1、1專題26酶的應用生物（浙江選考專用）2考點酶的應用考點酶的應用基礎知識基礎知識一、果汁中的果膠和果膠酶一、果汁中的果膠和果膠酶1.果膠果膠(1)果膠的成分與存在:果膠是植物細胞壁以及胞間層的主要組成成分之一,它由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯組成。(2)果膠與果汁加工:果膠不僅影響出汁率,還會使果汁渾濁。考點清單32.果膠酶果膠酶(1)來源:黑曲霉、蘋果青霉等。(2)組成:果膠酶并不是特指某一種酶,而是分解果膠的一類酶的總稱,主要包括果膠酶和果膠甲酯酶。(3)作用:將果膠分解成可溶性的分子使出汁率提高,也使渾濁的果汁變得澄清。3.果膠酶的應用果膠酶的應用(1)水果加工業:水果中的果膠經果膠酶水解

2、后,可降低果汁的粘度,有助于壓榨;在葡萄酒釀造中加入果膠酶能起到澄清作用,還可促使葡萄汁中的酒石酸發生沉淀;果膠酶可用于桔子脫囊衣,制造果粉和低糖果凍。4(2)飼料工業:果膠酶與纖維素酶、半纖維素酶等配合,可降解植物細胞壁中的果膠和纖維,促使淀粉、脂類、維生素和蛋白質等釋放出來,從而提高飼料的營養價值;果膠酶可降低飼料的粘度,促進飼料在動物消化道內的消化吸收。二、二、-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測1.固定化酶固定化酶(1)形成:將水溶性的酶用物理或化學的方法固定在某種介質上,使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。(2)特性:與游離酶相比較,穩定性好,與底物

3、和產物容易分離,易于控制,能反復多次使用;便于運輸和貯存,有利于自動化生產。52.固定化酶的制作方法固定化酶的制作方法:由酶的性質和載體特性所決定,主要包括吸附法、共價偶聯法、交聯法和包埋法等。3.-淀粉酶水解作用的檢測淀粉酶水解作用的檢測6重點難點重點難點一、果汁中的果膠和果膠酶一、果汁中的果膠和果膠酶1.探究利用蘋果或山楂勻漿制作果汁的最佳條件的實驗探究利用蘋果或山楂勻漿制作果汁的最佳條件的實驗(1)實驗原理果膠半乳糖醛酸+半乳糖醛酸甲酯。果膠酶的活性受溫度(或pH)的影響,處于最適溫度(或pH)時活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小呈正相關。果膠不溶于乙醇。7第一步制勻

4、漿第二步燒杯A燒杯B5g勻漿5g勻漿10mL黑曲霉提取液10mL水間歇攪拌2030min第三步試管1試管2試管3試管4A燒杯混合物4mLA燒杯混合物4mLB燒杯混合物4mLB燒杯混合物4mL沸水浴不加熱沸水浴不加熱第四步加入95%酒精4mL(2)實驗流程82.影響果汁產量的物質及處理方法影響果汁產量的物質及處理方法(1)影響果汁產量的物質:纖維素和果膠是組成水果的重要物質,這兩種物質的存在使制作果汁時存在兩個問題:一是果肉的出汁率低,制作耗時長;二是榨取的果汁渾濁、粘度高、容易發生沉淀。(2)處理方法酶解法易混易錯易混易錯在蘋果泥和果膠酶混合之前,一定要保證底物和酶達到所要求的溫度或pH條件,

5、以避免混合后條件的變化,確保實驗結果的可靠性。組成本質作用果膠酶和果膠甲酯酶蛋白質催化果膠水解為可溶性半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯9二、二、-淀粉酶的固定化淀粉酶的固定化1.固定化酶固定化酶含義:將水溶性的酶用物理或化學的方法固定在某種介質上,使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。10名稱原理圖示包埋法將酶或微生物細胞均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中化學結合法利用共價鍵、離子鍵使酶分子或細胞相互結合,或將其結合到載體上物理吸附法通過物理吸附作用,把酶或細胞固定在纖維素、瓊脂糖、多孔玻璃或離子交換樹脂等載體上制備固定化酶的主要方法:112.常見固定化方法及其優缺點常見固定化方法及其優缺點方法優點缺

6、點吸附法適用的酶范圍廣,酶活性高酶與載體的結合力較弱,酶容易脫落偶聯法、交聯法結合穩定,適用范圍廣制備條件不夠溫和,酶活性較低包埋法酶活性高,穩定性也較高適用范圍窄12例例1如圖為固定化酶的反應柱示意圖,其中為反應柱,為固定化酶,為分布著小孔的篩板,請據圖回答:(1)關于固定化酶中用到的反應柱,理解正確的是()A.反應物和酶均可自由通過反應柱B.反應物和酶均不能通過反應柱C.反應物能通過,酶不能通過D.反應物不能通過,酶能通過(2)的作用是。(3)制作固定化-淀粉酶常用的方法是。(4)據圖說出反應柱的作用原理:。13解析解析固定化酶就是將水溶性的酶用物理或化學的方法固定在某種介質上(如石英砂)

7、,使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。常用方法有吸附法、共價偶聯法等。答案答案(1)C(2)使酶顆粒無法通過,反應液能自由通過(3)吸附法(4)從反應柱上端注入反應物溶液,使反應物溶液流過反應柱,與固定化酶接觸,得到產物,產物從反應柱下端流出14知能拓展知能拓展直接使用酶和固定化酶的比較直接使用酶固定化酶制作方法化學結合法固定化、物理吸附法固定化是否需要營養物質否否酶的種類一種或多種一種催化反應單一或多種單一反應底物各種物質(大分子、小分子)各種物質(大分子、小分子)缺點對環境條件非常敏感,易失活難回收,成本高,影響產品質量不利于催化一系列酶促反應優點催化效率高、耗能低、低污染既能與反應物接觸

