《酶的研究与应用》

〖思考4〗为什么说加酶洗衣粉能减少对环境的污染？
加酶洗衣粉可以降低表面活性剂和三聚磷酸钠的用 量，使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展。
二、实验设计
（1） 在探究温度对加酶洗衣粉效果的影响时，如何设置温度梯 度？
提示：根据当地一年中的实际气温变化来确定，如冬季、 春季、秋季和夏季可分别选取15℃ 35℃ 25℃ 5℃ 的水温，不同季节对应不同水温设置梯度
这种对照称为相互 9支试管
③
对照。
将分别装有苹果泥和果胶酶的试管9组分别放入
300C、350C、400C、450C、500C、550C、
600C、650C和700C的恒温水箱中保温
④
可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免了果泥和果 胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶活性的问题
试管内温度稳定后，将果胶酶加入相同温度的
反应物的减少量或产物的增加量来表示。
3、果胶酶的活性如何表示？
果汁体积，澄清度
4、影响酶活性的因素
（1）温度对酶活性的影响 （2）pH 对酶活性的影响
酶活性受温度影响的示意图
酶活性受pH值影响的示意图
在最适温度、最适pH条件下，酶的活性最高。 这些离子为重
温度、pH的偏高或偏低，酶的活性会明显降低。 金属离子，重
（1）含义：将细胞固定在一定空间内的技术。
（2）优点：
成本低、操作容易、对酶活性的影响更小、可 以催化一系列的反应、容易回收。
（3）缺点：
固定后的细胞与反应物不容易接近，可能导致 反应效果下降，由于大分子物质难以自由通过细胞 膜，因此固定化细胞的应用也受到限制。
固定化酶或固定化细胞采取的方法
包埋法 化学结合法 物理吸附法
〖思考〗活化是指什么？ 在缺水状态下，微生物处于休眠状态。活化是
指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态 的过程。
2. 配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液
3. 配制海藻酸钠溶液
〖思考〗为什么要用小火或间断加热，并不断搅拌？
防止海藻酸钠发生焦糊。
将细胞包埋在细微网格里
将酶相互结合，或将其结合 到载体上。 将酶吸附在载体表面上
1.固定化酶技术和固定化细胞技术，从操作角度来考虑， 哪种更容易？ 固定化细胞 2.哪种方法对酶活性影响更小？
固定化细胞
3.固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？ 一系列酶
4.如果将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应当选择 固定__细__胞__（酶、细胞）
5.如果反应物是大分子物质，应该采用哪种技术？ 固定化酶技术。 大分子物质难以自由通过细胞膜， 因此固定化细胞技术一般作用于小分 子物质。
三、实验操作：包埋法固定细胞
1. 包埋法固定细胞： 即将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水
的多孔性载体中。
2. 包埋时常用的载体包括： 明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素
C1酶、Cx酶
纤维二糖酶 纤维二糖
葡萄糖
C1酶、Cx酶、纤维二糖酶都属于纤维素酶
⑵影响酶活性的因素有 温度 、酸碱度 和表面活性剂 。
〖思考3〗酶能直接添加到洗衣粉中吗？为什么？科学 家是如何解决这一难题的？
不能，因为洗衣粉中的表面活性物质会降低酶的活性。 将基因工程生产出的酶用特殊水溶性物质包裹起来，与洗 衣粉的其它成分隔离开来。
一般为50mg/l左右，因为用此浓度处理果汁2 ～4小时后果汁率增加10％后不再增加。
①本实验的自变量、因变量、无关变量分析( 以探究果胶酶的用量实验为例)
变量名称
实验变量(自变 量)
含义
实验中实验者所操纵的因素或 条件
反应变量(因变 量)
由于实验变量而引起的变化和 结果
实例
果胶酶 的量
果汁量
关系
考点1 果胶酶在果汁生产中的应用
课前自主学习
课堂合作研究
随堂基础巩固
课后课时精练
怎样解决？
制作果汁要解决两个问题
一.果肉的出汁率低,耗时长．
使用果胶酶
二．榨取的果汁浑浊，黏度高， 易发生沉淀．
（一）果胶酶的作用
1、什么是果胶，其单体是什么？
果胶是植物细胞壁以及 胞间层的主要组成成分 之一，它是由半乳糖醛 酸聚合而成的一种高分 子化合物，不溶于水。
