专题4 酶的研究与应用
课题4.1 果胶酶在果汁生产中的作用
一、【课题目标】
（一）知识与技能
1、果胶酶的作用
2、理解、应用影响果胶酶活性的因素
3、提高学生的实验能力
（二）过程与方法
1、探究温度对果胶酶活性的影响
2、探究PH对果胶酶活性的影响
3、探究酶量大小对反应速度的影响
（三）情感、态度与价值观
通过实验探究酶的影响因素，培养学生的探索精神、创新精神和合作精神
二、【课题重点】
温度和PH对果胶酶活性的影响
三、【课题难点】
果胶酶的最适用量
四、【教学方法】
启发式教学
五、【教学工具】
多媒体课件
六、【教学过程】
（一）引入新课
我国水果生产发展迅速，每年上市的新鲜水果品种多、数量大。但由于收获的季节性强，易造成积压滞销，腐烂变质。在本课题中，我们将探究果胶酶在果汁生产中的作用。
（二）进行新课
1．基础知识
活动1：阅读“果胶酶的作用”，讨论并回答下列问题：
1．1果胶是 植物细胞壁和胞间层 的主要组成成分之一。
1．2在果汁加工中，果胶的存在易导致 果汁出汁率低，果汁浑浊 。
1．3果胶酶分解果胶的作用是：①瓦解 植物的细胞壁及胞间层 ，使榨取果汁更容易，②把果胶分解为 可溶性的半乳糖醛酸 ，使浑浊的果汁变得澄清，因此可以解决果汁加工中出现的问题。
1．4果胶酶是一类酶的总称，包括： 多聚半乳糖醛酸 酶、 果胶分解 酶和 果胶酯 酶。
〖思考1〗在植物细胞工程中果胶酶的作用是 与纤维素酶一起除去植物细胞的细胞壁 。
活动2：阅读“酶的活性与影响酶活性的因素”，讨论并回答下列问题：
1．5酶的活性是指：酶催化 一定化学反应 的能力。
1．6酶的活性高低可用一定条件下的酶促 反应速度 来表示，即单位时间、单位体积内 反应物消耗量 或 产物生成量 来表示。
1．7影响酶活性的因素有： 温度 、 PH 、 激活剂 和 抑制剂 等。
5
活动3：阅读“果胶酶的用量”，讨论并回答下列问题：
1.8食品工业生产中最常用的果胶酶是通过 霉菌发酵 产生。
1.9根据影响酶活性的因素，在实际生产中我们如何获得果胶酶的最高活性？
确定果胶酶的最适温度、最适PH等条件。
2．实验设计
活动4：阅读“资料一：探究温度和PH对酶的活性的影响”，思考下列问题并尝试写出实验过程：
2．1实验目的： 定量测定温度或pH对果胶酶活性的影响 。
〖思考2〗该实验与必修I中探究“影响酶活性的条件”实验有何不同？
前者属于是定量分析实验，后者属于定性分析实验。
2．2实验原理：果胶酶瓦解细胞壁和胞间层增大果汁产量；果胶酶催化分解果胶增大果汁澄清度。
2．3变量设计与控制：
①你确定的温度梯度（或pH梯度）为 10℃或5℃（或0.5、1.0） 。
②实验的自变量是 温度（或pH） ，控制自变量的方法是利用 恒温水浴锅（或滴加酸碱等） 。
③实验的因变量是 酶的活性 ，检测因变量的方法是测定 果汁的产出量或澄清度 。
〖思考3〗果汁与果胶酶在混合之前，分装在不同试管中用同一恒温处理的目的是什么？
保证果汁与果胶酶混合前后的温度相同，避免因混合导致温度变化而影响果胶酶活性。
〖思考4〗该实验中是否设置了对照？若设置，那么它是如何设置的？若没有，则如何进行设置？
已经设置了对照。不同的温度设置之间可以相互对照。
〖思考5〗怎样排除PH和其他因素对实验结果的干扰？目的是什么?
