4.1果胶酶在果汁生产中的作用课件谢强.ppt

专题4 酶的研究与应用,课题 1 果胶酶在果汁生产中的应用,课题背景,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，（制作果汁、果干、果粉和国酒）可以缓解产销矛盾。,本课题将探究：果胶酶在果汁生产中的应用,一.果肉的出汁率低,耗时长二榨取的果汁浑浊，黏度高，易发生沉淀,制作果汁要解决两个问题,怎样解决？,使用果胶酶,一、基础知识,(一)酶,1、酶的概念 2、酶的化学本质，基本组成单位 3、酶的功能 4、酶的特性,1、酶的概念,基础知识,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；,蛋白质（大多数）或RNA；基本组成单位：氨基酸或核糖核苷酸,酶能降低化学反应的活化能，从而使反应能够迅速的进行。在各种化学反应中起催化作用,2、酶的本质,3、酶的功能,4、酶的特性,（1）高效性,（2）专一性,（3）需要适宜的条件,基础知识,思考：你还能画出温度和PH值对酶影响的曲线吗？关于酶的三个特性你能举例说明吗？你认为影响酶促反应的因素有哪些？,阅读教材P42的内容，回答以下问题：（1）细胞壁的组成成分？（2）果胶的单体是什么？（3）果胶酶的作用？,1、果胶(1)成分和特点: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。,思考：要破坏植物的细胞壁，你有什么方法？,一、基础知识（二）果胶和果胶酶的作用,(2)果胶对果汁制作的影响：影响果汁的出汁率，还会使果汁浑浊。,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。,2、果胶酶的组成：,3、果胶酶在果汁制作中的作用,分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层；提高水果的出汁率 使果胶水解为半乳糖醛酸，并使果汁变得澄清。,1、果胶酶的来源:植物、霉菌、酵母菌和细菌等,一、基础知识2、果胶酶,1、酶的活性,2、酶催化能力高低的衡量标准,指酶催化一定化学反应的能力。,用在一定的条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。,一、基础知识（三）酶的活性,3、酶反应速度的表示方法和影响因素,(1)表示方法:单位时间单位体积中反应物的减少量或产物的增加量(2)影响因素：底物浓度及用量、酶的浓度及用量、酶活性、,A、温度对酶的影响在较低温度时，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。,基础知识（三）酶的活性,4、影响酶活性的因素：温度 pH 酶的抑制剂,B、果胶酶的最适温度果胶酶的最适温度为45500C。,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。但低温使酶的活性被抑制后，缓慢恢复其温度活性仍可恢复。,例1、分别用00C和1000C的温度处理某种酶后，酶都没有活性，但（）A、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,A,A、pH对酶的影响 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。,基础知识（三）酶的活性,3、影响酶活性的因素：温度 pH 酶的抑制剂,B、果胶酶的最适pH果胶酶的最适pH范围为3.06.0。,例2、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,提示：唾液淀粉酶最适pH6.8，其化学本质是蛋白质,基础知识（三）酶的活性,酶的抑制剂：Fe3、Ca2、Zn2等金属离子对果胶酶有抑制作用。,基础知识（三）酶的活性,3、影响酶活性的因素：温度 pH 酶的抑制剂,你知道这些离子为什么能抑制酶的活性？,1、酶的生产,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）。,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），如用曲霉、青霉等微生物发酵生产果胶酶。,基础知识（四）果胶酶的用量,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,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。,实验设计的2个基本原则：,1、对照原则,2、单一变量原则,实验设计（1-1）探究温度对果胶酶活性的影响,果胶酶的活性受温度影响。处于最适温度时，活性最高。高于或低于此值时活性均下降。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比,1、实验原理,实验设计（1-1）探究温度对果胶酶活性的影响,2、实验操作流程你能设计吗？,实验设计（1-1）探究温度对果胶酶活性的影响,思考：1、你打算设置多少个温度值？2、你如何得到苹果泥？3、你怎样保证在任一温度装置中苹果泥和果胶酶及混合后温度的一致？4、你依据什么来判定果胶酶的活性大小的大小？,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,将分别装有苹果泥和果胶酶的试管9组分别放入300C、350C、400C、450C、500C、550C、600C、650C和700C的恒温水箱中保温,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,设计记录数据的表格 结果分析与评价：A、根据表中数据画曲线图；P45B、据曲线说明温度是如何影响酶的活性的？,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：,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）将步骤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）将步骤处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量(如图C.不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如下表,实验设计（1-1）探究温度对果胶酶活性的影响,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）实验步骤的目的是：_。（4）为什么说果汁体积越大，酶的活性越高？,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。,实验设计（1-1）探究温度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。,1、实验原理,2、实验操作流程 请你设计。,实验设计（1-2）探究pH对果胶酶活性的影响,探究pH对果胶酶活性的影响，只须将温度梯度改成pH梯度，并选定一个适宜的温度进行水浴加热。反应液中的pH可以通过体积分数为0.1%的NaOH或HCl溶液进行调节。,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,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,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）,实验设计,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、610。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、610，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？,实验设计（1-2）探究pH对果胶酶活性的影响,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”）。,（2）实验步骤中有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使什么？,酶和反应物（果胶）充分地接触以减少实验误差,实验设计（1-2）探究pH对果胶酶活性的影响,（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,实验设计（1-2）探究pH对果胶酶活性的影响,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。,（“m”点的位置如右图所示，m点标在曲线上的不给分）,实验设计（1-2）探究pH对果胶酶活性的影响,实验原理,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。,探究果胶酶的用量是建立在探究最适温度和pH对果胶酶活性影响的基础之上的。此时，研究的变量是，其他因素都应。,果胶酶的用量,保持不变,实验设计(1-3)探究果胶酶的用量,2、实验操作 请你设计。,（1）配制不同浓度的果胶酶溶液和制备水果泥；,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19。,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19,（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,实验设计(2)探究果胶酶的用量,一般为50mg/l左右，因为用此浓度处理果汁24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？,实验设计(2)探究果胶酶的用量,