高中生物 第1部分 專題4 課題1 果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用課件 新人教版選修1

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1、第第1部部分分專專題題4課課題題1理解教材理解教材新知新知把握熱點把握熱點考向考向應(yīng)用創(chuàng)新應(yīng)用創(chuàng)新演練演練知識點一知識點一知識點二知識點二考向一考向一考向二考向二 1.果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成 成分之一。成分之一。 2在果汁生產(chǎn)中，果膠會影響出汁率和澄在果汁生產(chǎn)中，果膠會影響出汁率和澄 清度。清度。 3果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱，包果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱，包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。4酶活性可用一定條件下酶所催化的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度酶活性可用一定條件下酶所催化的化學(xué)反應(yīng)的反

2、應(yīng)速度來表示。來表示。5酶反應(yīng)速度用單位時間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量酶反應(yīng)速度用單位時間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示?；虍a(chǎn)物的增加量來表示。6影響果膠酶活性的因素有溫度、影響果膠酶活性的因素有溫度、pH和酶的抑制劑等。和酶的抑制劑等。 自讀教材自讀教材夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ) 1果膠果膠 (1)作用：作用： 以及以及 的主要組成成分的主要組成成分之一；在果汁加工中，會影響之一；在果汁加工中，會影響 ，并使果汁，并使果汁 。 (2)成分：是由成分：是由 聚合而成的一種高分子化聚合而成的一種高分子化合物。合物。 (3)特點：不溶于水。特點：不溶于水。植物細(xì)胞壁植物細(xì)胞壁胞間層胞間層出汁

3、率出汁率渾濁渾濁半乳糖醛酸半乳糖醛酸半乳糖醛酸半乳糖醛酸多聚半乳糖醛酸酶多聚半乳糖醛酸酶果膠酯酶果膠酯酶植物植物細(xì)菌細(xì)菌霉菌霉菌 3酶的活性酶的活性 (1)概念：指酶概念：指酶 的能力。的能力。 (2)表示方法：用一定條件下酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)表示方法：用一定條件下酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的的 來表示。來表示。 (3)酶反應(yīng)速度的表示方法：用單位時間內(nèi)、單位體積酶反應(yīng)速度的表示方法：用單位時間內(nèi)、單位體積中中 或產(chǎn)物的增加量來表示。或產(chǎn)物的增加量來表示。 (4)酶活性的影響因素：溫度、酶活性的影響因素：溫度、pH和和 等。等。催化一定化學(xué)反應(yīng)催化一定化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)速度反應(yīng)速度反應(yīng)物的減少量反應(yīng)物

4、的減少量酶的抑制劑酶的抑制劑 跟隨名師跟隨名師解疑難解疑難 1果膠酶的特點果膠酶的特點 (1)酶活性高，產(chǎn)品可直接使用，不需提取，成本低。酶活性高，產(chǎn)品可直接使用，不需提取，成本低。 (2)酶系全，應(yīng)用效果好。酶系全，應(yīng)用效果好。 2果膠酶在果汁生產(chǎn)上的作用果膠酶在果汁生產(chǎn)上的作用 (1)分解果膠，瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層，使果膠水解分解果膠，瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層，使果膠水解為半乳糖醛酸，可迅速降低果漿黏度，使果汁變得澄清。為半乳糖醛酸，可迅速降低果漿黏度，使果汁變得澄清。 (2)提高水果的出汁率，提高濃縮果汁的質(zhì)量和穩(wěn)定性。提高水果的出汁率，提高濃縮果汁的質(zhì)量和穩(wěn)定性。 3果膠酶的應(yīng)用范

