2017_2018年高中生物第3章酶的制備及應(yīng)用第2節(jié)酶在食品加工中的應(yīng)用學案.doc

第二節(jié) 酶在食品加工中的應(yīng)用一、果膠酶及作用1未成熟果實較硬的原因未成熟果實含果膠質(zhì)較多，果肉結(jié)合緊密。2果膠酶的分布和獲取(1)果膠酶廣泛存在于植物果實和微生物中。(2)工業(yè)上采用曲霉、青霉等微生物發(fā)酵來生產(chǎn)果膠酶。3果膠酶的作用果膠酶可以把果膠分解成小分子有機酸，使不溶性的果膠溶解。二、不同濃度果膠酶對澄清蘋果汁出汁率的影響本實驗的實驗程序是制備蘋果汁、配制不同濃度的酶液、降解蘋果汁、沉淀、記錄結(jié)果。預(yù)習完成后，請把你認為難以解決的問題記錄在下面的表格中問題1問題2問題3問題4一、果膠和果膠酶的組成及作用比較果膠果膠酶組成半乳糖醛酸聚合而成的高分子化合物多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶等作用參與細胞壁的組成，不溶于水將不溶性的果膠分解為可溶性的半乳糖醛酸二、探究溫度對果膠酶活力的影響1實驗原理果膠酶活力受溫度影響。處于最適溫度時，酶活力最高。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力大小成正比。2操作步驟實驗溫度30 35 40 45 50 55 60 65 70 果汁量(mL)3.注意事項(1)在混合蘋果泥和果膠酶之前進行恒溫處理的目的是：保證底物和酶在混合時的溫度是相同的，避免混合后的溫度變化，確保實驗結(jié)果的準確性。(2)通過測定濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶的活性的原理是：果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì)，可通過濾紙，因此蘋果汁的體積大小反映了果膠酶催化分解果膠能力的大小。(3)本實驗的探究對象是酶的活性，溫度作為自變量，屬于探究性的定量實驗。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。本實驗仍是對照實驗(相互對照)，每支試管中蘋果泥和果膠酶的用量要嚴格控制相等。嚴格控制各實驗組的pH、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變量。三、探究pH對果膠酶活力的影響1實驗原理果膠酶的活力受pH影響，其催化作用都有最適pH，在低于或高于此值時，酶活力都會減弱，過酸或過堿則導(dǎo)致酶變性失活。2實驗步驟制備蘋果泥分裝,調(diào)pH加果膠酶反應(yīng)一段時間過濾果汁觀察、記錄、比較果汁量3注意事項(1)本實驗是對照實驗，其變量是pH。每支試管中加入的蘋果泥和果膠酶的量應(yīng)相等，溫度也應(yīng)相同(可取上一實驗測出的最適溫度)。(2)pH梯度調(diào)節(jié)時可用體積分數(shù)均為0.1%的NaOH溶液或HCl溶液。(3)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。(4)可通過比較果汁體積大小來判斷酶活性的高低，也可以觀察果汁的澄清度來判斷果膠酶活性的強弱。探究果膠酶的特性有一瓶酶試劑，由于標簽遺失，不能確定其具體成分。為確定其成分，做了如下6組實驗：試管編號加入物質(zhì)條件現(xiàn)象12 mL水10 mL果汁室溫并振蕩無明顯變化22 mL該試劑10 mL果汁室溫并振蕩果汁變得澄清32 mL該試劑10 mL果汁煮沸后降至室溫并振蕩無明顯變化42 mL水小段濾紙條室溫并振蕩無明顯變化52 mL該試劑小段濾紙條室溫并振蕩無明顯變化62 mL該試劑小段濾紙條煮沸后降至室溫并振蕩無明顯變化(1)根據(jù)試管2、5可以判斷該試劑的成分含有_酶，不含_酶。