2017-2018学年高二生物人教版选修1专题4 课题1 果胶酶在果汁生产中的作用

一、果胶与果胶酶（阅读教材P42）1．果胶(1)作用：植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一。

(2)成分：由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。

(3)特点：不溶于水。

(4)对果汁加工的影响：影响出汁率，且使果汁浑浊。

2．果胶酶(1)组成：多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。

(2)作用①分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更容易。

②把不溶于水的果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，可使浑浊的果汁变得澄清。

(3)来源：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。

二、酶的活性与影响酶活性的因素（阅读教材P42～43）1．酶的活性(1)概念：酶催化一定化学反应的能力。

(2)表示方法——反应速率。

(3)酶反应速度的计算：单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量。

2．影响酶活性的因素：温度、pH、酶的抑制剂等。

三、探究温度和pH对酶活性的影响（阅读教材P43～44）1．操作思路(1)探究最适pH：在一恒定温度下，通过设置pH梯度来确定。

(2)探究最适温度：在一恒定的pH下，通过设置温度梯度来确定。

2．操作方法：在不同温度或pH下，将一定量的果胶酶加入一定量的苹果泥中，反应相同时间，再将反应液过滤相同时间，收集滤液，用量筒测量并比较产生的苹果汁的体积。

3．判断果胶酶活性高低的方法(1)测定单位时间内产生苹果汁的体积。

获得的苹果汁越多，说明果胶酶的活性越高。

(2)比较果汁的澄清度。

果汁越澄清，表明果胶酶的活性越高。

四、探究果胶酶的用量（阅读教材P44）1．实验的变量(1)自变量：酶的用量。

(2)无关变量：温度、pH、酶催化反应的时间、苹果泥的用量等。

2．判断的方法(1)酶的用量增加，过滤后果汁的体积增加，说明酶的用量不足。

(2)酶的用量增加到某个值后，继续增加酶的用量，过滤得到的果汁的体积不再改变，说明酶的用量已经足够。

[共研探究]盛夏时节，酷暑难当，这时可以利用各种水果压榨果汁，不但解渴消暑，还可以点缀生活，放飞心情。

可是我们也发现，家庭榨制的果汁和从超市购买的果汁相比，在口感和澄清度上有很大差别。

在生产中，制作果汁时往往出汁率低、耗时长，而且果汁浑浊、易沉淀，人们常使用果胶酶来解决这些问题。

1．果胶及果胶酶2．酶的活性及其影响因素(1)酶的活性①指酶催化一定化学反应的能力。

②在一定条件下，可以用酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。

(2)影响酶活性的因素①温度(如图1)：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；高于最适温度后，酶的催化能力迅速下降。

温度过高，会使酶失活。

②pH(如图2)：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；酶也就完全丧失了活性。

(3)有关酶失活的两点注意①高温、强酸、强碱可以使酶失活，而低温只是降低酶活性，但酶不失活。

因此图1曲线的左端不与横轴相交。

②酶的失活只是酶的空间结构的改变，而氨基酸的种类、数量、排列顺序都不发生改变。

3．酶反应速度及其影响因素(1)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。

(2)影响酶反应速度的因素①酶活性：酶活性越高，酶反应速度越快。

②底物浓度(如图3)：若酶的浓度为定值，底物的起始浓度较低时，酶反应速度与底物浓度成正比，即随底物浓度的增加而增加。

当所有酶与底物结合生成中间产物后，即使再增加底物浓度，中间产物浓度也不会增加，酶反应速度也不增加。

③酶浓度(如图4)：在有足够底物而又不受其他因素影响的情况下，酶反应速度与酶浓度成正比。

[总结升华]2.果胶酶的应用(1)果胶酶在果汁生产中的应用①水果中的果胶经果胶酶水解后，可降低果汁的黏度，有助于压榨并提高出汁率。

②在进行果汁沉降和离心时，能破坏果汁中悬浮物的稳定性，使其凝聚沉淀，果汁得到澄清。

③经果胶酶处理的果汁比较稳定，不再发生浑浊，在制备浓缩果汁时，果胶酶的作用显得尤为重要。

(2)其他方面的应用①在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起澄清作用，还可促进葡萄汁中的酒石酸发生沉淀。

②果胶酶可用于橘子脱囊衣，制造果粉和低糖果冻。

③果胶酶与纤维素酶、半纤维素酶等配合，可降解植物细胞壁中的果胶和纤维素，促使淀粉、脂质、维生素和蛋白质等释放出来，从而提高了饲料的营养价值。

④果胶酶可降低饲料的黏度，促进饲料在动物消化道内的消化吸收。

【易错易混】(1)纤维素酶是一种复合酶，复合酶需要各种成分共同协作完成催化作用。

果胶酶是一类酶，一类酶中每一种酶都能独立发挥作用。

(2)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此可以用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁。

(3)原核生物细胞壁的主要成分是肽聚糖，真菌细胞壁的主要成分是几丁质，这两类生物的细胞壁不能用纤维素酶和果胶酶去除。

[对点演练]1．下列关于果胶及果胶酶的叙述，正确的是()A．果胶酶是分解果胶的一种酶B．果胶不溶于水C．加热使果胶变性失活D．加热使果胶酶活性增强解析：选B果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，果胶不溶于水。