控制PH和其他因素相同，保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。
〖思考6〗教材中A、B两个同学的实验设计有何不同？
测定的因变量不同（A测定果汁产量，B测定果汁澄清度）。
3．操作提示
活动6：阅读“操作提示”，回答下列问题
3．1制备果泥：用 榨汁机 榨制果泥。在榨制橙子汁时应怎样处理橙皮? 不必去橙皮
3．2在探究不同PH对果胶酶活性的影响时，可以用 0.1%的NaOH溶液和盐酸 调节pH。
3．3在果胶酶处理果泥时，为了是果胶酶能充分地催化反应，如何操作? 用玻璃棒不时搅拌。
4．结果分析与评价
将以下某同学实验数据转换成曲线图。
将实验数据转换成曲线图的方法
①以自变量为横坐标、以因变量为纵坐标建立直角坐标系。
②注明坐标轴名的名称、单位、坐标原点以及曲线名称。
③每个坐标轴上的取值单位要相等。
④将实验数据标在坐标系中，并用各种线型连接起来。
温度℃
10
15
20
25
30
35
40
45
50
果汁量/ml
1
2
4
6
5
4
3
2
1
5
（三）课堂总结、点评
过滤出果汁
记录果汁量
配制果胶酶
制备水果泥
水果泥与果胶酶分别水浴保温
将水果泥和果胶酶混合保温
设计实验方案
动手实验
记录实验数据
得出结论
改变不同的温度后重复上面的实验
（四）实例探究
例1. 水果罐头盖上印有“如发现盖子鼓起，请勿选购”的字样，引起盖子鼓起的最可能原因是（ ）
A、好氧型细菌呼吸，产生CO2和H2O B、酵母菌呼吸，产生CO2和C2H5OH
C、乳酸菌呼吸，产生 CO2和 C3H6O3 D、酵母菌呼吸，产生CO2和 H2O
[解析] 罐头是密封、杀菌的，但不排除有微生物的孢子等存活下来，只有进行无氧呼吸的微生物可以生存；罐头鼓胀是过期后微生物生活产气的结果，乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，无气体产生；酵母菌既可以在有氧条件下生活，也可以在无氧条件下发酵产生酒精和二氧化碳。
[答案] B
例2. 有人测定了A、B、C、D四种植物体内多种酶的活性与温度的关系，结果如下图所示。
根据图中的信息，你认为在25摄氏度条件下，竞争能力最强的生物和对温度适应范围最广的生物分别是（ ）
A B和D B B和C C B和A D A和C
催 C D
化 100 A B
效
率 50
（ %）
0 5 10 15 20 25 30 35 40
[解析] 酶活性具有一定的温度范围和适宜温度，温度过高酶会失活，低温对酶活性抑制；在一定温度下，最适宜该温度的酶活性最强，该生物生活的也最好，竞争力就强；酶有活性的范围最大，生物的生存温度范围就越广。
[答案] A
☆综合应用
例3.实验研究pH对酶活性的影响，准备5支含有等量胃蛋白酶溶液但pH各不相同的试管，每支试管加1块1 cm3的正方体凝固蛋白块，试管均置于25 ℃室温条件下，将各试管蛋白块消失的时间记录于下表：
酶溶液的pH
蛋白块消失的时间（min）
1
2
3
4
5
13
9
11
45
>60
（1）酶活性最强时的pH是_________。
5
（2）蛋白块消失的时间与酶活性强弱的关系是_________。
（3）请以2种方法改进实验，使实验在更短的时间内完成。
（4）在人体消化道中，能分泌本实验中酶的部位是_________。
（5）为确认蛋白块的消失是由于酶的作用，还应对实验进行什么设计
[解析] 在其他条件相同情况下，利用酶的特性知识和有关生物学知识，设计一定的浓度梯度进行对照，观察酶分解蛋白块的时间，判断蛋白酶的适宜pH值。既考查了基本知识，又能提高实验探究的能力
[答案]
（1）2
（2）酶活性越大，蛋白质分解越快，蛋白块消失的时间越短
（3）方法Ⅰ：将题给温度由25℃提高至大约37℃。方法Ⅱ：将原题中正方体蛋白块处理得更小（如切成0.5×0.5×0.5=0.125 cm3)，这相当于消化道内进行的物理性消化