(2)對照試管2、3可以說明果膠酶的活力受_影響。(3)試管2、5說明果膠酶具有_，若要證明其活力隨溫度變化而變化，應(yīng)選_號試管繼續(xù)實驗。(4)果汁生產(chǎn)中，要解決的兩個主要問題是：_；_?！緦忣}導(dǎo)析】(1)要明確果膠酶的作用和特性。(2)正確分析實驗。【精講精析】室溫下，2 mL該試劑能使果汁變澄清，說明該試劑中有果膠酶；在正常情況下2 mL該試劑未能使濾紙條分解，說明該試劑中沒有纖維素酶。果膠酶能催化果膠水解，而不能催化纖維素水解，說明酶具有專一性。煮沸冷卻后的試劑不能使果汁變澄清，因為高溫使酶失去活性。果汁生產(chǎn)中，要解決的兩個主要問題，一是果肉的出汁率低，耗時長；二是榨取的果汁渾濁、黏度高，容易發(fā)生沉淀。在生產(chǎn)上人們常使用果膠酶和纖維素酶來解決上述問題。【答案】(1)果膠纖維素(2)溫度(3)專一性2和3(4)果肉的出汁率低，耗時長榨取的果汁渾濁、黏度高，容易發(fā)生沉淀影響果膠酶活力的因素(1)溫度和pH。(2)進行實驗設(shè)計時注意對照實驗的設(shè)計。(3)設(shè)計酶活力隨溫度(或pH)變化時應(yīng)設(shè)計一系列梯度變化。1果膠酶常在04 下保存，其原因是()A此溫度條件下，酶的活性最高B此溫度條件下，酶變性失活C低溫可降低酶的活性，但酶不變性失活D自然條件下，果膠酶常在04 下發(fā)生催化作用【解析】酶的活性受溫度的影響。酶都有一個最適溫度，但果膠酶的最適溫度是4550 ，而不是04 。保存果膠酶時，降低溫度，使其活性降低，但酶并不失活，當溫度恢復(fù)到適宜時，酶的活性也處于最高。【答案】C探究pH對果汁澄清度的影響某同學為探究pH對果汁澄清度的影響，進行實驗如下：(1)操作步驟：用榨汁機獲得蘋果汁勻漿，加熱鈍化酶活性后冷卻至50 左右在16號試管中分別加入制備的蘋果汁2 mL；加完蘋果汁后，向各試管中加入相應(yīng)的緩沖液3 mL，使各試管中反應(yīng)液的pH依次穩(wěn)定在3、4、5、6、7、8，分別向16號試管中加入果膠酶1 mL，然后進行45 恒溫水?。? min后過濾并用量筒測量蘋果汁，記錄結(jié)果。(2)結(jié)果見下表：試管編號123456pH345678結(jié)果(得率)68%75%85%75%62%60%請回答：(1)實驗過程選擇45 恒溫是因為只有在恒溫條件下，才能排除_對結(jié)果的干擾，而45 是果膠酶起催化作用的_。(2)如果反應(yīng)速度過快，應(yīng)當對果膠酶做怎樣的調(diào)整？_。(3)該實驗得出的結(jié)論是：果膠酶發(fā)揮催化作用的最適pH是_，高于或低于此pH，酶的活力_。(4)在本實驗中該同學是否已設(shè)計對照實驗？哪個因素為自變量？_。(5)為什么能夠通過測定濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶活力的高低？_?！緦忣}導(dǎo)析】【精講精析】該實驗是在教材實踐案例的基礎(chǔ)上，進一步探究pH對蘋果汁得率的影響，培養(yǎng)學生的思維發(fā)散能力和實驗設(shè)計能力。在本實驗設(shè)計之前學生必須對實驗設(shè)計的思路有一個清晰的認識，必須遵循幾個原則：對照原則、單一變量原則等。本實驗是探究pH對果汁澄清度的影響，所以單一變量就應(yīng)是pH，在實驗設(shè)計時應(yīng)體現(xiàn)pH的變化梯度，由此可以對照不同的結(jié)果來分析最適pH。不同pH之間形成了相互對照，所以本實驗中體現(xiàn)了對照原則。果膠酶的作用是將果膠分解為小分子物質(zhì)，所以蘋果汁的體積就在一定程度上反應(yīng)了酶活性的大小?！