20172018年高中生物第1部分微生物的利用实验4果汁中的果胶和果胶酶学案浙科选修

实验4果汁中的果胶和果胶酶
课标解
读
要点 难点
1. 研究制作果汁的最正确条件。

1. 设计实验研究温度或 pH 对果胶酶活性的
影 2. 检测果胶酶的活性，察看果胶酶对果汁形
响。

成的作用。

2. 设计实验研究果胶酶的最合用量。

一、果胶
1．果胶是植物细胞壁的主要成分。

2．果胶的构成：它由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯构成。

3．在山楂的果实中果胶含量最多。

4．果胶的作用：能将植物细胞粘合在一同，去掉果胶，就会使植物组织变得松懈。

由
于果胶的作用，煮沸的山楂泥能够制成山楂糕。

5．果胶的特征：不溶于乙醇，这是鉴识果胶的一种简略方法。

二、果胶酶
1．果胶酶的化学实质是：蛋白质。

2．作用：果胶酶和果胶甲酯酶可水解果胶。

3．可用于生产果胶酶的微生物有：黑曲霉、苹果青霉等。

在不杀死细胞的状况下，怎样使植物细胞分别和去除细胞壁？
【提示】 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，
胞间层的主要成分也是果胶， 所以，
可用果胶酶使细胞分别，用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。

三、检测果胶酶活性的实验
1．实验设施
匀浆机、小刀、 100mL 的烧杯、开水浴或酒精灯、试管、移液管、量筒。

2．实验资料
山楂或苹果，每组
10g 。

黑曲霉提取液或果胶酶溶液、 95%的乙醇。

3．实验目的
(1) 研究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最正确条件，也是检测果胶酶的活性。

(2) 认识果胶酶对果汁形成的作用和采集果胶酶的应用资料。

4．实验步骤
(1) 用小刀除掉苹果或山楂果实中带种子的部分，切成块后，放入匀浆机中，再加入少
许水制成匀浆。

(2) 取两个100mL 的烧杯，编号为A 、B ，各加入5g 匀浆液，再向A 号烧杯中加入10mL
黑曲霉提取液或果胶酶溶液，B号烧杯中加入10mL 水，间歇搅拌20～30min 。

(3)取4支试管，编号1～4，将A烧杯中的混淆物放入1号和2号试管中，每管放入4mL，将B烧杯中的混淆物放入3号和4号试管中，每管放入4mL，将1、3号试管放在开水浴中
或酒精灯上加热，察看。

2,4 号试管不加热。

(4)向上述4支试管中各加入95%的乙醇4mL，察看。

5．实验结果
烧杯号试管号办理加酒精前现象加酒精后现象A
1 加热果汁浑浊有积淀
2 不加热果汁澄清无积淀
B
3 加热果汁污浊有积淀
4 不加热果汁污浊有积淀
6.实验结论
果胶酶能水解果胶，提升果汁的澄清度，高温能损坏果胶酶的活性，不利于制作果汁。

上边的四支试管哪一个是实验组？哪些试管之间存在比较？
【提示】2号试管为实验组。

2和1,2和4之间存在比较。

果胶与果胶酶
1.果胶
果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要构成物质之一，由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组
成。

新鲜水果、植物的根、叶和茎中果胶特别丰富。

种简略方法，果胶自己不溶于水，但因为含有亲水基团，凝胶化剂，在食品、制药和化妆品工业中有宽泛用途。

2．果胶酶
(1)果胶酶及其根源果胶不溶于乙醇——这是鉴识果胶的一果胶与水有强盛结协力，是有力的
果胶酶是指水解果胶的多种酶的总称，别的水解果胶还需果胶甲酯酶。

植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶——由霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量最大的酶
制剂之一，被宽泛地应用于果汁加工业。

(2)果胶酶的作用
果胶酶能够分解果胶，崩溃植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更简单，而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸也使得污浊的果汁变得澄清。

(3)果胶酶在果汁生产上的应用①水果中的果胶经果胶酶水解后，可降低果汁的黏度，有助于压
迫并提超出汁率。

②在进行果汁沉降和离心时，能损坏果汁中悬浮物的稳固性，使其凝集积淀，果汁获得
澄清。

③经果胶酶办理的果汁比较稳固，不再发生污浊，在制备浓缩果汁时，果胶酶的作用显得尤其重要。

④在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起到澄清作用，还可促进葡萄汁中的酒石酸发生积淀。

⑤果胶酶可用于橘子脱囊衣，制造果粉和低糖果冻。

果胶酶并不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称。

包含半乳糖醛酸酶、果胶分解酶及果胶酯酶等。

以下与果胶酶有关的表达不正确的选项是()
A．果胶酶不单存在于植物细胞中，也存在于很多微生物细胞中
B．果胶酶能够分解果胶，崩溃植物的细胞壁及胞间层
C．在果汁中加入果胶酶后可使果汁变得澄清
D．果胶酶由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯构成
【思路点拨】果胶酶的化学实质为蛋白质，果胶是由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯构成的；果胶酶宽泛存在于植物细胞及霉菌、酵母菌和细菌等微生物细胞中。