实验变量为 原因，反应 变量是结果， 二者是因果 关系
无关变量
除自变量外，对实验结果造成 干扰的其他因素
温度等
课题2 探讨加酶洗衣粉的
洗涤效果
回顾课本知识
⒈酶制剂的分类？ ⒉酶制剂为什么具有如此强的功效？它的作用机
理是怎样的？它们作用的示意图。 ⒊影响酶活性的因素有哪些？ ⒋酶能直接添加到洗衣粉中吗？为什么？科学家
苹果泥内恒温保持10分钟
⑤ 过滤果汁，用量筒测量果汁的量，填入表格
实验设计 （1-2）探究pH对果胶酶活性的影响
（二）探究pH对果胶酶活性的影响
1、实验原理
（1）果胶酶的活性受pH影响，处于最适 pH ，酶的活性最高，高于或低于此值活性 均下降。
（2）果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶 酶的活性大小成正比
果胶 果胶酶 半乳糖醛酸
② 提高水果的出汁率，并使果汁变得澄清。
5、果胶酶来源于哪？
植物，酵母菌，细菌，霉菌
（二）酶的活性与影响酶活性的因素
1、酶的活性：酶催化一定化学反应的能 2、力表。示酶活性高低的方法及衡量标准？
酶活性的高低：在一定的条件下，酶所催 化的某一化学反应的反应速度。
酶反应速度：用单位时间内、单位体积中
1、实验原理
（1）在一定的条件下，随着酶浓度的增加 ，果汁的体积增加；
（2）当酶浓度达到某一数值后，再增加酶 的用量，果汁的体积不再改变，此值 即是酶的最适用量
探究果胶酶的用量是建立在探究最适温
度和pH对果胶酶活性影响的基础之上的。 此时，研究的自变量是 果胶酶的用，量其他因
素都应 保持不变。
2、实验操作
①天然酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等 条件非常敏感，容易失活。 ②溶液中酶很难回收，不能再次利用，提高了生 产成本。 ③反应后，酶会混在产物中，影响产品质量，难以 在工业生产中广泛应用
1. 直接使用酶制剂
（3）解决方案
固定化酶技术
2. 固定化酶
（1）含义：将酶固定在一定空间内的技术，如
固定在不溶于水的载体上。
和聚丙烯酰胺等。
海藻酸钠：
一种天然多糖，是由海带中提取的天然多糖碳水化 合物，可作为食用的食品添加剂，也可作为支架材料 用于医学用途，其温和的溶胶凝胶过程、良好的生物 相容性使其适于作为释放或包埋药物。
三、实验操作
（一）制备固定化酵母细胞 （二）用固定化酵母细胞发酵
（一）制备固定化酵母细胞 1. 酵母细胞的活化：
2、实验操作流程
① 搅拌器搅拌制成苹果泥
② 均分装入
5支试管
相互对照
果胶酶水溶液
等量
5支试管
③ 将分别装有苹果泥和果胶酶的试管在同
一恒温水箱中恒温加热
④ 将5组试管的苹果泥和果胶酶的PH分别调到
5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，再把pH相等的果
胶酶溶液和苹果泥相混合，保持恒温一段时间
⑤ 过滤果汁，用量筒测量果汁的量，填入
表格，确定最适pH并画曲线图。
⑥ 结果分析与评价
实验设计:结果分析
果汁体积（出汁率或者澄清度）越多，说明酶的活性越高
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 的体积大小反应了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH下，果胶酶 的活性越大，苹果汁的体积就越大。
T/度 0 10 20 30 40 50 60 .。。 100
（2）探究不同种类的加酶洗衣粉对同一污物和不同污物洗涤效果 在实验中， 加酶洗衣粉的种类是变量，其他因素在实验中保持不
变；本实验判断洗涤效果的标准是 相同洗涤时间后污染物残留？状况
使用加酶洗衣粉要注意的问题： ⒈对于蛋白质面料的衣物不能使用蛋白酶洗衣粉 ⒉使用加酶洗衣粉要注意温度的控制，碱性蛋白酶在35℃-50℃时活性最高，在
是如何解决这一难题的？ ⒌为什么说加酶洗衣粉能减少对环境的污染？ ⒍使用酶洗衣粉时有哪些注意点？
一、加酶洗衣粉的洗涤原理
基础知识： ⑴加酶洗衣粉是指含有 酶制剂的洗衣粉,目前常用的
酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、 淀粉酶、纤维素酶 。 其中应用最广泛、效果最明显的是 碱性蛋白酶 和
碱性脂肪酶 。
注：酶制剂的特点：能够耐酸、耐碱、忍受表面活性 剂和较高的温度，并且通过特殊的化学物质将酶包裹， 与洗衣粉其他成分隔离。
〖思考1〗蛋白酶为什么具有如此强的功效？它的 作用机理是怎样的？请写出作用示意图。
酶具有高效性，能迅速将血渍、奶渍等含有的大 分子蛋白质分解成可溶性小分子肽和氨基酸。
