課題1果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用

［學習目標］1.了解果膠酶的作用及獲取方法。2.學會檢測果膠酶的活性。3.探究溫度

和pH對果膠酶活性的影響以及果膠酶的最適用量。

知識點一果膠酶的作用、影響酶活性的因素與酶的用量

^<0知識梳理

1.果膠與果膠酶

(1)果膠

①成分：由01半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物。

②特點：不溶于02永。

③作用：是植物03細胞壁以及胞間層的主要組成成分之一。

④對果汁加工的影響：果膠不僅會影響水果的03出汁率,還會使果汁變四渾濁。

(2)果膠酶：分解果膠的一類酶的總稱。

①包括：03多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、01果膠酯酶等。

②作用：a.瓦解植物的細胞壁及胞間層，使榨取果汁變得更容易；

b.把果膠分解為可溶性的03半乳糖醛酸,使渾濁的果汁變得澄清。

③來源：C9植物、ED霉菌、口酵母菌和1細菌均能產(chǎn)生果膠酶。由丁霉菌發(fā)酵生產(chǎn)的果

膠酶是食品加工業(yè)中使用量最大的酶制劑之一，被廣泛地應用于果汁加工業(yè)。

2.酶的活性與影響酶活性的因素

(1)酶的活性

①概念：酶催化一定QJ化學反應的能力。

②酶活性的高低的表示方法：在一定條件下，酶所催化的某一化學反應的02反應速度。

③酶反應速度的表示方法：單位時間內(nèi)、單位體積中03反應物的減少量或03產(chǎn)物的增加

量。

(2)影響酶活性的因素：四溫度、pH和05酶的抑制劑等。

3.果膠酶的用量

生產(chǎn)果汁時，為了使果膠酶得到充分的利用，節(jié)約成本，需要控制好酶的用量。

?問題思考］

1.果膠酶的合成場所在哪里?

提示：果膠酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，其合成場所為核糖體。

2.微生物體內(nèi)產(chǎn)生的果膠酶的作用是什么？

提示：微生物體內(nèi)產(chǎn)生的果膠酶能夠分解植物細胞壁和胞間層，從而獲得自身需要的營

養(yǎng)物質(zhì)。

②

典題分析

題型一正確理解果膠酶和纖維素酶的異同點

［例1］下列關于果膠酶的敘述正確的是()

