教案果胶酶在果汁生产中的作用人教版.doc

课题1 果胶酶在果汁生产中的作用
(第一课时）
一、教学目标
（一）知识与技能
1、果胶酶的作用；
2、理解、应用影响果胶酶活性的因素；
3、提高学生的实验能力
 （二）过程与方法
1、探究温度对果胶酶活性的影响；
2、探究PH对果胶酶活性的影响
3、探究酶量大小对反应速度的影响
（三）情感、态度与价值观
通过实验探究酶的影响因素，培养学生的探索精神、创新精神与合作精神
二、教学重难点
教学重点：温度与PH对果胶酶活性的影响
教学难点：果胶酶的最适用量
三、教学方法：启发式教学
四、教学工具：多媒体课件
五、课时：1课时
六、教学过程
（一）引入新课

我国水果生产发展迅速，每年上市的新鲜水果品种多、数量大。但由于收获的季节性强，易造成积压滞销，腐烂变质。在本课题中，我们将探究果胶酶在果汁生产中的作用。
（二）进行新课
1．基础知识
（一）酶的基础知识
回忆：在高一我们学习过有关酶的知识，请回忆以下问题，
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；
2、酶的本质：蛋白质（大多数）或RNA；
基本组成单位：氨基酸或核糖核苷酸
3、酶的功能：在各种化学反应中起催化作用。
原因：酶能降低化学反应的活化能，从而使反应能够迅速的进行。
4、酶的特性
（1）高效性： 酶的催化效率是无要催化剂的107～ 1013倍。
（2）专一性： 一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。
（3）需要适宜的条件： 适宜的温度、适宜的PH值
活动1：阅读“果胶酶的作用”，讨论并回答下列问题：
1．1果胶是 植物细胞壁与胞间层 的主要组成成分之一。
1．2在果汁加工中，果胶的存在易导致 果汁出汁率低，果汁浑浊 。
1．3果胶酶分解果胶的作用是：①瓦解 植物的细胞壁及胞间层 ，使榨取果汁更容易，②把果胶分解为 可溶性的半乳糖醛酸 ，使浑浊的果汁变得澄清，因此可以解决果汁加工中出现的问题。
1．4果胶酶是一类酶的总称，包括： 多聚半乳糖醛酸 酶、 果胶分解 酶与 果胶酯 酶。
〖思考1〗在植物细胞工程中果胶酶的作用是 与纤维素酶一起除去植物细胞的细胞壁 。
活动2：阅读“酶的活性与影响酶活性的因素”，讨论并回答下列问题：
1．5酶的活性是指：酶催化 一定化学反应 的能力。
1．6酶的活性高低可用一定条件下的酶促 反应速度 来表示，即单位时间、单位体积内 反应物消耗量 或 产物生成量 来表示。
1．7影响酶活性的因素有： 温度 、 PH 、 激活剂 与 抑制剂 等。
活动3：阅读“果胶酶的用量”，讨论并回答下列问题：
1.8食品工业生产中最常用的果胶酶是通过 霉菌发酵 产生。
1.9根据影响酶活性的因素，在实际生产中我们如何获得果胶酶的最高活性？
确定果胶酶的最适温度、最适PH等条件。
2．实验设计
活动4：阅读“资料一：探究温度与PH对酶的活性的影响”，思考下列问题并尝试写出实验过程：
2．1实验目的： 定量测定温度或pH对果胶酶活性的影响 。
〖思考2〗该实验与必修I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。
2．2实验原理：果胶酶瓦解细胞壁与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。
2．3变量设计与控制：
①你确定的温度梯度（或pH梯度）为 10℃或5℃（或0.5、1.0） 。
②实验的自变量是 温度（或pH） ，控制自变量的方法是利用 恒温水浴锅（或滴加酸碱等） 。
③实验的因变量是 酶的活性 ，检测因变量的方法是测定 果汁的产出量或澄清度 。
〖思考3〗果汁与果胶酶在混合之前，分装在不同试管中用同一恒温处理的目的是什么？
保证果汁与果胶酶混合前后的温度相同，避免因混合导致温度变化而影响果胶酶活性。
〖思考4〗该实验中是否设置了对照？若设置，那么它是如何设置的？若没有，则如何进行设置？
已经设置了对照。不同的温度设置之间可以相互对照。
〖思考5〗怎样排除PH与其他因素对实验结果的干扰？目的是什么?
控制PH与其他因素相同，保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。
〖思考6〗教材中A、B两个同学的实验设计有何不同？
测定的因变量不同（A测定果汁产量，B测定果汁澄清度）。
3．操作提示
活动6：阅读“操作提示”，回答下列问题
3．1制备果泥：用 榨汁机 榨制果泥。在榨制橙子汁时应怎样处理橙皮? 不必去橙皮
3．2在探究不同PH对果胶酶活性的影响时，可以用 0.1%的NaOH溶液与盐酸 调节pH。
3．3在果胶酶处理果泥时，为了是果胶酶能充分地催化反应，如何操作? 用玻璃棒不时搅拌。
4．结果分析与评价
将以下某同学实验数据转换成曲线图。
将实验数据转换成曲线图的方法
①以自变量为横坐标、以因变量为纵坐标建立直角坐标系。
②注明坐标轴名的名称、单位、坐标原点以及曲线名称。
③每个坐标轴上的取值单位要相等。
④将实验数据标在坐标系中，并用各种线型连接起来。

