高中生物实验4 果汁中的果胶和果胶酶

实验果汁中的果胶和果胶酶

一、果胶

1．果胶是植物细胞壁的主要成分。

2．果胶的组成：它由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成。

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起，去掉果胶，就会使植物组织变得松散。由于果胶的作用，煮沸的山楂泥可以制成山楂糕。

5．果胶的特性：不溶于乙醇，这是鉴别果胶的一种简易方法。

二、果胶酶

1．果胶酶的化学本质是：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。

在不杀死细胞的情况下，如何使植物细胞分离和去除细胞壁？

【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，因此，可用果胶酶使细胞分离，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．实验设备

匀浆机、小刀、100 mL的烧杯、沸水浴或酒精灯、试管、移液管、量筒。

2．实验材料

山楂或苹果，每组10 g。黑曲霉提取液或果胶酶溶液、95%的乙醇。

3．实验目的

(1)探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件，也是检测果胶酶的活性。

(2)了解果胶酶对果汁形成的作用和收集果胶酶的应用材料。

4．实验步骤

(1)用小刀除去苹果或山楂果实中带种子的部分，切成块后，放入匀浆机中，再加入少量水制成匀浆。

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

(3)取4支试管，编号1～4，将A烧杯中的混合物放入1号和2号试管中，每管放入4 mL，将B烧杯中的混合物放入3号和4号试管中，每管放入4 mL，将1、3号试管放在沸水浴中或酒精灯上加热，观察。2,4号试管不加热。

(4)向上述4支试管中各加入95%的乙醇4 mL，观察。

5．实验结果

果胶酶能水解果胶，提高果汁的澄清度，高温能破坏果胶酶的活性，不利于制作果汁。

上面的四支试管哪一个是实验组？哪些试管之间存在对照？

【提示】2号试管为实验组。2和1,2和 4之间存在对照。

1.果胶

果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成物质之一，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。果胶不溶于乙醇——这是鉴

别果胶的一种简易方法，果胶本身不溶于水，但由于含有亲水基团，果胶与水有强大结合力，是有力的凝胶化剂，在食品、制药和化妆品工业中有广泛用途。

2．果胶酶

(1)果胶酶及其来源

果胶酶是指水解果胶的多种酶的总称，此外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，被广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，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更容易，而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸也使得浑浊的果汁变得澄清。

(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。

④在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起到澄清作用，还可促使葡萄汁中的酒石酸发生沉淀。

⑤果胶酶可用于橘子脱囊衣，制造果粉和低糖果冻。

果胶酶并非特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称。包括半乳糖醛酸酶、果胶分解酶及果胶酯酶等。

下列与果胶酶相关的叙述不正确的是( )

A．果胶酶不仅存在于植物细胞中，也存在于许多微生物细胞中

B．果胶酶能够分解果胶，瓦解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组成

【思路点拨】果胶酶的化学本质为蛋白质，果胶是由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成的；果胶酶广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、瓦解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，从而使果汁变得澄清。

【答案】 D

1．下列与果胶及果胶酶相关的叙述不正确的是( )

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，就是由于果胶的作用

C．果胶酶不溶于乙醇，这是鉴别果胶酶的一种简易方法

D．许多微生物也可用于生产果胶酶

【解析】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，这是鉴别果胶的一种简易方法。

【答案】 C

(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

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本实验的实验对象是酶的活性，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。

①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。

②严格控制各实验组的pH、操作的程序等。

2．探究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。在一定pH下，酶反应具有最大速度，高于或低于此值，反应速度下降，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，苹果泥来源要相同(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)，并快速混合调节pH。

④混合后放进恒温水浴中反应一段时间。

⑤将试管中混合物过滤，并用量筒量取果汁体积，比较果汁多少，确定最适pH。

⑥记录实验结果。