温度影响酶的活性，在低于最适温度时，随温度的升高，酶的活性增加，但高温使酶变性失活，而果胶不存在变性失活的问题。

[共研探究]果胶酶的活性受温度、pH等因素的影响，果胶酶的用量也会影响酶的催化作用效果，结合图示完成相关的探究实验过程。

1．探究温度对果胶酶活性的影响(1)实验原理酶处于最适温度时，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)实验变量①自变量是温度，因变量是出汁率和果汁的澄清度，无关变量是pH、苹果泥的量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间等。

②检测指标：果汁的体积和澄清度。

(3)实验操作流程(4)注意事项①果胶酶的最适温度为45～50 ℃。

设置温度梯度时，要以这个范围为中心，图示实验流程中的温度梯度是5_℃。

②将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免苹果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶的活性。

2．探究pH对果胶酶活性的影响(1)实验原理果胶酶的最适pH为6.0左右；在最适pH时，酶活性最高；过酸或过碱则导致酶变性失活。

(2)实验流程(3)操作提示①在探究不同pH对果胶酶活性的影响时，可以用体积分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸调节pH。

②在用果胶酶处理苹果泥时，为了使果胶酶能够充分地催化反应，应用玻璃棒不时地搅拌反应混合物。

3．探究果胶酶的最适用量(1)控制果胶酶用量的目的：①使果胶酶得到充分利用；②节约成本。

(2)实验变量：自变量是果胶酶的用量，因变量是果汁的澄清度和出汁率，无关变量是pH 、温度、酶催化反应的时间、苹果泥的用量等。

(3)实验过程(4)结果分析：根据实验数据绘制出不同果胶酶用量对果汁体积影响的曲线图(在苹果泥的浓度和体积相同的条件下，如图所示)。

(5)操作提示实验时可以配制不同浓度的果胶酶溶液，也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液，然后使用不同的体积，但必须保证反应液的用量相同，否则影响实验结果的准确性。

[总结升华]有关果胶酶实验的变量及注意事项分析[对点演练]2．探究温度对果胶酶活性的影响、pH 对果胶酶活性的影响、果胶酶的最适用量三个实验中，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：选D 实验变量也称自变量，指实验者所操纵的因素或条件。

反应变量也称因变量，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。

题干所述三个实验的变量分别为温度、pH 、果胶酶用量。

3．下列操作错误的是( )A ．用橙子做本课题的实验，应去掉橙皮B ．用体积分数为0.1%的NaOH 溶液和盐酸调节pHC ．为了使果胶酶能够充分地进行催化反应，应用玻璃棒不时地搅拌反应混合物D ．制作苹果泥时，可先将苹果切成小块放入榨汁机中解析：选A 在用橙子制作果汁时，不必去除橙皮，这样可以增加果汁的口味和颜色；调节pH 用体积分数为0.1%的NaOH 溶液和盐酸；玻璃棒搅拌可使混合物均匀；制作苹果泥时，为方便榨汁，可先将苹果切成小块，再放入榨汁机中。

1．下列关于果胶酶的叙述，正确的一组是( ) ①果胶酶是一类催化剂，可以改变反应速度②果胶酶能瓦解植物的细胞壁和胞间层，使榨取果汁变得容易③果胶酶可使果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，使浑浊的果汁变澄清 ④果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等⑤植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶，动物也能产生果胶酶 ⑥果胶酶是果胶分解酶的简称A ．①②③④B ．②③④⑤C ．①②③⑤D ．②③⑤⑥解析：选A植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶，动物不能产生果胶酶。

果胶酶是分解果胶的一类酶的总称。

2．下列不能表示酶活性高低的是()A．一定条件下所催化的某一化学反应的反应速率B．单位时间内、单位体积中反应物的减少量C．单位时间内、单位体积中酶的变化量D．单位时间内、单位体积中产物的增加量解析：选C酶活性的高低用在一定条件下，酶所催化某一化学反应的反应速率来表示。

酶促反应的速率通常用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或生成物的增加量来表示。

3．下列关于探究pH对果胶酶活性影响的实验的叙述不正确的是()A．自变量是不同的pH梯度B．控制不变的量有温度、底物浓度、酶浓度、反应时间等C．可通过测定滤出的果汁体积判断果胶酶的最适pHD．pH过低时，果胶酶活性变小，但不失活解析：选D强酸、强碱、高温都会导致酶变性失活，只有低温抑制酶的活性，但不使其变性失活。

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，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。

[课题一]验证果胶酶在果汁生产中的作用实验方法及步骤：(1)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。

(2)取两个100 mL的洁净烧杯，编号1、2，按相应程序进行操作，请把表中a、b两处未填写的内容填上。

(3)取两个烧杯，同时进行过滤。

观察(或比较)____________ ____，并记录结果。

(4)实验结果的预测及结论：如果是______________________________，则说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用。