,5,当探究温度对果胶酶活性的影响时，哪个因素是变量，哪些因素应该保持不变？,P44,2025/8/31 周日,下面是某研究性学习小组同学在“探究果胶酶催化果胶水解的适宜,pH”,的课题过程中遇到的问题。,（,1,）本课题实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥（,假定,pH,的改变对苹果泥成分无影响），试管中分别注入果胶酶溶液、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的苹果泥相混合，再把混合液的,pH,分别调至,4,、,5,、,610,。,方法二：,将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥的,pH,分别调到,4,、,5,、,610,，再把,pH,相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。,请问哪一种方法更为科学，并说明理由？,请问哪一种方法更为科学，并说明理由？,方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始达到实验预设的,pH,（,或“方法一的操作会在达到预定,pH,之前就发生了酶的催化反应”,）。,（,2,）实验步骤中有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使什么？,酶和反应物（果胶）充分地接触以减少实验误差,（,3,）如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，当横坐标表示,pH,，纵坐标表示,，该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，在下图中选择一个最可能是实验结果的曲线图：,。,若实验所获得的最适宜,pH=m,，请你在所选的曲线图中标出“,m”,点的位置。,果胶分解速率,甲m,实验原理,在一定的条件下，随着酶浓度的增加，果汁的体积增加；当酶浓度达到某一数值后，在增加酶的用量，果汁的体积不再改变，此值即是酶的最适用量,探究果胶酶的用量是建立在探究最适温度和,pH,对果胶酶活性影响的基础之上的。此时，研究的自变量是,，其他因素都应,。,果胶酶的用量,保持不变,探究二 探究果胶酶的用量,2,、实验,（,1,）配制不同浓度的果胶酶溶液和制备水果泥；,配制不同浓度的果胶酶溶液,准确,称取纯的果胶酶,1mg,、,2mg,、,3mg,、,4mg,、,5mg,、,6mg,、,7mg,、,8mg,、,9mg,，配制成相等体积的水溶液，取等量放入,9,支试管中，并编号,1,9,。制备水果泥,搅拌器搅拌制成苹果泥并称,45g,，等量装入,9,支试管中，并编号,1,9,（,2,）将上述试管放入恒温水浴加热一段时间。,（,3,）将不同浓度的果胶酶分别迅速与各试管的苹果泥混合，然后再放入恒温水箱中。,（,4,）恒温水浴约,20,分钟,（,5,）过滤后测量果汁的体积，,酶的最大用量,一般为,50mg/l,左右，因为用此浓度处理果汁,2,4,小时后果汁率增加,10,后不再增加。,在最适温度和,pH,条件下制作,1,升苹果汁，使用多少果胶酶最合适？,P44,大规模生产与实验室制备的主要不同点是：,p45,1.,有两次瞬间高温灭菌；,2.,酶处理的时间相对较长；,3.,有离心分离步骤和浓缩步骤。,