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实验4果汁中的果胶和果胶酶[学考报告]知识内容考试属性考情解读果汁中的果胶和果胶酶加试1.得出制作果汁的最佳条件。2.检测果胶酶的活性，观察果胶酶对果汁形成的作用。3.说明果胶的化学性质及果胶酶的作用原理。4.搜集果胶酶在其他方面应用的资料一、果胶1.组成：由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成的高分子化合物，不溶于水。2.含量：在山楂(山里红)的果实中果胶含量最多。3.作用(1)构成植物细胞壁的主要成分。(2)可结合大量的水分，降低植物组织的分散性，因此起着将植物细胞粘合在一起的作用，是很好的凝固剂，用煮沸的山楂泥可制成山楂糕，就是利用果胶的作用。4.特性：果胶不溶于乙醇，这是鉴别果胶的一种简易方法。二、果胶酶1.化学本质果胶酶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、果胶酯酶等，它的化学本质是蛋白质。2.作用果胶酶和果胶甲酯酶可水解果胶，瓦解植物细胞的细胞壁及胞间层，使榨取果汁更容易，而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，也使得浑浊的果汁变得澄清。三、检测果胶酶活性的实验1.实验材料山楂或苹果，每组10g；黑曲霉提取液或果胶酶溶液、95%的乙醇。2.实验流程(1)利用果胶酶制作果汁的实验步骤第1步：制备水果匀浆。用小刀除去苹果或山楂果实中带种子的部分，切成块后，放入匀浆机中，再加入少量水制成匀浆。第2步：编号。取两个100mL的烧杯，编号为A、B。在A、B烧杯中各加入5g匀浆液。第3步：设置对照实验。向A烧杯中加入10mL黑曲霉的提取液或果胶酶溶液；向B烧杯中加入10mL水，间歇搅拌20～30min。第4步：观察实验现象。比较2组果汁的澄清度高低：A烧杯澄清度高，B烧杯澄清度低。第5步：得出实验结论。果胶酶能水解果胶，提高果汁的澄清度。(2)探究利用果胶酶制作果汁的最佳条件实验步骤第1、2步同上(1)中的第1、2步。第3步：取4支试管，编号1～4。将A烧杯中的混合物放入1号和2号试管中，每管放入4mL；将B烧杯中的混合物放入3号和4号试管中，每管放入4mL。具体处理如下表：组别项目A组B组1号2号3号4号所加的量4mL4mL4mL4mL所含的物质黑曲霉的提取液或果胶酶溶液黑曲霉的提取液或果胶酶溶液水水所做的处理放在沸水浴或酒精灯上加热不加热放在沸水浴或酒精灯上加热不加热检测试剂95%的乙醇95%的乙醇95%的乙醇95%的乙醇实验现象(沉淀的情况)较少最少最多较多实验结论高温破坏果胶酶的活性，不利于制作果汁1．果胶酶在制作果汁中起什么作用？提示：果胶是细胞间的粘连成分，也是果汁中的成分，加入果胶酶可将细胞离析，增加固形物的分散度。此外，还降低了水果匀浆悬液的黏度，有利于过滤掉不溶物，并使果胶分解成半乳糖醛酸。2．果胶酶还可能有什么作用？提示：果胶酶除用于果汁外，还用于果酒澄清，同时也作为洗衣粉的添加剂。加果胶酶的洗衣粉可除去衣服上的果汁、果酱等污垢。3．果胶酶水解果胶的最终产物是什么？要使果汁澄清，应该使用果胶酶和果胶甲酯酶中的哪一种？还是同时使用两种酶？为什么？提示：果胶酶水解果胶的最终产物是半乳糖醛酸。要使果汁澄清，应同时使用果胶酶和果胶甲酯酶。只有同时用两种酶才能将果胶完全水解成半乳糖醛酸，否则不能减少组织的分散性，会降低果汁营养成分，也影响果汁的澄清度。果胶酶的作用特点及影响因素1.果胶酶的本质及特点(1)本质是蛋白质，能被蛋白酶水解掉。(2)特点：具有酶的通性：只改变反应速度，不改变反应的平衡点。2.影响果胶酶活性的因素果胶酶的化学本质为蛋白质，温度、pH和酶的抑制剂等条件均会影响其活性，过酸、过碱、高温等条件都会使其发生不可逆失活，因此果胶酶也是酶家族中的“娇小姐”。果汁生产中，果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小和用量成正比。下面是不同因素对苹果汁的滤出量的影响：3.