5、圍果膠酶的應(yīng)用范圍 (1)水果中的果膠經(jīng)果膠酶水解后，可降低果汁的黏度，水果中的果膠經(jīng)果膠酶水解后，可降低果汁的黏度，有助于壓榨并提高出汁率。有助于壓榨并提高出汁率。 (2)在進(jìn)行果汁沉降和離心時，能破壞果汁中懸浮物的在進(jìn)行果汁沉降和離心時，能破壞果汁中懸浮物的穩(wěn)定性，使其凝聚沉淀，果汁得到澄清。穩(wěn)定性，使其凝聚沉淀，果汁得到澄清。 (3)經(jīng)果膠酶處理的果汁比較穩(wěn)定，不再發(fā)生渾濁，在經(jīng)果膠酶處理的果汁比較穩(wěn)定，不再發(fā)生渾濁，在制備濃縮果汁時，果膠酶的作用顯得尤為重要。制備濃縮果汁時，果膠酶的作用顯得尤為重要。 (4)在葡萄酒釀造中加入果膠酶能起澄清作用，還可促在葡萄酒釀造中加入果膠酶能起澄清作

6、用，還可促進(jìn)葡萄汁中的酒石酸發(fā)生沉淀。進(jìn)葡萄汁中的酒石酸發(fā)生沉淀。 (5)果膠酶可用于橘子脫囊衣，制造果粉和低糖果凍。果膠酶可用于橘子脫囊衣，制造果粉和低糖果凍。 (6)果膠酶與纖維素酶、半纖維素酶等配合，可降解植果膠酶與纖維素酶、半纖維素酶等配合，可降解植物細(xì)胞壁中的果膠和纖維素，促使淀粉、脂質(zhì)、維生素和物細(xì)胞壁中的果膠和纖維素，促使淀粉、脂質(zhì)、維生素和蛋白質(zhì)等釋放出來，從而提高了飼料的營養(yǎng)價值。蛋白質(zhì)等釋放出來，從而提高了飼料的營養(yǎng)價值。 (7)果膠酶可降低飼料的黏度，促進(jìn)飼料在動物消化道果膠酶可降低飼料的黏度，促進(jìn)飼料在動物消化道內(nèi)的消化吸收。內(nèi)的消化吸收。 自讀教材自讀教材夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ)

7、 1探究溫度和探究溫度和pH對果膠酶活性的影響對果膠酶活性的影響(1)實驗流程：實驗流程：一系列具有梯度一系列具有梯度果膠酶果膠酶過濾果汁過濾果汁 (2)該實驗的自變量是該實驗的自變量是 或或 ，因變量是，因變量是 ，檢測因變量是通過測定果汁的檢測因變量是通過測定果汁的 或或 來實現(xiàn)的。來實現(xiàn)的。溫度溫度pH酶的活性酶的活性體積體積澄清度澄清度 2.探究果膠酶的用量探究果膠酶的用量 (1)控制酶用量的目的：控制酶用量的目的： 使果膠酶得到使果膠酶得到 ； 。 (2)酶用量多少的探究：酶用量多少的探究： 影響因素：影響因素： 該實驗的自變量是該實驗的自變量是 ，除此之外，影響果汁，除此之外，影響

8、果汁產(chǎn)量的因素還有產(chǎn)量的因素還有 、pH、 的時間、蘋果的時間、蘋果泥的用量等。泥的用量等。充分地利用充分地利用節(jié)約成本節(jié)約成本酶的用量酶的用量溫度溫度酶催化反應(yīng)酶催化反應(yīng) 判斷的思路：判斷的思路： a如果隨著酶的用量增加，過濾到的果汁的體積也如果隨著酶的用量增加，過濾到的果汁的體積也增加，說明增加，說明 ； b如果當(dāng)酶的用量增加到某個數(shù)值后，再增加酶的如果當(dāng)酶的用量增加到某個數(shù)值后，再增加酶的用量，過濾到的果汁的體積不再改變，說明用量，過濾到的果汁的體積不再改變，說明 。酶的用量不足酶的用量不足酶的用量已酶的用量已經(jīng)足夠經(jīng)足夠 跟隨名師跟隨名師解疑難解疑難 1探究溫度對果膠酶活性的影響探究溫