敬鸢浮?1)溫度最適溫度(2)提高果膠酶的稀釋倍數(shù)(3)5逐漸降低(4)已設(shè)計(相互對照)，pH(5)果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì)，小分子物質(zhì)可以通過濾紙，因此蘋果汁的體積大小反映了果膠酶催化分解果膠的能力。在不同的pH下，果膠酶的活性越高，蘋果汁的體積就越大實驗中的變量(1)自變量：也叫實驗變量；是實驗中所控制的因素和條件。(2)因變量：也叫反應(yīng)變量；是由于自變量引起的變化和結(jié)果。(3)無關(guān)變量：實驗中不設(shè)為自變量的變量，也可引起因變量的改變，因此要控制好無關(guān)變量。2探究溫度對果膠酶活性的影響、pH對酶活性的影響、果膠酶用量三個實驗中，實驗變量依次為()A溫度、酶活性、酶用量B蘋果泥用量、 pH、果汁量C反應(yīng)時間、酶活性、酶用量D溫度、pH、果膠酶用量【解析】實驗變量也稱自變量，是指實驗者所操縱的因素或條件。反應(yīng)變量也稱因變量，是指實驗中由于實驗變量而引起的變化和結(jié)果。通常，實驗變量是原因，反應(yīng)變量是結(jié)果。二者具有因果關(guān)系。實驗的目的就在于獲得和解釋這種前因后果。實驗一是探究果膠酶的最適溫度，溫度為實驗變量，同理，實驗二和三的實驗變量為pH和果膠酶用量?！敬鸢浮緿1某同學利用果膠酶分解植物組織，它將作用于()A細胞核B細胞質(zhì)C細胞間隙 D細胞壁及細胞間層【解析】果膠存在于細胞壁及胞間層，因此果膠酶只作用于此?！敬鸢浮緿2在用果膠酶處理蘋果泥時，為了使果膠酶能夠充分地發(fā)揮催化反應(yīng)，應(yīng)采取的措施是()A加大蘋果泥用量B加大果膠酶用量C進一步提高溫度D用玻璃棒不時地攪拌反應(yīng)混合物【解析】使用果膠酶催化蘋果泥分解制果汁時，應(yīng)注意讓果膠酶與蘋果泥充分混合，方法即用玻璃棒不時地攪拌?！敬鸢浮緿3果膠是植物細胞壁以及胞間層的主要成分之一。果膠酶能夠分解果膠，瓦解植物的細胞壁和胞間層。在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以提高出汁率和澄清度。請你幫助完成以下有關(guān)果膠酶和果汁生產(chǎn)的實驗課題。實驗用具和材料：磨漿機、燒杯、試管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、紗布等；蘋果、質(zhì)量分數(shù)為2%的果膠酶溶液、蒸餾水等。實驗方法及步驟：將蘋果洗凈去皮，用磨漿機制成蘋果泥，加入適量蒸餾水備用。取7個1 mL潔凈燒杯和7支試管并分別編號。燒杯中注入等量的蘋果泥，試管中注入等量的2%的果膠酶溶液，之后進行下面兩種操作：方法一：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pH分別調(diào)至4、5、6、10。方法二：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4、5、6、10，再把pH相等的果膠酶溶液和蘋果泥相混合。(1)請問上述哪一種方法更科學？_。理由是_。(2)該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。(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，以橫坐標表示pH，縱坐標表示_(填“果汁體積”或“試管體積”)，實驗操作和記錄是比較切實可行的。根據(jù)你對酶特性的了解，在下圖中選擇一個最可能是實驗結(jié)果的曲線圖為_?！窘馕觥糠椒ǘ菍⒃嚬苤械墓z酶溶液和燒杯中的pH分別調(diào)至4、5、6、10，再把pH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)境從一開始便達到實驗預(yù)設(shè)的pH。否則，由于酶有高效性，在升高或降