“果胶”“果胶酶”和“果汁澄清度”的区别及联系“果胶”“果胶酶”和“果汁澄清度”，是三个彼此存在密切关联，但又截然不同的三个概念。我们学习时，应该从三者的因果关系上进行区分、把握(具体见下图)。1．下列关于果胶的叙述，正确的是()A．果胶是细胞壁组成成分中含量最多的物质B．煮沸的山楂泥可制成山楂糕，是由于果胶酶的作用C．果胶只能被果胶酶水解D．植物细胞中若去掉果胶，就会使植物组织变得松散解析：选D。纤维素和果胶是细胞壁的主要成分，其中纤维素含量最多；由于果胶的作用，煮沸的山楂泥可制成山楂糕；果胶可被果胶酶和果胶甲酯酶水解；果胶是细胞间的粘连成分，植物细胞中若去掉果胶，就会使植物组织变得松散，这也正是果胶影响果汁澄清度的原因。2．蒸熟的苹果具有很好的止泻作用，这是因为苹果中果胶的“立场”不太坚定，未经加热的生果胶可软化大便，与膳食纤维共同起着通便的作用，而煮过的果胶则摇身一变，不仅具有吸收细菌和毒素的作用，而且还有收敛、止泻的功效。下列有关果胶的叙述，不正确的是()A．果胶是植物细胞壁的主要成分之一B．酵母菌可产生果胶酶，是因为酵母菌的细胞壁中也含有果胶C．果胶酶能够分解果胶D．果胶影响出汁率解析：选B。果胶是植物细胞壁的组成成分。细菌、真菌等虽然有细胞壁，但其细胞壁中不含果胶成分。检测果胶酶活性的实验1.实验原理(1)果胶酶受温度的影响，处于最适温度，活性最高。(2)果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。2.实验流程(1)在混合苹果泥和果胶酶之前，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。(2)在探究温度或pH的影响时，不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间可以作为相互对照。(3)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。(4)当探究温度对果胶酶活性的影响时，温度是变量，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等条件不变。只有这样才能保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。3.注意事项(1)探究果胶酶的用量是建立在探究最适温度对果胶酶活性影响的基础之上的。此时，研究的变量是果胶酶的用量，其他因素都应保持不变。(2)实验时可以配制不同浓度的果胶酶溶液，也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液，然后使用不同的体积即可。需要注意的是，反应液的pH必须相同，否则将影响实验结果的准确性。(3)果胶酶的最适温度为45～50℃。果胶酶的适宜pH范围为3.0～6.0。Fe3＋、Ca2＋、Zn2＋等金属离子对果胶酶有抑制作用。(4)制作果汁的最佳条件品质最好的果汁应该是：①尽量保留水果中的营养成分。②具有水果的原始口味。③有更多的固形物。④分散程度好，不沉淀，不上浮。⑤有原始的水果色彩。⑥除去所有的机械组织，更易消化。因此，能使更多的水果成分溶解或分散在果汁中的条件就是最佳条件，达到这些条件的方法要温和，且对人体无害。(5)果胶水解酶的种类：除了果胶酶，果胶甲酯酶也能水解果胶。因此，要使果汁澄清，应同时使用果胶酶和果胶甲酯酶。只有这两种酶共同使用，才能使果胶完全降解。(6)榨出的果汁量与果胶酶用量的关系(或反应速率与酶用量的关系)研究果胶酶的用量时，将上述研究温度影响实验的变量改为酶的用量的不同，使温度和pH都控制在最适宜的条件下，反应控制在一定时间内，果泥用量一致。1．下表是某同学探究温度对果胶酶活性的实验结果。该结果不能说明()温度(℃)102030405060果汁量(mL)234565A.温度影响果胶酶的活性B．40℃与60℃时酶的活性相等C．50℃是该酶的最适温度D．若温度从10℃升高到40℃，酶的活性将逐渐增强解析：选C。温度影响酶的活性，果胶酶的最适温度在40～60℃之间，上表不能说明50℃就是最适温度。在低于最适温度时，随温度的升高，酶的活性增强；高于最适温度时，随温度的升高，酶的活性降低。