9、度對果膠酶活性的影響 (1)實驗原理：實驗原理： 果膠酶活性受溫度影響。處于最適溫度時，酶活性最果膠酶活性受溫度影響。處于最適溫度時，酶活性最高。在一定范圍內(nèi)，果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠高。在一定范圍內(nèi)，果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小成正相關(guān)。酶的活性大小成正相關(guān)。(2)操作步驟：操作步驟： 實驗實驗溫度溫度果汁量果汁量(mL) (3)操作提示：操作提示： 在混合蘋果泥和果膠酶之前要進(jìn)行恒溫處理，目的在混合蘋果泥和果膠酶之前要進(jìn)行恒溫處理，目的是保證底物和酶在混合時的溫度是相同的，避免混合后的是保證底物和酶在混合時的溫度是相同的，避免混合后的溫度變化，確保實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。

10、溫度變化，確保實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。 通過測定濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶活通過測定濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶活性的原因是果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì)，這些小分子性的原因是果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì)，這些小分子物質(zhì)可通過濾紙，因此蘋果汁的體積大小反映了果膠酶催物質(zhì)可通過濾紙，因此蘋果汁的體積大小反映了果膠酶催化分解果膠能力的大小?；纸夤z能力的大小。 本實驗的探究對象是酶的活性，溫度作為自變量，本實驗的探究對象是酶的活性，溫度作為自變量，屬于探究的定量。自變量溫度可設(shè)置梯度來確定最適值。屬于探究的定量。自變量溫度可設(shè)置梯度來確定最適值。溫度梯度越小，實驗結(jié)果越精確。溫度梯度越小，

11、實驗結(jié)果越精確。 2探究探究pH對果膠酶活性的影響對果膠酶活性的影響 (1)實驗原理：實驗原理： 果膠酶的活性受果膠酶的活性受pH影響，其催化作用具有最適影響，其催化作用具有最適pH，在低于或高于此值時，酶活性都會減弱，過酸或過堿則導(dǎo)在低于或高于此值時，酶活性都會減弱，過酸或過堿則導(dǎo)致酶變性失活。致酶變性失活。 (2)實驗步驟：實驗步驟： 制備蘋果泥分裝制備蘋果泥分裝,調(diào)調(diào)pH加果膠酶加果膠酶反應(yīng)一段時反應(yīng)一段時間間過濾果汁過濾果汁觀察、記錄、比較果汁量觀察、記錄、比較果汁量 (3)注意事項：注意事項： 本實驗是對照實驗，其變量是本實驗是對照實驗，其變量是pH。每支試管中加入。每支試管中加入的

12、蘋果泥和果膠酶的量應(yīng)相等，溫度也應(yīng)相同的蘋果泥和果膠酶的量應(yīng)相等，溫度也應(yīng)相同(可取上一實可取上一實驗測出的最適溫度驗測出的最適溫度)。 pH梯度調(diào)節(jié)時可用體積分?jǐn)?shù)均為梯度調(diào)節(jié)時可用體積分?jǐn)?shù)均為0.1%的的NaOH溶液溶液或或HCl溶液。溶液。 為了使果膠酶充分地催化反應(yīng)，應(yīng)用玻璃棒不時地為了使果膠酶充分地催化反應(yīng)，應(yīng)用玻璃棒不時地攪拌反應(yīng)混合物。攪拌反應(yīng)混合物。 可通過比較果汁體積大小來判斷酶活性的高低，也可通過比較果汁體積大小來判斷酶活性的高低，也可以通過觀察果汁的澄清度來判斷果膠酶活性的強(qiáng)弱?？梢酝ㄟ^觀察果汁的澄清度來判斷果膠酶活性的強(qiáng)弱。 特別提醒特別提醒 本實驗仍是對照實驗本實驗仍是

13、對照實驗(相互對照相互對照)，每支試管中蘋果，每支試管中蘋果泥和果膠酶的用量要嚴(yán)格控制相等。泥和果膠酶的用量要嚴(yán)格控制相等。 嚴(yán)格控制各實驗組的嚴(yán)格控制各實驗組的pH、操作的程序等。、操作的程序等。 在實驗過程中被操縱的特定因素或條件稱為自變量。在實驗過程中被操縱的特定因素或條件稱為自變量。 3探究果膠酶的用量探究果膠酶的用量 (1)實驗原理：實驗原理： 檢查酶的含量及存在，常用它催化某一特定反應(yīng)的檢查酶的含量及存在，常用它催化某一特定反應(yīng)的能力來表示，即酶的活力。能力來表示，即酶的活力。 酶活力的大小可以用在一定條件下，它所催化的某酶活力的大小可以用在一定條件下，它所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)

