2016-2017学年高中生物第3章酶的制备及应用第2节酶在食品加工中的应用教案中图版选修

第二节酶在食品加工中的应用一、果胶酶及作用1未成熟果实较硬的原因未成熟果实含果胶质较多，果肉结合紧密。2果胶酶的分布和获取(1)果胶酶广泛存在于植物果实和微生物中。(2)工业上采用曲霉、青霉等微生物发酵来生产果胶酶。3果胶酶的作用果胶酶可以把果胶分解成小分子有机酸，使不溶性的果胶溶解。二、不同浓度果胶酶对澄清苹果汁出汁率的影响本实验的实验程序是制备苹果汁、配制不同浓度的酶液、降解苹果汁、沉淀、记录结果。预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3问题4一、果胶和果胶酶的组成及作用比较果胶果胶酶组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、果胶分解酶、果胶酯酶等作用参与细胞壁的组成，不溶于水将不溶性的果胶分解为可溶性的半乳糖醛酸二、探究温度对果胶酶活力的影响1实验原理果胶酶活力受温度影响。处于最适温度时，酶活力最高。在一定范围内，果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活力大小成正比。2操作步骤实验温度30 35 40 45 50 55 60 65 70 果汁量(mL)3.注意事项(1)在混合苹果泥和果胶酶之前进行恒温处理的目的是：保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免混合后的温度变化，确保实验结果的准确性。(2)通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶的活性的原理是：果胶酶将果胶分解为小分子物质，可通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化分解果胶能力的大小。(3)本实验的探究对象是酶的活性，温度作为自变量，属于探究性的定量实验。自变量温度可设置梯度来确定最适值。温度梯度越小，实验结果越精确。本实验仍是对照实验(相互对照)，每支试管中苹果泥和果胶酶的用量要严格控制相等。严格控制各实验组的pH、操作的程序等。在实验过程中被操纵的特定因素或条件称为变量。三、探究pH对果胶酶活力的影响1实验原理果胶酶的活力受pH影响，其催化作用都有最适pH，在低于或高于此值时，酶活力都会减弱，过酸或过碱则导致酶变性失活。2实验步骤制备苹果泥分装,调pH加果胶酶反应一段时间过滤果汁观察、记录、比较果汁量3注意事项(1)本实验是对照实验，其变量是pH。每支试管中加入的苹果泥和果胶酶的量应相等，温度也应相同(可取上一实验测出的最适温度)。(2)pH梯度调节时可用体积分数均为0.1%的NaOH溶液或HCl溶液。(3)为了使果胶酶充分地催化反应，应用玻璃棒不时地搅拌反应混合物。(4)可通过比较果汁体积大小来判断酶活性的高低，也可以观察果汁的澄清度来判断果胶酶活性的强弱。探究果胶酶的特性有一瓶酶试剂，由于标签遗失，不能确定其具体成分。为确定其成分，做了如下6组实验：试管编号加入物质条件现象12 mL水10 mL果汁室温并振荡无明显变化22 mL该试剂10 mL果汁室温并振荡果汁变得澄清32 mL该试剂10 mL果汁煮沸后降至室温并振荡无明显变化42 mL水小段滤纸条室温并振荡无明显变化52 mL该试剂小段滤纸条室温并振荡无明显变化62 mL该试剂小段滤纸条煮沸后降至室温并振荡无明显变化(1)根据试管2、5可以判断该试剂的成分含有_酶，不含_酶。(2)对照试管2、3可以说明果胶酶的活力受_影响。(3)试管2、5说明果胶酶具有_，若要证明其活力随温度变化而变化，应选_号试管继续实验。(4)果汁生产中，要解决的两个主要问题是：_；_。【审题导析】(1)要明确果胶酶的作用和特性。(2)正确分析实验。【精讲精析】室温下，2 mL该试剂能使果汁变澄清，说明该试剂中有果胶酶；在正常情况下2 mL该试剂未能使滤纸条分解，说明该试剂中没有纤维素酶。果胶酶能催化果胶水解，而不能催化纤维素水解，说明酶具有专一性。煮沸冷却后的试剂不能使果汁变澄清，因为高温使酶失去活性。果汁生产中，要解决的两个主要问题，一是果肉的出汁率低，耗时长；二是榨取的果汁浑浊、黏度高，容易发生沉淀。在生产上人们常使用果胶酶和纤维素酶来解决上述问题。【答案】(1)果胶纤维素(2)温度(3)专一性2和3(4)果肉的出汁率低，耗时长榨取的果汁浑浊、黏度高，容易发生沉淀影响果胶酶活力的因素(1)温度和pH。(2)进行实验设计时注意对照实验的设计。(3)设计酶活力随温度(或pH)变化时应设计一系列梯度变化。1果胶酶常在04 下保存，其原因是()A此温度条件下，酶的活性最高B此温度条件下，酶变性失活C低温可降低酶的活性，但酶不变性失活D自然条件下，果胶酶常在04 下发生催化作用【解析】酶的活性受温度的影响。酶都有一个最适温度，但果胶酶的最适温度是4550 ，而不是04 。保存果胶酶时，降低温度，使其活性降低，但酶并不失活，当温度恢复到适宜时，酶的活性也处于最高。