果胶酶在果汁生产中的作用

（一）酶的基础知识1、酶的概念酶是活细胞所产生的具有生物催化作用的一类特殊的有机物绝大多数是蛋白质，少数是RNA2、酶的本质3、酶的功能催化各种化学反应一、基础知识高效性：酶的催化效率是无要催化剂的107～1013倍专一性：一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应需要适宜的条件：适宜的温度、适宜的PH值4、酶的特性（二）果胶酶的作用1、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2、果胶对果汁制作的影响：3、果胶酶：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：果胶酶果胶半乳糖醛酸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。②提高水果的出汁率，并使果汁变得澄清影响果汁的出汁率，还会使果汁浑浊（三）酶的活性与影响酶活性的因素：1、酶的活性2、酶催化能力的标准：指酶催化一定化学反应的能力在一定的条件下，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：①温度果胶酶的最适温度为45～500C在较低温度时，随着温度的升高，酶的活性也逐渐提高，达到最适温度时，酶的催化能力最高，但高于最适温度后，酶的催化能力迅速下降，最后完全失去催化能力A、温度对酶的影响B、果胶酶的最适温度C、讨论：高温使酶的活性丧失后，酶的活性可否恢复？为什么？不能恢复，因高温破坏了酶的分子结构，高温对酶造成不可逆的破坏。但低温使酶的活性丧失后，缓慢恢复其温度活性仍可恢复。分别用00C和1000C的温度处理某种酶后，酶都没有活性，但（）AA、经过00C处理的酶活性能够恢复B、经过1000C处理的酶活性能够恢复C、经过00C处理的酶的空间结构遭破坏D、经过1000C处理的酶被水解成了氨基酸②pH：果胶酶的最适pH范围为3.0～6.0酶的催化能力的发挥有一个最适pH，在低于最适pH时，随着pH的升高，酶的催化能力也相应升高，高于最适pH时，随着pH的升高，酶的活性逐渐下降，pH过高或过低会使蛋白质变性，当蛋白质变性后，酶也就完全丧失了活性A、pH对酶的影响B、果胶酶的最适pH将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量的水混合装入一个容器内，调整pH至2.0，保存于370C的水浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的物质是（）A、淀粉、胃蛋白酶、多肽、水B、唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水C、唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水D、唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水A唾液淀粉酶最适pH＝6.8，其化学本质是蛋白质③酶的抑制剂：Fe3＋、Ca2＋、Zn2＋等金属离子对果胶酶有抑制作用（四）果胶酶的用量1、酶的生产：①提取法：采用各种技术，直接从动物或微生物的细胞或组织中将酶提取出来（在原料充分的地区得以应用）②发酵法：通过微生物发酵来获得人们所需的酶（20世纪50年代以来生产酶的主要方法），例如用曲霉、青霉等微生物发酵生产果胶酶③化学合成法：成本比较高，只能合成已知结构的酶2、控制酶的用量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、果汁的澄清度浴果胶酶的活性大小成正比二、实验设计（一）探究温度对果胶酶活性的影响1、实验原理2、实验操作流程为了果胶酶得到充分的利用，节约成本，需要控制好酶的用量搅拌器搅拌制成苹果泥均分装入9支试管果胶酶水溶液等量9支试管各取一支分9组分别放入300C、350C、400C、450C、500C、550C、600C、650C和700C的恒温水箱中恒温加热试管内温度稳定后，将果胶酶加入相同温度的苹果泥内恒温保持10分钟过滤果汁，用量筒测量果汁的量，填入表格讨论：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？将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，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1．工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出果汁率，为研究温度对果胶酶活性的影响．某学生设计了如下实验：(10分)①将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在10℃水浴中恒温处理10分钟（如图A）温度/℃1020304050607080出汁量/ml813152515121110③将步骤②处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量（如图C）。④在不同温慢条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如下表：②将步骤①处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在10℃水浴中恒温处理10分钟（如图B）。根据上述实验，请分析回答下列问题：（1）果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中________的水解。（2）实验结果表明，当温度为________时果汁量最多，此时果胶酶的活性________。当温度再升高时，果汁量降低，说明，________。（3）实验步骤①的目的是：________。果胶40℃最高温度升高，降低了酶的活性使得酶与果泥处于同一温度条件下（二）探究pH对果胶酶活性的影响果胶酶的活性受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。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比搅拌器搅拌制成苹果泥均分装入9支试管果胶酶水溶液等量9支试管1、实验原理2、实验操作流程将分别装有苹果泥和果胶酶的试管在恒温水箱中恒温加热保持恒温一段时间过滤果汁，用量筒测量果汁的量，填入表格，确定最适pH将苹果泥和果胶酶分别加入9组试管中（选取的pH梯度：5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0）想一想，为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？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。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？需要设置对照实验，不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间就可以作为对照，这种对照称为相互对照。（6分）果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。果胶酶能够分解果胶，从而分解植物的细胞壁及胞间层。在果汁生产中应用果胶酶可以提高果汁的澄清度。下面是师大附中某研究性学习小组同学在“探究果胶酶催化果胶水解的适宜pH”的课题过程中遇到的问题。（1）本课题实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥（假定pH的改变对苹果泥成分无影响），试管中分别注入果胶酶溶液、编号、编组”之后，有下面两种操作：方法一：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合，再把混合液的pH分别调至4、5、6……10。方法二：将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥的pH分别调到4、5、6……10，再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合请问哪一种方法更为科学：，并说明理由：方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始达到实验预设的pH（或“方法一的操作会在达到预定pH之前就发生了酶的催化反应”）方法二（2）实验步骤中有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使以减少实验误差酶和反应物（果胶）充分地接触（3）如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，当横坐标表示pH，纵坐标表示，该实验操作和记录是比较切实可行的。根据你对酶特性的了解，在下图中选择一个最可能是实验结果的曲线图：。若实验所获得的最适宜pH=m，请你在所选的曲线图中标出“m”点的位置。果胶分解速率甲（“m”点的位置如右图所示，m点标在曲线上的不给分）(三)探究果胶酶的用量1、实验原理2、实验操作（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。在一定的条件下，随着酶浓度的增加，果汁的体积增加；当酶浓度达到某一数值后，在增加酶的用量，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1～9。（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。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？