①纖維素酶和果膠酶也可以分解細菌細胞壁②果膠酶能將果膠分解成半乳糖醛酸③

植物、霉菌、酵母菌和細菌均能產(chǎn)生果膠酶④果膠酶和纖維素酶分別指分解果膠和纖維素

的一種酶⑤纖維素酶和果膠酶可用于去除植物細胞壁⑥組成果膠酶的基本單位是氨基酸

和核甘酸

A.①②⑤B.②③⑥

C.③④⑥D(zhuǎn).②③⑤

解題分析細菌細胞壁的成分是肽聚糖，不能被纖維素酶和果膠酶分解，①錯誤；果膠

酶水解果膠的產(chǎn)物是半乳糖醛酸，②正確；植物、霉菌、酵母菌和細菌均能產(chǎn)生果膠酶，③

正確；果膠酶特指分解果膠的一類酶，纖維素酶是分解纖維素的一種復合酶，④錯誤；植物

細胞壁的成分主要為纖維素和果膠，根據(jù)酶的專一性，可用纖維素酶和果膠酶去除植物細胞

壁，⑤正確；果膠酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，其基本單位是氨基酸，⑥錯誤。

答案D

題后歸納

(1)纖維素酶是一種復合酶，而果膠酶是一類酶。一類酶與復合酶不同，一類酶中每一種

酶都能獨立發(fā)揮作用，復合酶則需要各種成分共同協(xié)作完成催化作用。

(2)由于植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，因此可以用纖維素酶和果膠酶去除植物

細胞的細胞壁。由于原核生物的細胞壁的主要成分是肽聚糖，真菌細胞壁的主要成分是幾丁

質(zhì)，因此這兩類生物的細胞壁不能用纖維素酶和果膠酶去除。

知識點二探究溫度和pH對果膠酶活性的影響和果膠酶的用量

知識梳理

1.探究溫度和pH對果膠酶活性的影響

（1）實驗原理

①果膠酶的活性受溫度（或pH）影響，處于他最適溫度（或pH）時,酶的活性最高。

②果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小成C2正比。

（2）實驗過程

攪拌器攪拌制成蘋果泥果膠前水溶液

均分裝人|等量裝人

9支試管9支試管

\/

各取一支分9組分別放入30℃、35℃,40℃、45℃、

50℃,55℃,60℃,65℃,70℃恒溫水箱中恒溫加

熱（或各取一支分9組分別調(diào)整pH為5.0、5.5、

6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0）

待試管內(nèi)溫度（或pH）穩(wěn)定后，將果膠

酶加入幽幽溫度（或pH）的蘋果泥內(nèi)

保持1。min

（3）操作提示

①各實驗組中蘋果泥的用量和果膠酶的用量要嚴格控制，比例05適當且用量相等。

②蘋果泥和果膠酶混合前要進行恒溫(或恒pH)處理，時間不宜太長。

③要嚴格控制各實驗組的四辿、?溫度、操作的程序等。

④在探究不同03血對果膠酶活性的影響時，可以用質(zhì)量分數(shù)為0.1%的NaOH溶液和鹽酸

進行調(diào)節(jié)。原因有二：一是0.1%的NaOH堿性較小，可對pH進行細微調(diào)整；二是Na+并不參

與酶的催化。

⑤在用果膠酶處理果泥時，為了使果膠酶能夠充分地催化反應，應用四玻璃棒不時地攪

拌反應混合物，但不宜國劇烈。

(4)結(jié)果分析

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制出溫度和pH對果膠酶活性影響的曲線圖，最終得到果膠酶的最適溫度

和pH?

①

°最適溫度溫度

圖1

a.最適溫度時，酶的活性最高。

b.低于最適溫度時，隨著溫度的升高，酶的活性逐漸口增強。

c.高于最適溫度后，隨著溫度升高，酶的活性迅速因下降,直至國完全喪失。果膠酶的

最適溫度為45?50℃。

②

圖2

a.在最適pH時，酶的活性最高。

b.低于最適pH時，隨著pH的降低，酶的活性逐漸口隆低，過酸會使酶已變性失活。

c.高于最適pH時，隨著pH的升高，酶活性逐漸EB降低,直到活性口全部喪失。果膠酶

的最適pH范圍為3.0~6.0。

2.探究果膠酶的用量

(1)實驗原理：在一定條件下，隨著酶濃度的增加，過濾到的果汁的體積僅增加；當酶濃

度達到某一數(shù)值后，再增加酶的用量，過濾到的果汁的體積不再改變，這個值就是酶的02最

適用量。

(2)實驗過程

分別稱取純果膠酶1mg、

2mg、3mg',…9mg酉已成制取蘋果泥

網(wǎng)等體積的酶溶液

取回等量分取等量分

別裝入別裝入

9支試管9支試管

\/

將上述試管放入50簫恒溫水浴鍋中平衡內(nèi)外溫度

一段時間后將不同濃度的果膠酶分別與對應試

管的蘋果泥混合后，再放入50曾恒溫水浴鍋中

1

反應約20min

I

過濾果汁，并用量筒測量體積，填入表格

盛有蘋果泥試管123456789

盛有果膠酶試管123456789

果汁量(mL)

(3)操作提示

①在探究酶的用量實驗中，除了酶的用量以外，影響果汁產(chǎn)量的因素還有：回但、03遍

度、03酶催化反應的時間、G3蘋果泥的用量等,這些因素應03相同且田適宜。

②實驗中所用的果膠酶應盡量使用純酶制劑，以免影響對酶用量的估算。

(4)結(jié)果分析

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制出不同果膠酶用量與果汁體積關系的曲線圖(如下圖所示)。

體積

(mL)

