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-1-第三章酶的应用技术实践-2-第一节酶的制备和应用-3-第一节酶的制备和应用首页JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习情境导入课程目标我国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。水果的加工技术,不仅可以缓解产销矛盾,而且能够提高产品的附加值,水果的加工包括制作果汁、果干、果粉和果酒等。果胶酶在果汁加工过程中有什么作用呢?1.能制备果胶酶。2.检测果胶酶的活力。3.了解果胶酶在果汁加工中的作用。4.能探究加酶洗衣粉中的酶制剂在洗涤中的作用。-4-第一节酶的制备和应用JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习首页一二一、酶的性质和酶活力1.酶的性质酶是两性电解质,能在电场中移动;酶的水溶液具有亲水胶体的性质,不能通过半透膜;酶分子易受一些物理因素(如高温、紫外线等)和化学因素(如酸、碱、有机溶剂等)的作用而变性,从而丧失活力。2.酶活力酶活力也称为酶活性,是指酶在催化一定的化学反应时表现出来的能力,通常用酶促反应的速率,即酶促反应过程中单位时间内底物的减少量或产物的生成量来表示,其国际单位为IU。温故知新酶的本质和特性是什么?提示:酶大多数是蛋白质,少数是RNA;酶具有高效性、特异性、酶的催化需要适宜的温度和pH。三四五-5-第一节酶的制备和应用JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习首页二、果胶与果胶酶果胶是存在于所有高等植物细胞壁和细胞间隙中的一种结构多糖,与植物组织中的纤维素、半纤维素、木质素以及蛋白质、无机盐离子等相互交联,使细胞组织结构坚固。果胶酶是一个多酶复合体系,是所有能够分解果胶的酶的总称。果胶酶能分解果胶,促进植物组织的分解,降低细胞内容物的黏度。在果蔬汁加工中,果胶酶能提高果蔬汁的出汁率,增加饮料产量。果胶酶作用于果蔬汁时,除降低黏度外,还可使果蔬汁澄清,保留果蔬汁中的营养成分。一二三四五-6-第一节酶的制备和应用JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习首页三、酶制剂酶制剂的种类很多,用途非常广泛。例如,α淀粉酶可以迅速水解淀粉分子链中的α1,4葡萄糖苷键,可用于面包、馒头等食品加工;蛋白酶能把蛋白质水解成蛋白胨、多肽和氨基酸等,降低蛋白质的分子量,从而提高其溶解性、乳化性和起泡性,以改善食品的营养价值;纤维素酶适用于水果和蔬菜的果桨或果渣的处理,与果胶酶和半纤维素酶具有协同作用,能够破坏植物细胞壁,促进细胞内有效物质的释放,适用于植物提取物的生产;脂肪酶是能将脂肪水解为脂肪酸、甘油二脂、甘油单酯和甘油的水解酶类,可应用于面粉加工、酒类酿造、食品增香、饲料添加剂以及洗涤剂等领域。一二三四五-7-第一节酶的制备和应用JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习首页四、制备果胶酶并观察其作用1.酶活力的高低会受温度、pH、激活剂等多种因素的影响。酶的提取一般选择在低温和适合的pH下进行,有时还要加入酶的激活剂以提高酶活力。例如,从植物材料中提取或保存果胶酶就是在低温、偏酸性的提取液和NaCl用作激活剂的条件下进行的。2.果胶在植物的细胞或组织间起黏合作用,新鲜苹果汁由于含果胶而浑浊。如果用果胶酶将其中的果胶分解,会引起细胞之间的离散,苹果汁就会变得澄清。一二三四五-8-第一节酶的制备和应用JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习首页五、探究洗衣粉中的酶在洗涤中的作用除了蛋白酶、脂肪酶,洗涤剂中还会添加各种酶类,如淀粉酶和纤维素酶等。蛋白酶是洗涤剂中最常用的一类酶制剂,它能将蛋白质分解成可溶性的多肽,因而对血渍、奶渍等蛋白质类污垢的去除特别有效。在人们衣物上的污垢中,脂肪类污垢所占的比例往往较大。因此,在洗涤剂中添加适量的脂肪酶,可以极大地提高洗涤剂的去污效果。衣物上也常有淀粉类污垢,如土豆泥、粥等,含有淀粉酶的加酶洗衣粉对去除这类污垢效果良好。淀粉酶可将淀粉水解成糊精、麦芽糖等。纤维素酶也被广泛地应用于洗涤剂。它虽不能直接去除衣物上的污垢,但能使纤维的结构变得蓬松,从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗涤剂充分接触,使洗涤剂的去污效果更好。一二三四五-9-第一节酶的制备和应用JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习首页探究思考一般加酶洗衣粉外包装上印有以下说明:注意切勿用于丝质及羊毛衣料,用后须彻底清洗双手。为什么要注明这些问题?提示:加酶洗衣粉含有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶等制剂,可分解蛋白质类、脂肪类、淀粉类等污垢。丝质、羊毛衣料及人的双手皮肤的成分主要是蛋白质,如果用加酶洗衣粉,其中的蛋白酶可将蛋白质分解成多肽,这样对衣料和人的双手都有损伤。一二三四五-10-第一节酶的制备和应用ZHONGDIANNANDIAN重点难点JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习首页探究点一探究点二影响酶活力的因素●问题导引●回忆教材必修1《分子与细胞》中学过的关于酶的知识,影响酶活性的主要因素有哪些?提示:温度和pH。在最适宜的温度和pH条件下,酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低,酶活性都会明显降低。过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。探究点三探究点四-11-第一节酶的制备和应用ZHONGDIANNANDIAN重点难点JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习首页探究点一探究点二●名师精讲●1.温度:酶活力随温度的变化而变化的趋势可用下图表示:(1)温度从t1到t时,随着温度的升高,酶活力逐渐增强。(2)温度从t到t2时,随着温度的升高,酶活力逐渐降低。(3)温度达到或高于t2时,酶活力全部丧失,发生不可逆的失活。(4)温度为t3、t4时,酶活力相同。