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1、课题背景课题背景我国每年上市的新鲜水果我国每年上市的新鲜水果品种多、数量大。但由于品种多、数量大。但由于收获的季节性强，易造成收获的季节性强，易造成积压滞销，腐烂变质。水积压滞销，腐烂变质。水果的加工技术，（果的加工技术，（制作果制作果汁、果干、果粉和国酒汁、果干、果粉和国酒）可以缓解产销矛盾。可以缓解产销矛盾。本课题将探究：本课题将探究：果胶酶在果汁生产中的应用果胶酶在果汁生产中的应用一一.果肉的出汁率低果肉的出汁率低,耗时长耗时长二榨取的果汁浑浊，黏度高，二榨取的果汁浑浊，黏度高，易发生沉淀易发生沉淀制作果汁要解决两个问题制作果汁要解决两个问题怎样解决？怎样解决？使用使用果胶酶果胶酶基础知
2、识基础知识酶的基础知识酶的基础知识回忆回忆-回答：回答： （1 1）酶的概念）酶的概念 （2 2）酶的化学本质，基本组成单位）酶的化学本质，基本组成单位 （3 3）酶的功能及原因）酶的功能及原因 （4 4）酶的特性）酶的特性1 1、酶的概念、酶的概念基础知识基础知识 酶是酶是活细胞活细胞所产生的具有所产生的具有生物催化生物催化作用作用的一类特殊的的一类特殊的有机物有机物；蛋白质（蛋白质（大大多数）或多数）或RNARNA；基本组成单位：氨基酸或核糖核苷酸基本组成单位：氨基酸或核糖核苷酸酶能酶能降低降低化学反应的活化能，从而化学反应的活化能，从而使反应能够迅速的进行。在各种化使反应能够迅速的进行。
3、在各种化学反应中起学反应中起催化催化作用作用2 2、酶的本质、酶的本质3 3、酶的功能、酶的功能4 4、酶的特性、酶的特性（1 1）高效性）高效性（2 2）专一性）专一性（3 3）需要适宜的条件）需要适宜的条件基础知识基础知识阅读阅读课本课本P42P42的内容，的内容，回答回答以下问题：以下问题： （1 1）细胞壁的组成成分？）细胞壁的组成成分？ （2 2）果胶的单体是什么？）果胶的单体是什么？ （3 3）果胶酶的作用？）果胶酶的作用？1 1、果胶、果胶是植物是植物细胞壁以及胞间层细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，的主要组成成分之一，它是由它是由半乳糖醛酸半乳糖醛酸聚合而成的一种聚合而成的一
4、种高分子化合物高分子化合物，不溶于水。不溶于水。思考：思考： 要破坏植物的细胞壁，你有什么方法？要破坏植物的细胞壁，你有什么方法？ 结果一样吗？结果一样吗？基础知识基础知识（一）果胶酶的作用（一）果胶酶的作用植物细胞壁的结构示意图植物细胞壁的结构示意图基础知识基础知识（一）果胶酶的作用（一）果胶酶的作用2 2、果胶对果汁制作的影响：、果胶对果汁制作的影响：是分解果胶的一类酶的总称，包括是分解果胶的一类酶的总称，包括半乳半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等。等。影响影响果汁的果汁的出汁率出汁率，还会，还会使果汁浑浊使果汁浑浊。基础知识基础知识（一）果胶酶的作用（一）
5、果胶酶的作用3 3、果胶酶：、果胶酶：4 4、果胶酶在果汁制作中的、果胶酶在果汁制作中的作用作用 分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层；提高水果的分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层；提高水果的出汁率出汁率使果胶水解为半乳糖醛酸，并使果汁变得澄清。使果胶水解为半乳糖醛酸，并使果汁变得澄清。1 1、果胶、果胶加加果果胶胶酶酶1 1、酶的活性、酶的活性2 2、酶催化能力高低的衡量标准、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。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在一定的条件下，酶所催化的某一化学反应的反反应速度应速度来表示。来表示。 酶反应速度用单位时间内、
6、单位体积中反应物酶反应速度用单位时间内、单位体积中反应物的的减少量减少量或产物的或产物的增加量增加量来表示。来表示。基础知识基础知识（二）酶的活性与影响酶活性的因素二）酶的活性与影响酶活性的因素3 3、影响酶活性的因素：、影响酶活性的因素：温度温度 pH pH：酶的抑制剂：酶的抑制剂： FeFe3 3、CaCa2 2、ZnZn2 2等金属离等金属离子对果胶酶有抑制作用。子对果胶酶有抑制作用。A A、温度对酶的影响、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，但高于最适温高，达到最适温度时，酶的催
7、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。度后，酶的催化能力迅速下降，最后完全失去催化能力。基础知识基础知识（二）酶的活性与影响酶活性的因素二）酶的活性与影响酶活性的因素3 3、影响酶活性的因素：、影响酶活性的因素：温度温度 pH pH 酶的抑制剂酶的抑制剂B B、果胶酶的最适温度、果胶酶的最适温度果胶酶的最适温度为果胶酶的最适温度为454550500 0C C。C C、讨论：、讨论：高温使酶的活性丧失后，酶的活性可否恢复？高温使酶的活性丧失后，酶的活性可否恢复？为什么？为什么？不能恢复，因高温破坏了酶的分子结构，高温对酶造不能恢复，因高温破坏了酶的分子结构，高
