2019-2020学年高二生物人教版选修一讲义:专题四 课题1 果胶酶在果汁生产中的作用 Word版含答案.pdf
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1、一、果胶与果胶酶一、果胶与果胶酶 1果胶果胶 (1)成分:是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。成分:是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。 (2)特点:不溶于水。特点:不溶于水。 (3)作用:是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一。作用:是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一。 (4)对果汁加工的影响:影响出汁率,且使果汁浑浊。对果汁加工的影响:影响出汁率,且使果汁浑浊。 2果胶酶果胶酶 (1)组成组成 果胶酶不是特指某一种酶,而是分解果胶的一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶酶不是特指某一种酶,而是分解果胶的一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、 果胶分解酶和果胶酯酶等。果胶
2、分解酶和果胶酯酶等。 (2)作用及机理作用及机理(填表填表) 作用作用机理机理 提高水果的出汁率提高水果的出汁率果胶酶能够分解果胶,瓦解植物的细胞壁及胞间层果胶酶能够分解果胶,瓦解植物的细胞壁及胞间层 使果汁变得澄清使果汁变得澄清将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸 二、酶的活性与影响酶活性的因素二、酶的活性与影响酶活性的因素 1酶的活性酶的活性 (1)概念:酶催化一定化学反应的能力。概念:酶催化一定化学反应的能力。 (2)表示方法:酶活性的高低可以用一定条件下,酶所催化的某一化学反应的反应速度表示方法:酶活性的高低可以用一定条件下,酶所催化的某一化学反应的反应速度 来
3、表示。来表示。 2影响酶活性的因素:温度、影响酶活性的因素:温度、pH、酶的抑制剂等。、酶的抑制剂等。 三、探究温度和三、探究温度和 pH 对酶活性的影响对酶活性的影响 课课题题1 果果胶胶酶酶在在果果汁汁生生产产中中的的作作用用 1操作思路操作思路 (1)探究最适探究最适 pH:在一恒定温度下,通过设置:在一恒定温度下,通过设置 pH 梯度来确定。梯度来确定。 (2)探究最适温度:在一恒定的探究最适温度:在一恒定的 pH 下,通过设置温度梯度来确定。下,通过设置温度梯度来确定。 2操作方法操作方法 在不同温度或在不同温度或 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,再将下
4、,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。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判断果胶酶活性高低的方法 (1)测定单位时间内产生果汁的体积。获得的果汁越多,说明果胶酶的活性越高。测定单位时间内产生果汁的体积。获得的果汁越多,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。比较果汁的澄清度。果汁越澄清,表明果胶酶的活性越高。 四、探究果胶酶的用量四、探究果胶酶的用量 阅阅读读教教材材P44 1实验的变量实验的变量 (1)自
5、变量:酶的用量。自变量:酶的用量。 (2)无关变量:无关变量:pH、温度、酶催化反应的时间、苹果泥的用量等。、温度、酶催化反应的时间、苹果泥的用量等。 2判断的方法判断的方法 (1)酶的用量增加,过滤后果汁的体积也增加,说明酶的用量不足。酶的用量增加,过滤后果汁的体积也增加,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。 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。 探究点一探究点一果胶酶的作用及影响果胶酶活性的因素果胶酶的作用及影响果胶酶活性的因素 共研探究共研探究
6、 盛夏时节,酷暑难当,这时饮一杯果汁,不但解渴消暑,还可以让心情舒畅。可是我 们发现,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 盛夏时节,酷暑难当,这时饮一杯果汁,不但解渴消暑,还可以让心情舒畅。可是我 们发现,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 1果胶酶的作用是什么?果胶酶的作用是什么? 2如何检测果胶酶的活性?如何检测果胶酶的活性? 3如何探究温度和如何探究温度和 pH 对果胶酶活性的影响以及果胶 酶的最适用量? 对果胶酶活性的影响以及果胶 酶的最适用量? 4影响果汁产量的因素有哪些?影响果汁产量的因素有哪些? 产中,制作果
7、汁时往往出汁率低、耗时长,而且果汁浑浊、易沉淀,为解决这些问题,人 们常使用果胶酶。 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,为解决这些问题,人 们常使用果胶酶。 1果胶与果胶酶果胶与果胶酶(填表填表) 比较项目比较项目分布分布与果汁生产的关系与果汁生产的关系 果胶果胶植物细胞壁和胞间层的主要成分植物细胞壁和胞间层的主要成分影响出汁率并使果汁浑浊影响出汁率并使果汁浑浊 果胶酶果胶酶植物、霉菌、酵母菌和细菌植物、霉菌、酵母菌和细菌 能分解果胶,从而提高果汁的出汁率和澄能分解果胶,从而提高果汁的出汁率和澄 清度清度 2.酶的活性及其影响因素酶的活性及其影响因素 (1)酶的活性酶