14、速度來表示，酶反應(yīng)速度可用單位時間一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度來表示，酶反應(yīng)速度可用單位時間內(nèi)、單位體積中底物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示。內(nèi)、單位體積中底物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示。 (2)實驗方案：可以配制不同濃度的果膠酶溶液，也可實驗方案：可以配制不同濃度的果膠酶溶液，也可以只配制一種濃度的果膠酶溶液，然后使用不同的體積。以只配制一種濃度的果膠酶溶液，然后使用不同的體積。需要注意的是，反應(yīng)液的需要注意的是，反應(yīng)液的pH必須相同，否則將影響實驗結(jié)必須相同，否則將影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。果的準(zhǔn)確性。(3)操作步驟：操作步驟：盛有蘋果泥試管盛有蘋果泥試管123456789盛有果膠酶試管盛有果膠酶試管

15、123456789果汁量果汁量(mL) 例例1 下圖曲線表示的是溫度與果膠酶活性之間的關(guān)下圖曲線表示的是溫度與果膠酶活性之間的關(guān)系，此曲線不能說明的是系，此曲線不能說明的是 () A在在b點之前，果膠酶的活性和溫度呈正相關(guān)；之點之前，果膠酶的活性和溫度呈正相關(guān)；之后，呈負(fù)相關(guān)后，呈負(fù)相關(guān) B當(dāng)溫度達(dá)到當(dāng)溫度達(dá)到b點時，果膠酶的活性最高、酶的催點時，果膠酶的活性最高、酶的催化作用最強(qiáng)化作用最強(qiáng) Ca點時，果膠酶的活性很低，但隨著溫度升高，點時，果膠酶的活性很低，但隨著溫度升高，果膠酶的活性可以上升果膠酶的活性可以上升 Dc點時，果膠酶的活性很低，當(dāng)溫度降低時，酶點時，果膠酶的活性很低，當(dāng)溫度降低

16、時，酶的活性可以恢復(fù)上升的活性可以恢復(fù)上升 解析解析從圖中可以看出隨著溫度的不斷升高，果膠從圖中可以看出隨著溫度的不斷升高，果膠酶的活性在上升，達(dá)到酶的活性在上升，達(dá)到b點時，酶的活性達(dá)到最高；隨后，點時，酶的活性達(dá)到最高；隨后，隨著溫度的繼續(xù)上升，酶的活性迅速下降。隨著溫度的繼續(xù)上升，酶的活性迅速下降。a點和點和c點相比，點相比，雖然酶的活性都很低，但是雖然酶的活性都很低，但是a點是低溫條件，對酶的分子結(jié)點是低溫條件，對酶的分子結(jié)構(gòu)無影響，所以，隨著溫度的上升，其活性也會不斷上升，構(gòu)無影響，所以，隨著溫度的上升，其活性也會不斷上升，而而c點是高溫條件，當(dāng)溫度過高時，會破壞酶的分子結(jié)構(gòu)，點是高

17、溫條件，當(dāng)溫度過高時，會破壞酶的分子結(jié)構(gòu)，使酶的活性發(fā)生不可逆的變化。使酶的活性發(fā)生不可逆的變化。 答案答案D 例例2 在驗證在驗證“果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用”的實驗步的實驗步驟中，在完成驟中，在完成“燒杯中分別加入蘋果泥、試管中分別加入燒杯中分別加入蘋果泥、試管中分別加入果膠酶溶液、編號、編組果膠酶溶液、編號、編組”之后，有下列兩種操作：之后，有下列兩種操作： 第一種：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥相第一種：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥相混合，再把混合液的混合，再把混合液的pH分別調(diào)至分別調(diào)至4,5,610。 第二種：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥

