高中生物选修一
果胶酶在果汁生产中的作用
[学习目标]
1.简述果胶酶作用。 2.检测果胶酶活性。
3.探究温度和pH对果胶酶活性影响以及果胶酶的最适用量。 4.搜集有关果胶酶应用的资料。 [重点和难点]
重点:温度和pH对果胶酶活性影响。 难点:果胶酶的最适用量。 [学习过程]
一、果胶和果胶酶 1.果胶
(1)成分: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。
(3)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,还会使果汁浑浊。 2.果胶酶
(1)组成: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。 (2)作用:分解果胶,瓦解植物的细胞壁及胞间层,使榨取果汁变得更加容易;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。 二、酶的活性及影响酶活性的因素 1.酶的活性
(1)含义:指酶催化一定化学反应的能力。
(2)表示方法: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。 2.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。 3.影响酶活性的因素:温度、pH和酶的抑制剂等。 三、探究温度和pH对酶活性的影响及果胶酶的用量 1.探究温度和pH对酶活性的影响 (1)探究思路:
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。
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(2)判断果胶酶活性高低的方法:
①通过测定单位时间内产生的苹果汁的体积来判断。获得的苹果汁越多,说明果胶酶的活性越高。
②通过比较果汁的澄清度来判断果胶酶的活性。果汁越澄清,表明果胶酶的活性越高。 2.探究果胶酶的用量 (1)探究思路:
①如果随着酶的用量增加,过滤到的果汁的体积也增加,说明酶的用量不足。
②如果当酶的用量增加到某个值后,再增加酶的用量,过滤到的果汁的体积不再改变,说明酶的用量已经足够。 (2)影响因素:
该实验的自变量是酶的用量,除此之外,影响果汁产量的因素还有pH、温度、酶催化反应的时间、苹果泥的用量等。
核心要点(一)| 果胶酶及影响酶活性的因素 1.果胶酶与纤维素酶的比较
[名师点拨] 关于果胶酶和纤维素酶的三点提醒
(1)纤维素酶是一种复合酶,而果胶酶是一类酶。一类酶与复合酶不同,一类酶中每一种酶都能独立发挥作用,复合酶则需要各种成分共同协作完成催化作用。
(2)由于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)由于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,因此这两类生物的细胞壁不能用纤维素酶和果胶酶去除。 2.酶活性的影响因素
(1)温度:低于最适温度时,随着温度的升高,酶的活性逐渐增强;高于最适温度后,随着温度升高,酶的活性迅速下降,直至完全丧失活性。果胶酶的最适温度为45~50 ℃。如图1所示:
(2)pH:在低于最适pH时,随着pH的升高,酶的活性逐渐增强;高于最适pH时,随着pH的升高,酶的活性逐渐下降,直至完全丧失活性。果胶酶的最适pH范围为3.0~6.0。如
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高中生物选修一 图2所示:
(3)酶的激活剂和抑制剂:能提高酶活性的物质叫激活剂,多为离子或简单有机化合物;加入酶的激活剂可以提高酶的活性,如NaCl可以提高果胶酶的活性。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发生变化,引起酶活性下降,甚至失活,能引起这种抑制作用的物质称为酶的抑制剂。如Fe3、Ca2、Zn2等金属离子对果胶酶有抑制作用。 核心要点(二)| 探究温度和pH对酶活性的影响及果胶酶用量的实验设计 1.探究温度和pH对酶活性的影响
(1)实验原理:果胶酶的活性受温度或pH的影响,处于最适温度或pH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呈正相关。 (2)操作步骤:
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(3)结果分析:
根据实验数据绘制出温度和pH对果胶酶活性影响的曲线图,最终得到果胶酶的最适温度和pH。
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