8、的活性 酶活性的概念:酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力。酶活性的概念:酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力。 酶活性高低的衡量标准:酶活性的高低可以用在一定条件下,酶所催化的某一化学 反应的反应速度来表示。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 酶活性高低的衡量标准:酶活性的高低可以用在一定条件下,酶所催化的某一化学 反应的反应速度来表示。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。增加量来表示。 (2)影响酶活性的因素影响酶活性的因素 温度:在一定范围内,随着温度的升高,酶的催化能力增强;达到最适温度时,酶温度:在一定范围内,随着温度的升高,
9、酶的催化能力增强;达到最适温度时,酶 的催化能力最强;高于最适温度后,随着温度的升高,酶的催化能力迅速减弱,最后完全的催化能力最强;高于最适温度后,随着温度的升高,酶的催化能力迅速减弱,最后完全 失去活性。失去活性。(如图如图 1) pH:酶的催化能力的发挥有一个最适:酶的催化能力的发挥有一个最适 pH,在低于最适,在低于最适 pH 时,随着时,随着 pH 的升高,酶 的催化能力也相应升高;高于最适 的升高,酶 的催化能力也相应升高;高于最适 pH 时,随着时,随着 pH 的升高,酶的活性逐渐下降。的升高,酶的活性逐渐下降。pH 过高过高 或过低,酶都会变性失活。或过低,酶都会变性失活。(如图
10、如图 2) 酶的抑制剂:某些物质虽然不能引起酶变性,但能使酶分子中某些必需基团酶的抑制剂:某些物质虽然不能引起酶变性,但能使酶分子中某些必需基团(主要是 酶活性中心上的一些基团 主要是 酶活性中心上的一些基团)发生变化,引起酶活性下降,甚至失活,致使酶促反应速度降低。发生变化,引起酶活性下降,甚至失活,致使酶促反应速度降低。 总结升华总结升华 1果胶酶与纤维素酶的比较果胶酶与纤维素酶的比较 名称名称组成组成作用作用 果胶酶果胶酶 包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解 酶、果胶酯酶等 包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解 酶、果胶酯酶等 将不溶性的果胶分解为可溶性的半 乳糖醛酸 将不溶性的果胶分解为可溶性的
11、半 乳糖醛酸 纤维纤维 素酶素酶 至少包括至少包括 C1酶、酶、CX酶和葡萄糖苷酶酶和葡萄糖苷酶 纤维素纤维二糖葡萄纤维素纤维二糖葡萄 C1酶酶 CX酶酶 葡葡萄萄糖糖苷苷酶酶 糖糖 【易错易混】【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才能完成全部催化作用。果 胶酶是一类酶,一类酶中每一种酶都能独立发挥作用。 纤维素酶是一种复合酶,复合酶需要各种成分共同协作才能完成全部催化作用。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。 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,因此可
12、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。 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。 2果胶酶的应用果胶酶的应用 (1)果胶酶在果汁生产中的应用果胶酶在果汁生产中的应用 水果中的果胶经果胶酶分解后,可降低果汁的黏度,有助于压榨并提高出汁率。水果中的果胶经果胶酶分解后,可降低果汁的黏度,有助于压榨并提高出汁率。 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。 在进行果汁
13、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。 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。 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)其他方面的应用其他方面的应用 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。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。 果胶酶可用于橘子脱囊衣,制造果粉和低糖果冻。果胶酶可用于橘子脱囊衣,制造果粉和低糖果冻。 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
14、使淀粉、脂质、维生素和蛋白质等释放出来,从而提高饲料的营养价值。 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,从而提高饲料的营养价值。 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。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。 3高温、低温、强酸、强碱影响酶活性的机理高温、低温、强酸、强碱影响酶活性的机理 (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。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。 (2)酶的失活只是酶的空间结构的改变, 而氨基酸的种类、 数
15、量、 排列顺序都不发生改变。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。 对点演练对点演练 1下列关于果胶酶的描述,正确的是下列关于果胶酶的描述,正确的是( ) A果胶酶可以分解细胞壁的主要成分纤维素果胶酶可以分解细胞壁的主要成分纤维素 B果胶酶的基本组成单位是半乳糖醛酸果胶酶的基本组成单位是半乳糖醛酸 C果胶酶不特指某种酶,而是分解果胶的一类酶的总称果胶酶不特指某种酶,而是分解果胶的一类酶的总称 D果胶酶的化学本质是果胶酶的化学本质是 RNA 解析:选解析:选 C 酶具有专一性,因此果胶酶只能分解果胶而不能分解纤维素;半乳糖醛 酸是果胶的组成单位;果胶酶