蛋白酶
蛋白质
多肽
肽酶 氨基酸
〖思考2〗请写出脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶的作用示 意图吗？
脂肪酶 脂肪
甘油＋脂肪酸
淀粉酶
淀粉
麦芽糖
纤维素
（2）将上述试管放入恒温水浴加热一段时间。
（3）将不同浓度的果胶酶分别迅速与各试管 的苹果泥混合，然后再放入恒温水箱中。
（4）恒温水浴约20分钟 （5）过滤后测量果汁的体积并填写表格
实验设计
(2)探究果胶酶的用量
酶浓度 1
2
3
4
5
6
7
8
9
mg
果汁量 /ml
（6）结果分析与评价 在最适温度和pH条件下制作1升苹果汁，使用多少 果胶酶最合适？
一、课题背景
高果糖浆
高果糖浆是果糖含量为42%左右的糖浆。 作为蔗糖的替代品，高果糖浆不会像蔗糖那 样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病，不 会对人的健康造成大的伤害。
葡萄糖 葡萄糖异构酶
果糖
1. 直接使用酶制剂
（1）优点
催化效率高、低耗能、低污染，大规模地应用于食 品、化工等各个领域。
（2）缺点
（3）酶的抑制剂
金属离子对蛋 白质有变性作
Fe3＋、Ca2＋、Zn2＋等金属离子对果 胶酶有抑制作用。
用，果胶酶是 一种蛋白质
酶的活性受温度、pH值等外界因素 的影响
果胶酶发挥作用需要怎样的条件呢?
实验设计 （1-1）探究温度对果胶酶活性的影响
1、实验原理
果胶酶的活性受温度影响。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）实例：利用固定化酶技术生产“高果糖浆”。
将固定好的酶颗粒装到一个 反应柱内，柱子底端装上分布着 许多小孔的筛板。酶颗粒无法通 过筛板上的小孔，而反应溶液却 可以自由出入。
将葡萄糖溶液从反应柱上端 注入，使葡萄糖溶液流过反应柱， 与葡萄糖异构酶接触，转化为果 糖，从反应柱下端流出。
2. 固定化酶
（3）优点：
酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时， 固定在载体上的酶还可以被反复利用。
反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本， 提高果糖的产量和质量。
（4）缺点：
一种酶只能催化一种化学反应，而在实际生产中， 很多产物的形成是通过一系列的酶促反应才能得到。
（5）解决方案：
固定化细胞技术
3. 固定化细胞
70℃以上就会失效。 ⒊使用加酶洗衣粉洗衣后要注意洗手，原因是碱性蛋白酶可以分解皮肤表面的蛋白
质 ⒋衣服的洗涤，不光要考虑洗涤效果，还要考虑衣物的承受能力，洗涤成本等因素 ⒌酶作为一种生物催化剂，有一定的寿命，不能放置太久
结束பைடு நூலகம்映
课题3
酵母细胞的固定化
429572439gao
甜
429572439gao
思考： 要破坏植物的细胞壁，
你有什么方法 ？
2、果胶对果汁制作的影响？
影响果汁的出汁率，还会使果汁浑浊。
3、什么是果胶酶？
它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、果胶酯酶等 。
4、果胶酶在果汁制作中的作用是什么？
① 分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层；使果胶水解 为半乳糖醛酸。
果
汁
量
PH 1
2
3
4
5
....... 13 14
果 汁 量
PH的大小可以用体积分数为0.1%的NaoH溶液和HCL进行调节 为了让底物和酶充分地反应，应用玻璃棒不时搅拌反应混合物
无关变量应该保持相同且适宜，如果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间 等相同
实验设计
(2)探究果胶酶的用量
(2)探究果胶酶的用量
（1）配制不同浓度的果胶酶溶液和制备水果泥
①配制不同浓度的果胶酶溶液 准确称取纯的果胶酶1mg、2mg、3mg、 4mg、5mg、6mg、7mg、8mg、9mg， 配制成相等体积的水溶液，取等量放入9支 试管中，并编号1～9。
②制备水果泥 搅拌器搅拌制成苹果泥并称45g，等量装入9 支试管中，并编号1ˊ～9 ′ 。
2、实验操作流程
你能设计吗？
思考： 1、你打算设置多少个温度值？ 2、你如何得到苹果泥？ 3、你怎样保证在任一温度装置中苹果泥和果胶酶 及混合后温度的一致？ 4、你依据什么来判定果胶酶的活性的大小？
① 搅拌器搅拌制成苹果泥
果胶酶水溶液
② 均分装入
需要设置对照实验， 等量
不同的温度梯度之
9支试管
间就可以作为对照，