8、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。其温度活性仍可恢复。1 1、分别用、分别用0 00 0C C和和1001000 0C C的温度处理某种酶后，酶都的温度处理某种酶后，酶都没有活性，但（没有活性，但（ ） A A、经过、经过0 00 0C C处理的酶活性能够恢复处理的酶活性能够恢复 B B、经过、经过1001000 0C C处理的酶活性能够恢复处理的酶活性能够恢复 C C、经过、经过0 00 0C C处理的酶的空间结构遭破坏处理的酶的空间结构遭破坏 D D、经过、经过1001000 0C C处理的酶被水
9、解成了氨基酸处理的酶被水解成了氨基酸A A、 pHpH对酶的影响对酶的影响 酶的催化能力的发挥有一个最适酶的催化能力的发挥有一个最适pH pH ，在低于最，在低于最适适pHpH时，随着时，随着pHpH的升高，酶的催化能力也相应升的升高，酶的催化能力也相应升高，高于最适高，高于最适pHpH时，随着时，随着pHpH的升高，酶的活性逐的升高，酶的活性逐渐下降，渐下降，pHpH过高或过低会使蛋白质变性，当蛋白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。质变性后，酶也就完全丧失了活性。基础知识基础知识（二）酶的活性与影响酶活性的因素二）酶的活性与影响酶活性的因素3 3、影响酶活性的因
10、素：、影响酶活性的因素：温度温度 pHpH 酶的抑制剂酶的抑制剂B B、果胶酶的最适、果胶酶的最适pHpH果胶酶的最适果胶酶的最适pHpH范围为范围为3.03.06.06.0。2 2、将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和、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，调整适量的水混合装入一个容器内，调整pHpH至至2.02.0，保，保存于存于37370 0C C的水浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的水浴锅内。过一段时间后，容器内剩余的物质是（的物质是（ ）提示：提示：唾液淀粉酶最适唾液淀粉酶最适pHpH6.86.8，其化学本质是蛋白质，其化学本质是蛋白质基础知识基础知
11、识（二）酶的活性与影响酶活性的因素二）酶的活性与影响酶活性的因素酶的抑制剂：酶的抑制剂： FeFe3 3、CaCa2 2、ZnZn2 2等金属离子对果胶酶有抑制等金属离子对果胶酶有抑制作用。作用。基础知识基础知识（二）酶的活性与影响酶活性的因素二）酶的活性与影响酶活性的因素3 3、影响酶活性的因素：、影响酶活性的因素：温度温度 pH pH 酶的抑制剂酶的抑制剂1 1、酶的生产、酶的生产提取法：提取法：采用各种技术，直接从动物或微生物的细胞或采用各种技术，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）。组织中将酶提取出来（在原料充分的地区得以应用）。发酵法：发酵法：通过
12、微生物发酵来获得人们所需的酶（通过微生物发酵来获得人们所需的酶（2020世世纪纪5050年代以来生产酶的主要方法），如用年代以来生产酶的主要方法），如用曲霉、青霉曲霉、青霉等等微生物发酵生产果胶酶。微生物发酵生产果胶酶。基础知识基础知识（三）果胶酶的用量（三）果胶酶的用量化学合成法：化学合成法： 成本比较高，只能合成已知结构的酶。成本比较高，只能合成已知结构的酶。2 2、控制酶的用量、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。的用量。实验设计的实验设计的2 2个基本原则：个基本原则：1 1、对照原则、对照原则2 2、单
13、一变量原则、单一变量原则实验设计实验设计（1-11-1）探究温度对果胶酶活性的影响）探究温度对果胶酶活性的影响实验设计实验设计（1-11-1）探究温度对果胶酶活性的影响）探究温度对果胶酶活性的影响2 2、实验操作流程、实验操作流程你能设计吗？你能设计吗？ 实验设计实验设计（1-11-1）探究温度对果胶酶活性的影响）探究温度对果胶酶活性的影响思考：思考：1 1、你打算设置多少个温度值？、你打算设置多少个温度值？2 2、你如何得到苹果泥？、你如何得到苹果泥？3 3、你怎样保证在任一温度装置中苹果泥和果胶酶、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至？及混合后温度的一至？4 4、你依