（4）胃（答小肠不给分，因pH与题意不符）
（5）另增加一个试管，放入等量的蛋白块并将pH调得适当，但不加酶溶液
（五）巩固练习
1．同一个体内的各类活细胞所含的酶
A．种类有差异，数量相同 B．种类有差异，数量不同
C．种类无差异，数量相同 D．种类无差异，数量不同
2．果子酒放久了易产生沉淀，只要加入少量蛋白酶就可使沉淀消失，而加入其他酶则无济于事，这说明
A．酶具有专一性 B．酶的成分是蛋白质
C．酶的活性受环境影响 D．该沉淀的是氨基酸
3．下列说法不正确的是
A．酸碱度和温度是通过影响酶来影响果汁产量的 B．酶的数量越多，果汁产量越多
C．酶的催化反应时间能够影响果汁的产量 D．苹果泥的数量也能够影响果汁的产量
4．活细胞内合成酶的原料是
A．脂肪酸 B．氨基酸 C．核苷酸 D．氨基酸和核苷酸
5．下列可表示酶反应速度的是
A．单位时间内反应物的减少量 B．单位体积内产物的增加量
C．单位时间内产物的增加量 D．单位时间、单位体积内反应物的减少量
6．下列不能产生果胶酶的是
A．植物 B．霉菌 C．酵母菌 D．放线菌
7．下列不属于果胶酶的是
A．多聚半乳糖醛酸酶 B．果胶分解酶 C．果胶酯酶 D．半乳糖醛酸酶
8．下列不能影响酶活性的是
A．温度 B．pH C．酶的抑制剂 D．酶的数量
9．下列能影响酶的活性，但不会使酶的分子结构遭到破坏的是
A．低温 B．高温 C．过酸 D．过碱
10．下列不是影响果汁产量的是
A．pH B．温度 C．酶的数量 D．苹果的能用量
答案：1．B 2．A 3．B 4．B 5．D 6．D 7．D 8．D 9．A 10．C．
七、【课余作业】
1．为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？
5
2．在探究温度或pH的影响时，是否需要设置对照？如果需要，又应该如何设置？为什么？
八、【教学体会】
教师在教学过程中,可以以本地某种水果的生产、储存、加工和运输为素材，让学生做一个简单的估算，从而认识到果汁加工的经济效益。例如，可以让学生计算生产一升苹果汁大约需要多少斤苹果，苹果与苹果汁的价格相差多少；等等。此外，教师还可以联系学生已有的关于酶的知识，引导学生认识果胶酶的特性及其作用。
九、【资料袋】
果汁的营养
果汁的营养比水果的营养少多了，果汁根本就是没有营养的。
人们喝果汁大多是因为觉得有营养，而且好喝。许多人认为果汁可以代替水果，喝果汁可以补充水果中的营养成分(例如维生素C)，特别是应该给不爱吃水果的孩子多喝一些，甚至完全取代饮用水。
果汁不能代替水果 。老人和小孩适量少喝点果汁可以助消化、润肠道，补充膳食中营养成分的不足。 年人如果不能保证合理膳食，通过喝果汁适量补充一些营养，也算是一种不错的方法。还有些人不爱喝白开水，有香甜味道的果汁能使他们的饮水量增加，保证了身体对水分的需要，的确也是一件好事。
果汁中保留有水果中相当一部分营养成分，例如维生素、矿物质、糖分和膳食纤维中的果胶等，口感也优于普通白开水。比起水和碳酸饮料来说，果汁的确有相当的优势。但是大部分果汁之所以“好喝”，是因为加入了糖、甜味剂、酸味料、香料等成分调味后的结果。
需要提醒大家的是：果汁的营养和水果有相当大的差距，千万不要把两者混为一谈，果汁不能完全代替水果。首先，果汁里基本不含水果中的纤维素；第二，捣碎和压榨的过程使水果中的某些易氧化的维生素被破坏掉了；第三，水果中某种营养成分(例如纤维素)的缺失会对整体营养作用产生不利的影响；第四，在果汁生产的过程中有一些添加物是必然要影响到果汁的营养质量的，像甜味剂、防腐剂、使果汁清亮的凝固剂、防止果汁变色的添加剂等；第五，加热的灭菌方法也会使水果的营养成分受损。因此，对于能够食用新鲜水果的人来说，整个的水果永远是营养学上最好的选择。
5
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