温度℃
10
15
20
25
30
35
40
45
50
果汁量/ml
1
2
4
6
5
4
3
2
1

七、板书设计
过滤出果汁
记录果汁量
配制果胶酶
制备水果泥
水果泥与果胶酶分别水浴保温
将水果泥与果胶酶混合保温
设计实验方案

动手实验

记录实验数据
改变不同的温度后重复上面的实验

得出结论

八、布置作业：1 课后练习题2、预习本课题内容
九、课后反思：
课题1 果胶酶在果汁生产中的作用
(第二课时）
一、教学过程：
讨论：果汁生产中存在的问题?
（1、果肉的出汁率低,耗时长．2、榨取的果汁浑浊，黏度高，易发生沉淀．）
怎么能够提高水果的出汁率并使果汁变得澄清？
在生产上，使用果胶酶、纤维素酶等解决。
果胶酶有什么作用？
一、基础知识
（一）酶的基础知识
回忆：在高一我们学习过有关酶的知识，请回忆以下问题，
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；
2、酶的本质：蛋白质（大多数）或RNA；
基本组成单位：氨基酸或核糖核苷酸
3、酶的功能：在各种化学反应中起催化作用。
原因：酶能降低化学反应的活化能，从而使反应能够迅速的进行。
4、酶的特性
（1）高效性： 酶的催化效率是无要催化剂的107～ 1013倍。
（2）专一性： 一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。
（3）需要适宜的条件： 适宜的温度、适宜的PH值。
（二）果胶酶的作用
阅读课本P42的内容，回答以下问题：
（1）细胞壁的组成成分？
（2）果胶的单体是什么？
（3）果胶酶的作用？
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。
思考：要破坏植物的细胞壁，你有什么方法？结果一样吗？
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。
3、果胶酶：
它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
4、果胶酶在果汁制作中的作用
① 分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层；使果胶水解为半乳糖醛酸。
② 提高水果的出汁率，并使果汁变得澄清。
（三）酶的活性与影响酶活性的因素
1、酶的活性： 指酶催化一定化学反应的能力。
2、酶催化能力高低的衡量标准
在一定的条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度。
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。
3、影响酶活性的因素：
①温度
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。
B、果胶酶的最适温度
果胶酶的最适温度为45～500C。
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。但低温使酶的活性丧失后，缓慢恢复其温度活性仍可恢复。
②pH：
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。
B、果胶酶的最适pH
果胶酶的最适pH范围为3.0～6.0。
③酶的抑制剂：
Fe3＋、Ca2＋、Zn2＋等金属离子对果胶酶有抑制作用。
你知道这些离子为什么能抑制酶的活性？
（四）果胶酶的用量
1、酶的生产
①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）。
②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。
③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。
二、实验设计
（一）探究温度对果胶酶活性的影响
1、实验原理
果胶酶的活性受温度影响。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、实验操作流程
你能设计吗？
（1）获取苹果泥；
（2）保温——苹果泥与果胶酶分别进行；（多个温度）
（3）混合后保温；
（4）过滤。
讨论：为什么在混合苹果泥与果胶酶之前，要将果泥与果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？
将果泥与果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物与酶在混合时的温度是相同的，避免了果泥与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。
（二）探究pH对果胶酶活性的影响
1、实验原理
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。
2、实验操作流程
你能设计吗？
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？
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。在不同的温度与pH下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。
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？
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。
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，从而分解植物的细胞壁及胞间层。在果汁生产中应用果胶酶可以提高果汁的澄清度。下面是师大附中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与烧杯中的苹果泥相混合，再把混合液的pH分别调至4、5、6……10。
方法二：将试管中果胶酶溶液与烧杯中苹果泥的pH分别调到4、5、6……10，再把pH相等的果胶酶溶液与苹果泥相混合
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 以减少实验误差。（酶与反应物（果胶）充分地接触）
（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 果胶分解速率 ，该实验操作与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： 甲 。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。
二、板书设计
课题1 果胶酶在果汁生产中的作用
(第二课时）
二、实验设计
探究温度与pH对酶活性的影响
三、操作提示
课后反思：
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