果胶酶能够分解
果胶、崩溃植物细胞壁及胞间层。

在果汁中加入果胶酶，可使果胶水解为可溶性半乳糖醛酸，进而使果汁变得澄清。

【答案】 D
1．以下与果胶及果胶酶有关的表达不正确的选项是()
A．果胶和纤维素是植物细胞壁的主要成分，故用纤维素酶和果胶酶可将植物细胞壁水
解
B．煮沸的山楂泥可制成山楂糕，就是因为果胶的作用
C．果胶酶不溶于乙醇，这是鉴识果胶酶的一种简略方法
D．很多微生物也可用于生产果胶酶
【分析】果胶酶属蛋白质，在乙醇中有较高的溶解度，果胶不溶于乙醇，这是鉴识果胶的一种简略方法。

【答案】 C
果胶酶活性限制要素的有关实验
1.研究温度对果胶酶活性的影响
(1)实验原理
果胶酶活性受温度影响。

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)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在混淆苹果泥和果胶酶以行进行恒温办理的目的是保证底物和酶在混
淆时的温度是
同样的，防止混淆后的温度变化，保证实验结果的正确性。

②经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，可经过滤纸，所以苹果汁的体积大小反应了果胶酶催化分解果胶能力的大小。

③本实验的实验对象是酶的活性，温度作为自变量，属于研究性的定量实验。

自变量温度可设置梯度来确立最适值。

温度梯度越小，实验结果越精准。

①本实验还是比较实验(互相比较)，每支试管中苹果泥和果胶酶的用量要严格控制相
等。

②严格控制各实验组的pH、操作的程序等。

2．研究pH对果胶酶活性的影响
(1)实验原理
果胶酶的活性受环境pH的影响。

在必定pH下，酶反响拥有最大速度，高于或低于此值，反响速度降落，称此pH为酶活性的最适pH。

(2)实验流程及注意问题
①用搅拌器搅拌制苹果泥，苹果泥根源要同样(最好是同一种苹果)。

②将分别装有苹果泥和果胶酶的试管在恒温水浴中保温。

③将苹果泥和果胶酶分别加入9组实验用的试管中(pH梯度可设置为 5.0、5.5、6.0、
6.5、
7.0、7.5、
8.0、8.5、
9.0) ，并迅速混淆调理pH。

④混淆后放进恒温水浴中反响一段时间。

⑤将试管中混淆物过滤，并用量筒量取果汁体积，比较果汁多少，确立最适pH。

⑥记录实验结果。

pH 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 果汁量
(mL)
某实验小组为研究果胶酶的最适温度，设计了以下实验：
①用搅拌器搅拌制取必定量果泥备用，
②配制质量分数为2%的果胶酶溶液备用，
③按以下操作步骤进行：
试管号
1 2 3 4 5 6
操作
加入果泥(mL) 8 A B C D E
水浴恒温(℃)10 20 30 40 50 60
加入果胶酶(mL) 2 F G H I J
反响时间min 30 30 30 30 30 30 比较果汁澄清度
过滤比较出汁量
(1)该实验的自变量是________，因变量是____________。

(2)请填写表格中字母所代表的数值，并解说原由。

______________________________________________________________
____________________________________________________________。

(3)为使成效更显然，本实验还要考虑其余要素对酶的影响，请列举三点：
____________________、____________________、____________________。

(4)本实验检测因变量的方法有两种，分别是____________、________。

【思路点拨】(1)本实验的6支试管水浴温度设置不一样，所以实验的自变量是温度，
因变量是酶的活性，经过果汁的澄清度和出汁量来检测。

(2)实验研究的自变量是温度，所以果泥的量和果胶酶的量为没关变量，没关变量要相
同。

(3)影响各试管反响的要素还有pH、水果的粉碎程度、果泥与果胶酶的混淆程度、反响
时间等。

(4)果胶酶的活性高，果胶分解完全，果汁的澄清度高，果汁出汁量大；果胶酶的活性
低，果胶分解不完全，果汁的澄清度低，果汁出汁量小。

【答案】(1)温度果胶酶的活性
(2)A、B、C、D、E均为8，F、G、H、I、J均为2。

这样可保证除自变量不一样之外，其
他没关变量都同样
(3)本实验应将反响混淆物调到果胶酶的最适pH为了使果胶酶与果泥能充分接触，应尽量将果泥与酶液混匀在反响中适合搅拌(其余合理也给分)
(4)测果汁澄清度比较出汁量
2．工业生产果汁时，经常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提超出汁率，为研究温度对果
胶酶活性的影响某同学设计了以下实验：
①将果胶酶与苹果泥分装于不一样试管，在10℃水浴中恒温办理10分钟(如图A)。