温度对酶活性的影响曲线图是钟罩形的，故40℃与60℃时酶的催化效率相同。2．在原材料有限的情况下，能正确表示相同时间内果胶酶的用量对果汁产量影响的曲线是()解析：选C。在一定的条件下(温度、pH、果泥量、反应时间均相同)，随着酶浓度的增加，果汁的体积增加，当酶浓度达到一定数值后，即使再增加酶的用量，果汁的体积也不再改变。一、选择题1.下列关于果胶的叙述，不正确的是()A．果胶主要存在于植物组织的细胞壁及胞间层中B．果胶由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成C．果胶不溶于水，但能溶解于酒精D．果胶对果汁的澄清度会产生影响解析：选C。果胶既不溶于水，也不溶于酒精，后者正是鉴别果胶的一种简易方法。2.下列关于果胶酶的说法，不正确的是()A．果胶酶的化学本质是蛋白质B．果胶酶并不是唯一能水解果胶的酶C．有些微生物可用于生产果胶酶D．果胶酶是一种能完全水解果胶的酶解析：选D。果胶酶的化学本质为蛋白质；果胶不是只能被果胶酶水解，果胶甲酯酶也能水解果胶，二者共同作用才能使果胶完全降解。由于微生物代谢旺盛，繁殖快，培养方便，因此常被利用进行大规模生产果胶，生产果胶酶的微生物主要是霉菌，如黑曲霉、苹果青霉等。3.在探究温度对果胶酶活性的影响的实验中，下列操作中正确的是()A．将适量的苹果泥与果胶酶混合，放入不同温度下保温B．将适量的苹果泥放在不同温度下保温，再加入果胶酶C．将果胶酶放在不同温度下保温，再加入适量的苹果泥D．将适量的苹果泥和果胶酶分别在不同温度下保温，然后再将酶加入对应温度下的苹果泥中解析：选D。探究温度对果胶酶活性的影响的实验中，要保证底物温度和酶的温度在反应前达到预设的温度。4.探究果胶酶用量的实验中，不正确的是()A．实验时可配制不同浓度的果胶酶溶液B．底物浓度一定时，酶用量越大滤出果汁越多C．本实验应控制在适宜温度和pH条件下D．反应液的pH必须相同解析：选B。底物一定，产物与酶的用量无关。5.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解析：选B。果汁的产量还与果泥的量有关。6.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，应采取的措施是()A．加大苹果泥用量B．加大果胶酶用量C．进一步提高温度D．用玻璃棒不时地搅拌反应混合物解析：选D。通过搅拌使酶与底物充分接触。7.如图表示某研究小组在探究果胶酶的用量时的实验结果。下列有关说法不正确的是()A．在AB段限制反应速率的主要因素是酶的用量B．在BC段限制反应速率的因素可以是温度、pH、底物浓度C．在AC段增加底物浓度，可以明显加快反应速率D．在该实验给定条件下，果胶酶的最佳用量是B点对应的值解析：选C。应从酶的用量和活性、底物的浓度两方面进行分析。由曲线图可以看出，在AB段，随着酶的用量的增大，酶促反应速率加快，说明此阶段限制反应速率的主要因素是酶的用量；此时增加底物浓度，反应速率不会明显加快。在BC段，随着酶的用量的增大，酶促反应速率不再加快，此时底物浓度成为限制反应速率的因素之一，增加底物浓度，反应速率会加快。8.果胶酶是一种生物催化剂，很多因素都会影响该酶的活性，下列叙述中正确的是()A．本实验中沸水浴或酒精灯加热会使果胶酶失去活性，但温度下降后，其活性能再恢复B．实验中间歇搅拌20～30min的目的就是为了让果胶酶与果胶充分接触，增加生成物的量C．实验最后滴加乙醇所依据的原理是：果胶不溶解于乙醇D．实验中选用黑曲霉提取液的原因是：果胶酶只有在生物体内才能发挥催化作用解析：选C。高温使酶失去活性后，酶的空间结构被彻底破坏，即使再降到适宜的温度，其活性还是不能恢复。但是低温却没有破坏酶的空间结构，当温度升高至适宜温度后，其活性仍然能恢复；酶是催化剂，不能改变反应生成物的量。果胶不溶于水和乙醇，在乙醇中沉淀析出；酶虽然是活细胞产生的，但是在任何地方只要温度适宜，它都能发挥催化作用。9.下列说法不正确的是()A．虽然实验的变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的思想方法是不变的B．植物、霉菌、酵母