14、据什么来判定果胶酶的活性大小的大小？、你依据什么来判定果胶酶的活性大小的大小？ 设计记录数据的表格设计记录数据的表格 结果分析与评价：结果分析与评价：A A、根据表中数据画曲线图；、根据表中数据画曲线图；P45P45B B、据曲线说明温度是如何影响酶的活性的？、据曲线说明温度是如何影响酶的活性的？温度温度oC303540455055606570果汁果汁量量/ml/ml 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可以保证底物和酶在混合时的温度是相同温度是相同的，避的，避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从免了果泥和果胶酶混
15、合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶活性的问题。而影响果胶酶活性的问题。问问1 1：为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果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？胶酶分装在不同的试管中恒温处理？实验设计实验设计（1-11-1）探究温度对果胶酶活性的影响）探究温度对果胶酶活性的影响工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出果汁率，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：为研究温度对果胶酶活性的影响某学生设计了如下实验：10102020303040405050606070708
16、0808 81313151525251515121211111010将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在1010水浴中恒温处理水浴中恒温处理1010分分钟（如图钟（如图A A）将步骤将步骤处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在1010水浴中恒温水浴中恒温处理处理1010分钟（如图分钟（如图B B）将步骤将步骤处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量( (如图如图C.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实验设
17、计（1-11-1）探究温度对果胶酶活性的影响）探究温度对果胶酶活性的影响使得酶与果泥处于同一温度条件下。使得酶与果泥处于同一温度条件下。实验设计实验设计（1-11-1）探究温度对果胶酶活性的影响）探究温度对果胶酶活性的影响实验设计实验设计 果胶酶的活性受果胶酶的活性受pHpH影响，处于最适影响，处于最适pHpH，酶的活性最高，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。度与果胶酶的活性大小成正比。2 2、实验操作流程、实验操作流程 请你设计。请你设计。 实验设计实验设计（1-21-2）探究）探究p
18、HpH对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响 探探究究pHpH对果胶酶活性的影响，只须将温度梯度改对果胶酶活性的影响，只须将温度梯度改成成pHpH梯度，并选定一个适宜的温度进行水浴加热。反梯度，并选定一个适宜的温度进行水浴加热。反应液中的应液中的pHpH可以通过体积分数为可以通过体积分数为0.1%0.1%的的NaOHNaOH或或HClHCl溶液溶液进行调节进行调节。问问2在探究温度或在探究温度或pH的影响时，是否需要设置对照？如的影响时，是否需要设置对照？如果需要，又应该如何设置？为什么？果需要，又应该如何设置？为什么？实验设计实验设计（1-21-2）探究）探究pHpH对果胶酶活性的影响对果胶酶
19、活性的影响 果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通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。在不同的温度和果胶的能力。在不同的温度和pHpH下，果胶酶的活性越大，下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。苹果汁的体积就越大。4 4想一想想一想: : 为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大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？小来判断果胶酶活性的高低？提示：温度是变量，应控制果泥量、果胶酶的浓度和提示：温度是变量，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、
20、水浴时间和混合物的用量、水浴时间和混合物的pHpH等所有其他条件不变。只有等所有其他条件不变。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。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。间间5 5当探究温度对果胶酶活性的影响时，哪个因素是变当探究温度对果胶酶活性的影响时，哪个因素是变量，哪些因素应该保持不变？量，哪些因素应该保持不变？实验设计实验设计（1-21-2）探究）探究pHpH对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。果胶酶能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。在果汁生够分解果胶，