8、,又能與產物分離可以重復利用15方法方法探究酶活性最適條件和用量的實驗設計探究酶活性最適條件和用量的實驗設計1.探究影響果膠酶活性的因素的實驗分析探究影響果膠酶活性的因素的實驗分析(1)實驗原則:遵循單一變量原則、對照原則,嚴格控制變量,盡量減少無關變量的影響。(2)實驗原理:果膠酶活性受溫度、pH或酶抑制劑的影響,在最適溫度或pH時,其活性最高,果肉的出汁率、果汁的澄清度都與果膠酶的活性大小呈正相關。突破方法16實驗名稱(目的)自變量因變量注意事項探究溫度對果膠酶活性的影響溫度果汁量(澄清度)底物和酶在混合時的溫度是相同的溫度梯度越小,實驗結果越精確各個試管中的蘋果泥和果膠酶用量應相同pH應

9、為最適pH探究pH對果膠酶活性的影響pH果汁量(澄清度)溫度應為最適溫度pH梯度可用NaOH和鹽酸調節用玻璃棒攪拌使反應充分進行探究果膠酶的用量果膠酶的用量果汁量(澄清度)制備蘋果勻漿后迅速加熱,使蘋果勻漿中的果膠酶變性溫度、pH應為最適值且保持不變2.三個實驗的變量分析三個實驗的變量分析17例例2果膠是植物細胞細胞壁及胞間層的主要組成成分之一。果膠酶能夠水解果膠,瓦解植物細胞的細胞壁及胞間層。在果汁生產中應用果膠酶可以提高出汁率和澄清度。請你幫助完成以下有關果膠酶和果汁生產的實驗課題。實驗用具和材料:磨漿機、燒杯、試管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、紗布等;蘋果、質量分數為2%的果膠酶溶液、蒸餾

10、水等。.驗證果膠酶在果汁生產中的作用實驗方法及步驟:(1)將蘋果洗凈去皮,用磨漿機制成蘋果泥,加入適量蒸餾水備用。(2)取兩個100mL潔凈的燒杯,編號為1、2,按相應程序進行操作,請把表中未填寫的內容填上。18操作順序項目燒杯12a在燒杯中加入蘋果泥20mL20mLb2mLc注入蒸餾水2mLd在恒溫水浴中保溫,并用玻璃棒不時攪拌10min10min19(3)取出兩個燒杯,同時進行過濾。一定時間后,觀察(或比較)和,并記錄結果。(4)最可能得到的實驗結果及結論:。.探究果膠酶催化果膠水解的最適pH本課題實驗步驟中,在進行果膠酶溶液和蘋果泥的混合并調整pH時有下面兩種操作:方法一:將試管中的果膠

11、酶溶液和燒杯中的蘋果泥相混合,再把混合液的pH分別調至4、5、610。方法二:將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥的pH分別調至4、5、610,再把pH相等的果膠酶溶液和蘋果泥相混合。20(1)請問上述哪一種操作更科學:。說明理由:。(2)如果用曲線圖的方式記錄實驗結果,在現有的條件下,當橫坐標表示pH,縱坐標表示時,實驗的操作和記錄是比較切實可行的。根據你對酶特性的了解,在圖中選擇一個最可能是實驗結果的曲線圖:。21解析解析.該實驗的目的是驗證果膠酶的催化作用。實驗設計遵循對照原則和等量原則。實驗組添加果膠酶溶液,對照組添加等量蒸餾水。實驗因變量為濾出的果汁的體積和澄清度。.該實驗是探究在一

12、定溫度條件下果膠酶催化果膠水解的最適pH。比較方法一和方法二可發現,方法二避免了在達到預設pH之前就發生酶的催化反應。實驗的因變量是果汁的體積和澄清度。實驗結果若用坐標圖表示,可設置縱坐標為果汁體積。在一定范圍內,隨pH增加,果汁體積增大,當pH超過最適值后,隨pH增加,酶活性降低,果汁體積減小。22答案答案.(2)b注入果膠酶溶液(3)濾出的果汁體積果汁澄清度(4)相同時間內,1號燒杯中濾出果汁體積比2號燒杯多,且澄清度高,說明果膠酶對果膠的水解有催化作用.(1)方法二方法二的操作能確保酶的反應環境從一開始便達到實驗的預設pH(2)果汁體積甲232-1下列是有關酶的應用的問題,請分析回答。工

13、業生產果汁時,常常利用果膠酶破除果肉細胞壁來提高出汁率,為研究溫度對果膠酶活性的影響,某學生設計了如下實驗:將果膠酶與蘋果泥分裝于不同試管,在10水浴中恒溫處理10min(如圖A)。將步驟處理后的果膠酶和蘋果泥混合,再次在10水浴中恒溫處理10min(如圖B)。將步驟處理后的混合物過濾,收集濾液,測量果汁量(如圖C)。24在不同溫度條件下重復以上實驗步驟,并記錄果汁量,結果如下表:溫度/1020304050607080果汁量/mL81315251512111025根據上述實驗,請分析回答下列問題:(1)果膠酶能破除細胞壁,是因為果膠酶可以促進細胞壁中果膠的水解,產物是。(2)實驗結果表明,當溫度為左右時,果汁量最多,此時果膠酶的活性。(3)為什么該實驗能夠通過測定過濾出的蘋果汁的體積來判斷果膠酶活性的高低?。26(4)果膠酶作用于一定量的某種物質(底物),保持溫度、pH在最適值,生成物量與反應時間的關系如圖所示,在35min后曲線變成水平是因為。若增加果膠酶濃度,其他條件不變,請在圖中畫出生成物量變化的示