16、是能够分解果胶的一类酶的总称,其化学本质是蛋白质,基 本组成单位是氨基酸。 酶具有专一性,因此果胶酶只能分解果胶而不能分解纤维素;半乳糖醛 酸是果胶的组成单位;果胶酶是能够分解果胶的一类酶的总称,其化学本质是蛋白质,基 本组成单位是氨基酸。 2.如图曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系,下列叙述错 误的是 如图曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系,下列叙述错 误的是( ) A 在 在 b 点之前,果胶酶的活性和温度呈正相关;之后,呈负相关点之前,果胶酶的活性和温度呈正相关;之后,呈负相关 B当温度在当温度在 b时,果胶酶的活性最高,酶的催化作用最高时,果胶酶的活性最高,酶的催化作用最高 C
17、a 点时,果胶酶的活性很低,但随着温度升高,果胶酶的活性可以上升点时,果胶酶的活性很低,但随着温度升高,果胶酶的活性可以上升 Dc 点时,果胶酶的活性也很低,当温度降低时,酶的活性也可以上升点时,果胶酶的活性也很低,当温度降低时,酶的活性也可以上升 解析:选解析:选 D 从图中可以看出,随着温度升高,果胶酶的活性在上升,当达到 从图中可以看出,随着温度升高,果胶酶的活性在上升,当达到 b时, 酶的活性达到最高;随后,随着温度继续上升,酶的活性迅速下降。 时, 酶的活性达到最高;随后,随着温度继续上升,酶的活性迅速下降。a 点和点和 c 点相比,虽然 酶的活性都很低,但是 点相比,虽然 酶的活性
18、都很低,但是 a 点是低温条件,对酶的分子结构无影响,所以随着温度的上升, 其活性也会不断上升,而 点是低温条件,对酶的分子结构无影响,所以随着温度的上升, 其活性也会不断上升,而 c 点是高温条件,当温度过高时会破坏酶的分子结构,使酶的活 性发生不可逆的变化。 点是高温条件,当温度过高时会破坏酶的分子结构,使酶的活 性发生不可逆的变化。 探究点二探究点二探究影响果胶酶催化作用的因素探究影响果胶酶催化作用的因素 共研探究共研探究 果胶酶的活性受温度、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。 等因素的影响,果胶酶的用量也会影
19、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探究温度探究温度(或或 pH)对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响 (1)实验原理实验原理 果胶酶的活性受温度果胶酶的活性受温度(或或 pH)影响。处于最适温度影响。处于最适温度(或或 pH)时,其活性最高,果肉的出汁时,其活性最高,果肉的出汁 率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。 (2)实验变量实验变量 自变量是温度自变量是温度(或或 pH),因变量是果汁的出汁率和澄清度,无关变量是,因变量是果汁的出汁率和澄清度,无关变量是 pH(或温度或温度)、 苹果泥的用量、果胶酶的浓度和用量、反应
20、时间、过滤时间等。苹果泥的用量、果胶酶的浓度和用量、反应时间、过滤时间等。 检测指标:果汁的体积和澄清度。检测指标:果汁的体积和澄清度。 (3)实验流程实验流程 温度温度()303540455055606570 果汁量果汁量(mL) pH56789 果汁量果汁量(mL) (4)注意事项注意事项 在混合苹果泥和果胶酶之前,要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温在混合苹果泥和果胶酶之前,要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温(或相同或相同 pH)处理,目的是保证反应物和酶在混合时的温度处理,目的是保证反应物和酶在混合时的温度(或或 pH)相同,避免苹果泥与果胶酶混合 时影响混合物的温度 相同,
21、避免苹果泥与果胶酶混合 时影响混合物的温度(或或 pH),从而影响果胶酶的活性。,从而影响果胶酶的活性。 在探究温度或在探究温度或 pH 对酶活性的影响时, 需要设置对照实验, 不同的温度梯度之间或不 同的 对酶活性的影响时, 需要设置对照实验, 不同的温度梯度之间或不 同的 pH 梯度之间可以作为对照,这种对照称为相互对照,除自变量梯度之间可以作为对照,这种对照称为相互对照,除自变量(温度或温度或 pH)以外,各 无关变量 以外,各 无关变量(如底物总量、酶量、反应时间等如底物总量、酶量、反应时间等)必须一致。必须一致。 通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶的活性,也可通过比较果汁的澄
22、清 度来判断果胶酶活性的高低。 通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶的活性,也可通过比较果汁的澄清 度来判断果胶酶活性的高低。 在探究不同在探究不同 pH 对果胶酶活性的影响时,可以用体积分数为对果胶酶活性的影响时,可以用体积分数为 0.1%的的 NaOH 溶液和盐 酸进行调节。 溶液和盐 酸进行调节。 在用果胶酶处理果泥时,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,但不宜剧烈。 在用果胶酶处理果泥时,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,但不宜剧烈。 2探究果胶酶的最适用量探究果胶酶的最适用量 (1)实验原理:如果随着酶浓度的增加,过
23、滤得到的果汁的体积也增加,说明酶的用量 不足;当酶的浓度增加到某个值后,再增加酶的用量,过滤得到的果汁的体积不再改变, 说明酶的用量已经足够,那么,这个值就是酶的最适用量。 实验原理:如果随着酶浓度的增加,过滤得到的果汁的体积也增加,说明酶的用量 不足;当酶的浓度增加到某个值后,再增加酶的用量,过滤得到的果汁的体积不再改变, 说明酶的用量已经足够,那么,这个值就是酶的最适用量。 (2)实验中的变量:自变量是果胶酶的用量,因变量是果汁的澄清度和出汁率,无关变实验中的变量: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 量是量是 pH、温度、酶催化反应的时间、苹果泥的用量等。、温度、酶
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