②将果胶酶与苹果泥混淆，再次在10℃水浴中恒温办理10分钟(如图B)。

③将步骤②办理后的混淆物过滤，采集滤液，丈量果汁(如图C)。

④在不一样温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量以下：
温度/℃10 20 30 40 50 60 70 80
果汁量/mL813 15 25 15 12 11 10
依据上述实验，请剖析回答以下问题：
(1)果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶能够促进细胞壁中________的水解。

(2)实验结果表示，当温度为________时果汁量最多，此时果胶酶的活性________。

当温度再高升时，果汁量降低，说明________________________。

(3)实验步骤①的目的是________________。

(4)为何该实验能够经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？
______________________________________________________________
____________________________________________________________。

【答案】(1)果胶(2)40℃最高酶活性降低(3)使酶和苹果泥处于同一温度条
件下(4)果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质能够经过滤纸，所以苹果汁的体积大
小反应了果胶酶催化分解果胶的能力
1．果胶是植物组织的构成成分之一，它主要存在于植物组织的哪一部分？( ) A．细胞核B．细胞质
C．细胞空隙D．细胞壁及胞间层
【分析】果胶是植物细胞壁及胞间层的主要成分。

【答案】 D
2．研究温度对果胶酶活性的影响、pH对果胶酶活性的影响、果胶酶的用量三个实验中，
自变量挨次为()
A．温度、酶活性、酶用量
B．苹果泥用量、pH、果汁量
C．反响时间、酶活性、酶用量
D．温度、pH、果胶酶用量
【分析】第一要明确自变量、反响变量等基本观点，在此基础上，针对三个研究实验
进行剖析。

【答案】 D
3．在用果胶酶办理果泥时，为了使果胶酶能够充分地催化反响，应采纳的举措是() A．加大苹果泥用量
B．加大果胶酶用量
C．进一步提升温度
D．用玻璃棒时时地搅拌反响混淆物
【分析】用果胶酶办理果泥，可用玻璃棒时时地搅拌反响混淆物以加大酶与底物的接
触面积，使果胶酶能够更充分地催化反响。

【答案】 D
4．以下对于果胶酶的表达，正确的选项是()
①拥有分泌功能的细胞产生的②凡是活细胞都能产生果胶酶③果胶酶能将果胶分
解成半乳糖醛酸④植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶
⑤果胶酶特指分解果胶的一种酶⑥纤维素酶和果胶酶可用于去除植物细胞壁⑦组成就胶酶的基本单位是氨基酸或核苷酸
A．①②⑤B．②③⑦C．③④⑥D．③④⑤
【分析】酶是活细胞产生的一类拥有催化能力的有机物；酶拥有专一性和高效性；绝大部分酶的化学实质是蛋白质；果胶酶是一类酶的统称。

【答案】 C
5．现有磨浆机、烧杯、滴管、量筒、玻璃棒、漏斗、纱布、苹果、试管、质量分数为
2%的果胶酶溶液、蒸馏水、必定浓度的盐酸和氢氧化钠溶液，下表是某小组利用上述资料进行的
有关实验：(“/”表示不加)
烧杯
操作次序项目
甲乙丙丁
1 在烧杯中加入20mL 20mL 20mL 20mL
苹果泥
2 加入不一样的液
2mL蒸馏水4mL蒸馏水2mL盐酸
2mL氢氧体化钠
3 ①2mL / 2mL 2mL
4 水浴恒温，玻璃
15分钟15分钟15分钟15分钟棒搅拌
请回答以下问题：
(1)磨浆机的作用是__________________。

(2)若要考证果胶酶的作用，应把________两个烧杯同时拿出并______________，察看并比较________________。

预期的实验现象与结果是：
______________________________________________________________
____________________________________________________________。

(3)比较烧杯甲、丙、丁可知：________能影响酶的活性。

(4)表中①处的内容是_____________________________________。

(5)请你设计一张表格，用来记录利用上述资料“研究果胶酶最合用量”的实验结果。

【分析】经过表格可看出实验研究的是果胶酶的作用和pH(酸碱度)对果胶酶活性的
影响。

果胶酶的活性可经过果汁的澄清度和出汁量来检测。

研究果胶酶最合用量的实验，自变量是果胶酶的量，应设置一系列试管，加不同样量的果泥，分别加入不一样量的果胶酶，过滤果汁同样的时间，比较果汁的澄清度和出汁量。

【答案】(1)制取苹果泥(2)甲与乙过滤同样时间果汁的体积与澄清度甲果汁的体积多于乙且比乙澄清(3)pH值(酸碱度) (4)质量分数为2%的果胶酶溶液
(5)以下表：
组号12345678910 加入苹果泥的量(mL)
质量分数为2%的果胶酶
溶液量(mL)
所得果汁的体积(mL)
组号、加入苹果泥的量(mL)、质量分数为2%的果胶酶溶液量(mL)、所得果汁的体积(mL) 四栏目一定有。

(单位能够不用mL，如用滴等，组数也不定。

)。