21、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学习小组同学在“探究果胶酶催化果胶水解的适宜探究果胶酶催化果胶水解的适宜pH”pH”的的课题过程中遇到的问题。课题过程中遇到的问题。 （1 1）本课题实验步骤中，在完成）本课题实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹烧杯中分别加入苹果泥（假定果泥（假定pHpH的改变对苹果泥成分无影响），试管中分别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、编组注入果胶酶溶液、编号、编组”之后，有下面两种操作：之后，有下面两种操作：方法一：将试管中的
22、果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥方法一：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合，再把混合液的相混合，再把混合液的pHpH分别调至分别调至4 4、5 5、6 61010。方法二：将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥的方法二：将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥的pHpH分别调到分别调到4 4、5 5、6 61010，再把，再把pHpH相等的果胶酶溶液和苹相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。果泥相混合。请问哪一种方法更为科学，并说明理由？请问哪一种方法更为科学，并说明理由？实验设计实验设计（1-21-2）探究）探究pHpH对果胶酶活性的影响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？请问哪一种方法更为
23、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始达到实验预设的pHpH（或（或“方法一的操作会在达方法一的操作会在达到预定到预定pHpH之前就发生了酶的催化反应之前就发生了酶的催化反应”）。）。（2 2）实验步骤中有玻璃棒搅拌的操作，其目的是）实验步骤中有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使什么？使什么？ 酶和反应物（果胶）充分地接触以减少实验误差酶和反应物（果胶）充分地接触以减少实验误差实验设计实验设计（1-21-2）探究）探究pHpH对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响 （3 3）如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件）如果用曲
24、线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，当横坐标表示下，当横坐标表示pHpH，纵坐标表示，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了解，在下图中选择一个最可能是实验结果的曲线图：图： 。若实验所获得的最适宜若实验所获得的最适宜pH=mpH=m，请你在所选的曲线图中，请你在所选的曲线图中标出标出“m”m”点的位置。点的位置。果胶分解速率果胶分解速率甲甲实验设计实验设计（1-21-2）探究）探究pHpH对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响若实验所获得的最适宜若实验所获得的最适宜pH
25、=mpH=m，请你在所选的曲线图中标出，请你在所选的曲线图中标出“m”m”点的位置。点的位置。（“m”m”点的位置如右图所示，点的位置如右图所示，mm点标在曲线上的不给分）点标在曲线上的不给分）实验设计实验设计（1-21-2）探究）探究pHpH对果胶酶活性的影响对果胶酶活性的影响 探究果胶酶的用量是建立在探究最适探究果胶酶的用量是建立在探究最适温度和温度和pHpH对果胶酶活性影响的基础之上的。对果胶酶活性影响的基础之上的。此时，研究的变量是此时，研究的变量是 ，其他因素都应其他因素都应 。果胶酶的用量果胶酶的用量保持不变保持不变实验设计实验设计 (1-3)(1-3)探究果胶酶的用量探究果胶酶的用量2 2、实验操作、实验操作 请你设计。请你设计。实验设计实验设计 (2)(2)探究果胶酶的用量探究果胶酶的用量在最适温度和在最适温度和pHpH条件下制作条件下制作1 1升苹果汁，使用多少升苹果汁，使用多少果胶酶最合适？果胶酶最合适？实验设计实验设计 (2)(2)探究果胶酶的用量探究果胶酶的用量