【答案】C探究pH对果汁澄清度的影响某同学为探究pH对果汁澄清度的影响，进行实验如下：(1)操作步骤：用榨汁机获得苹果汁匀浆，加热钝化酶活性后冷却至50 左右在16号试管中分别加入制备的苹果汁2 mL；加完苹果汁后，向各试管中加入相应的缓冲液3 mL，使各试管中反应液的pH依次稳定在3、4、5、6、7、8，分别向16号试管中加入果胶酶1 mL，然后进行45 恒温水浴；5 min后过滤并用量筒测量苹果汁，记录结果。(2)结果见下表：试管编号123456pH345678结果(得率)68%75%85%75%62%60%请回答：(1)实验过程选择45 恒温是因为只有在恒温条件下，才能排除_对结果的干扰，而45 是果胶酶起催化作用的_。(2)如果反应速度过快，应当对果胶酶做怎样的调整？_。(3)该实验得出的结论是：果胶酶发挥催化作用的最适pH是_，高于或低于此pH，酶的活力_。(4)在本实验中该同学是否已设计对照实验？哪个因素为自变量？_。(5)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力的高低？_。【审题导析】【精讲精析】该实验是在教材实践案例的基础上，进一步探究pH对苹果汁得率的影响，培养学生的思维发散能力和实验设计能力。在本实验设计之前学生必须对实验设计的思路有一个清晰的认识，必须遵循几个原则：对照原则、单一变量原则等。本实验是探究pH对果汁澄清度的影响，所以单一变量就应是pH，在实验设计时应体现pH的变化梯度，由此可以对照不同的结果来分析最适pH。不同pH之间形成了相互对照，所以本实验中体现了对照原则。果胶酶的作用是将果胶分解为小分子物质，所以苹果汁的体积就在一定程度上反应了酶活性的大小。【答案】(1)温度最适温度(2)提高果胶酶的稀释倍数(3)5逐渐降低(4)已设计(相互对照)，pH(5)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映了果胶酶催化分解果胶的能力。在不同的pH下，果胶酶的活性越高，苹果汁的体积就越大实验中的变量(1)自变量：也叫实验变量；是实验中所控制的因素和条件。(2)因变量：也叫反应变量；是由于自变量引起的变化和结果。(3)无关变量：实验中不设为自变量的变量，也可引起因变量的改变，因此要控制好无关变量。2探究温度对果胶酶活性的影响、pH对酶活性的影响、果胶酶用量三个实验中，实验变量依次为()A温度、酶活性、酶用量B苹果泥用量、 pH、果汁量C反应时间、酶活性、酶用量D温度、pH、果胶酶用量【解析】实验变量也称自变量，是指实验者所操纵的因素或条件。反应变量也称因变量，是指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常，实验变量是原因，反应变量是结果。二者具有因果关系。实验的目的就在于获得和解释这种前因后果。实验一是探究果胶酶的最适温度，温度为实验变量，同理，实验二和三的实验变量为pH和果胶酶用量。【答案】D1某同学利用果胶酶分解植物组织，它将作用于()A细胞核B细胞质C细胞间隙 D细胞壁及细胞间层【解析】果胶存在于细胞壁及胞间层，因此果胶酶只作用于此。【答案】D2在用果胶酶处理苹果泥时，为了使果胶酶能够充分地发挥催化反应，应采取的措施是()A加大苹果泥用量B加大果胶酶用量C进一步提高温度D用玻璃棒不时地搅拌反应混合物【解析】使用果胶酶催化苹果泥分解制果汁时，应注意让果胶酶与苹果泥充分混合，方法即用玻璃棒不时地搅拌。【答案】D3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，瓦解植物的细胞壁和胞间层。在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率和澄清度。请你帮助完成以下有关果胶酶和果汁生产的实验课题。实验用具和材料：磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、纱布等；苹果、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水等。实验方法及步骤：将苹果洗净去皮，用磨浆机制成苹果泥，加入适量蒸馏水备用。取7个1 mL洁净烧杯和7支试管并分别编号。烧杯中注入等量的苹果泥，试管中注入等量的2%的果胶酶溶液，之后进行下面两种操作：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、6、10。方法二：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的pH分别调至4、5、6、10，再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。(1)请问上述哪一种方法更科学？_。理由是_。(2)该实验步骤中也有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使_，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，以横坐标表示pH，纵坐标表示_(填“果汁体积”或“试管体积”)，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为_