18、的第二種：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥的pH分別調(diào)至分別調(diào)至4,5,610，再把，再把pH相等的果膠酶溶液和蘋相等的果膠酶溶液和蘋果泥相混合。果泥相混合。請回答下列問題：請回答下列問題： (1)哪一種方法更為科學(xué)？哪一種方法更為科學(xué)？_。請說明理由：。請說明理由：_ 。 (2)實驗步驟中也有玻璃棒攪拌的操作，其目的是使實驗步驟中也有玻璃棒攪拌的操作，其目的是使_ ，以減少實驗誤差。，以減少實驗誤差。 (3)如果用曲線圖的方式記錄實驗結(jié)果，在現(xiàn)有的條件下，如果用曲線圖的方式記錄實驗結(jié)果，在現(xiàn)有的條件下，當(dāng)橫坐標(biāo)表示當(dāng)橫坐標(biāo)表示pH，縱坐標(biāo)表示，縱坐標(biāo)表示_，實驗的操作和記錄，實驗的操作和

19、記錄是比較切實可行的。根據(jù)你對酶特性的了解，在下圖中選擇是比較切實可行的。根據(jù)你對酶特性的了解，在下圖中選擇一個最可能是實驗結(jié)果的曲線圖：一個最可能是實驗結(jié)果的曲線圖：_。 解析解析方法二是將試管中的果膠酶溶液和燒杯中蘋果泥方法二是將試管中的果膠酶溶液和燒杯中蘋果泥的的pH分別調(diào)至分別調(diào)至4,5,6，10，再把，再把pH相等的果膠酶溶液和蘋相等的果膠酶溶液和蘋果泥相混合。這樣操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始便達(dá)到果泥相混合。這樣操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始便達(dá)到實驗預(yù)設(shè)的實驗預(yù)設(shè)的pH。否則，由于酶有高效性，在升高或降低。否則，由于酶有高效性，在升高或降低pH過過程中把果膠分解了，造成實驗

20、誤差。實驗中玻璃棒攪拌的目的，程中把果膠分解了，造成實驗誤差。實驗中玻璃棒攪拌的目的，是使酶和果膠充分地接觸，以減少實驗誤差。對于實驗結(jié)果以是使酶和果膠充分地接觸，以減少實驗誤差。對于實驗結(jié)果以坐標(biāo)圖的形式表示，以橫坐標(biāo)表示坐標(biāo)圖的形式表示，以橫坐標(biāo)表示pH，縱坐標(biāo)表示果汁體積，縱坐標(biāo)表示果汁體積較恰當(dāng)。根據(jù)在一定范圍內(nèi)，隨著較恰當(dāng)。根據(jù)在一定范圍內(nèi)，隨著pH的增加，酶的活性增強(qiáng)，的增加，酶的活性增強(qiáng)，果汁體積增大，當(dāng)超過最適果汁體積增大，當(dāng)超過最適pH，隨著，隨著pH的增加，酶的活性減的增加，酶的活性減弱，果汁體積減小。弱，果汁體積減小。 答案答案(1)第二種第二種的操作能夠確保酶的反應(yīng)第二

21、種第二種的操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始便達(dá)到實驗預(yù)設(shè)的環(huán)境從一開始便達(dá)到實驗預(yù)設(shè)的pH(或或“第一種操作會在達(dá)第一種操作會在達(dá)到預(yù)定到預(yù)定pH之前就發(fā)生了酶的催化反應(yīng)之前就發(fā)生了酶的催化反應(yīng)”) (2)酶和反應(yīng)物酶和反應(yīng)物(果膠果膠)充分地接觸充分地接觸 (3)果汁體積甲果汁體積甲 在探究溫度、在探究溫度、pH對果膠酶影響的實驗中，易誤對果膠酶影響的實驗中，易誤操作為酶與底物混合后再保溫或調(diào)操作為酶與底物混合后再保溫或調(diào)pH。由于酶的催化具。由于酶的催化具有高效性，酶與底物一旦接觸便立即催化反應(yīng)的進(jìn)行。因有高效性，酶與底物一旦接觸便立即催化反應(yīng)的進(jìn)行。因此在混合前酶與底物的溫度或此在混合前酶與底物的溫度或pH應(yīng)先達(dá)到實驗預(yù)設(shè)的溫應(yīng)先達(dá)到實驗預(yù)設(shè)的溫度或度或pH，然后再混合。，然后再混合。