2.pH:每种酶都有一定的最适pH范围。例如,果胶酶最适pH范围为3~4。过酸、过碱都会使酶发生不可逆失活。探究点三探究点四-12-第一节酶的制备和应用ZHONGDIANNANDIAN重点难点JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习首页探究点一探究点二探究点三探究点四3.酶的激活剂:有时加入酶的激活剂可以提高酶活力。例如,NaCl可以提高果胶酶的活力。4.酶的抑制剂:加入酶的抑制剂后可以降低酶活力,甚至使酶失去活力。例如,Fe3+、Cu2+、Zn2+等重金属离子对果胶酶有抑制作用。-13-第一节酶的制备和应用ZHONGDIANNANDIAN重点难点JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习首页探究点一探究点二探究点三探究点四【例题1】下图表示酶活力与温度的关系。下列叙述正确的是()A.当反应温度由t2调到最适温度时,酶活力下降B.当反应温度由t1调到最适温度时,酶活力上升C.酶活力在t2时比t1时高,故t2时更适合酶的保存D.酶活力在t1时比t2时低,表明t1时酶的空间结构破坏更严重解析:在最适温度时,酶的活力最高。温度偏高或偏低,酶活力都会明显降低,而高温破坏了酶的空间结构,即使恢复到最适温度时,其活力也不能恢复。当反应温度由t2调到最适温度时,酶活力不变,故A错误;当反应温度由t1调到最适温度时,酶活力上升,故B正确;温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活,0℃左右的低温虽然使酶的活力明显降低,但能使酶的空间结构保持稳定,在最适温度下酶的活力还可以恢复,故酶适于在低温下保存,故C、D错误。-14-第一节酶的制备和应用ZHONGDIANNANDIAN重点难点JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习首页探究点一探究点二探究点三探究点四答案:B方法点拨低温与高温对酶活力都有影响,低温导致酶活力降低,但酶分子结构不发生改变,随温度升高酶可以恢复活力;而高温导致酶分子结构发生改变,酶活力永久丧失。-15-第一节酶的制备和应用ZHONGDIANNANDIAN重点难点JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习首页探究温度和pH对果胶酶活力的影响及果胶酶的最适用量●问题导引●陈明的果汁加工厂生产的果汁在夏季产量高,澄清度好,但到了冬季出汁率低,果汁浑浊、易发生沉淀。陈明想请你帮助分析解决这个难题,你认为引起上述问题的关键在哪儿?提示:可能是冬季厂房气温低,果胶酶没有达到最适温度,活力降低;若厂房温度正常,也可能是pH不适合或催化反应的时间过短、加入的果胶酶量太少等。探究点一探究点二探究点三探究点四-16-第一节酶的制备和应用ZHONGDIANNANDIAN重点难点JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习首页●名师精讲●1.探究温度对酶活力的影响(1)实验原理:果胶酶活力受温度影响,处于最适温度时,酶活力最高;低于或高于最适温度,酶活力受抑制。即果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活力大小成正比。(2)实验思路:设置一系列温度梯度,从中选出酶活力最高的温度(此步为预实验),然后再以该温度为中心,缩小温度梯度向两个方向各设置温度梯度,进一步确定最适温度范围。探究点一探究点二探究点三探究点四-17-第一节酶的制备和应用ZHONGDIANNANDIAN重点难点JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习首页(3)实验操作流程:搅拌器搅拌制成苹果匀浆液,90℃水浴保温4min后冷却,收集滤液果胶酶水溶液9支试管9支试管↘↙各取一支分9组分别放入30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃和70℃的恒温水浴中恒温加热探究点一探究点二探究点三探究点四-18-第一节酶的制备和应用ZHONGDIANNANDIAN重点难点JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习首页待试管内温度稳定后,将果胶酶加入相同温度的苹果匀浆液保持恒温10min观察苹果匀浆液澄清度变化,将结果填入表格(4)实验结果记录:实验温度30℃35℃40℃45℃50℃55℃60℃65℃70℃澄清时间探究点一探究点二探究点三探究点四-19-第一节酶的制备和应用ZHONGDIANNANDIAN重点难点JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习首页2.探究pH对酶活力的影响(1)实验原理:酶活性受pH的影响,在一定pH下,酶具有最大活力,通常称此pH为最适pH,高于或低于最适pH,酶活力都一定程度地受到抑制,反应速度下降,甚至变性失活。(2)实验思路:设置pH梯度从中选出反应速度最大的pH,进一步缩小pH梯度,确定最适pH。(3)实验操作流程:搅拌器搅拌制成苹果匀浆液,90℃水浴保温4min后冷却,过滤收集滤液果胶酶水溶液9支试管恒温水浴保温9支试管恒温水浴保温↘↙探究点一探究点二探究点三探究点四-20-第一节酶的制备和应用ZHONGDIANNANDIAN重点难点JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习首页将9支试管内苹果泥和果胶酶的pH分别调节为5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0,pH稳定后,将果胶酶加入相同pH的苹果匀浆液内置于恒温水浴中反应一段时间观察苹果匀浆液澄清度变化,将结果填入表格(4)实验结果记录:pH5.05.56.06.57.07.58.08.59.0澄清时间探究点一探究点二探究点三探究点四-21-第一节酶的制备和应用ZHONGDIANNANDIAN重点难点JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习首页3.探究果胶酶的用量(1)实验原理:酶活力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。酶反应速度可用单位时间内、单位体积中底物的减少量或产物的增加量来表示