0酶的用量

a.如果隨著酶的用量增加，過濾到的果汁的體積也增加，說明口酶的用量不足;當酶的

用量增加到某個值后，再增加酶的用量，過濾到的果汁的體積不再改變，說明酶的用量已經(jīng)因

足夠,那么，這個值就是酶的外最適用量。

b.如果設定的果膠酶的用量梯度無法滿足實驗要求，即出現(xiàn)過高或過低現(xiàn)象，應及時M

調(diào)整梯度范圍。

JJ刁L為什么在混合蘋果泥和果膠酶之前，要將蘋果泥和果膠酶

分裝在不同的試管中恒溫（或恒pH）處理？

提示：目的是保證底物和酶在混合時的溫度（或pH）相同，避免蘋果泥與果膠酶混合時影

響混合物的溫度（或pH）,從而影響果膠酶的活性。

2.在探究溫度或pH的影響時，是否需要設置對照？如果需要，又應該如何設置？為什

么？

提示：需要設置對照實驗。不同的溫度梯度之間或不同的pH梯度之間就可以作為對照，

這種對照稱為相互對照。因為只有對照才能說明酶的最適溫度或pHo

3.當探究溫度對果膠酶活性的影響時，哪些因素是自變量，哪些因素應該保持相同？

提示：溫度是自變量，應控制蘋果泥量、果膠酶的濃度和用量、反應時間和混合物的pH

等所有其他條件相同，只有這樣才能保證只有溫度一個變量對果膠酶的活性產(chǎn)生影響。

4.為什么能夠通過測定濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶活性的高低？

提示：果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì)，小分子物質(zhì)可以通過濾紙，因此蘋果汁體積的

大小反映了果膠酶催化分解果膠的能力。在不同的溫度或pH下，果膠酶的活性越大，過濾到

的蘋果汁的體積就越大。

②

、一*'典題分析

題型二果膠酶相關的探究實驗中有關變量的考查

［例2］探究溫度對果膠酶活性的影響、pH對果膠酶活性的影響、果膠酶的用量三個實

驗中，自變量依次是（）

A.溫度、酶活性、果膠酶用量

B.蘋果泥用量、pH、果膠酶用量

C.反應時間、酶活性、果膠酶用量

D.溫度、pH、果膠酶用量

答案D

［例3］下列有關果膠酶及與果膠酶有關的實驗探究的敘述，正確的是（）

A.探究果膠酶的最適用量時，pH、溫度不影響實驗結(jié)果

B.探究溫度對果膠酶活性的影響時，pH屬于無關變量，各實驗組只要保持一致即可

C.探究不同pH對果膠酶活性的影響時，可以用濃鹽酸進行調(diào)節(jié)

D.可以用相同時間內(nèi)過濾到的果汁體積來確定果膠酶的最適用量

解題分析探究果膠酶的最適用量時，pH、溫度會影響實驗結(jié)果，實驗中要保持pH、溫

度相同且適宜，A錯誤；探究溫度對果膠酶活性的影響時，pH為無關變量，各實驗組要保持

一致且應為最適pH,B錯誤;探究不同pH對果膠酶活性的影響時，可以用質(zhì)量分數(shù)為0.1%

的NaOH溶液和鹽酸進行調(diào)節(jié)，C錯誤；可用相同時間內(nèi)過濾得到的果汁體積來確定果膠酶的

最適用量，D正確。

答案D

題后歸納

實驗探究中的變量控制

實驗名稱

自變量因變量注意事項

（目的）

①底物和晦在混合時

的溫度是相同的

②溫度梯度越小，實

探究溫度對

果汁量驗結(jié)果越精確

果膠酶活溫度

（澄清度）③蘋果泥和果膠酶用

性的影響

量在各個試管應相同

且比例適當

④pH應為最適pH

①溫度應為最適溫度

②pH梯度可用質(zhì)量

探究pH對

果汁量分數(shù)為0.1%的NaOH

果膠酶活pH

（澄清度）和鹽酸調(diào)節(jié)

性的影響

③用玻璃棒攪拌使反

應充分進行

實驗名稱

自變量因變量注意事項

（目的）

①制備革果勻漿后迅

速加熱，使蘋果勻漿

探究果膠果膠酶果汁量

中果膠酶變性

酶的用量的用量（澄清度）

②溫度、pH應為最適

且保持不變

題型三影響酶活性因素的分析

［例4］如圖分別表示溫度、pH與酶活性的關系，下列敘述不正確的是（）

A.曲線①上的b點對應的溫度表示該酶的最適溫度

B.人體內(nèi)胃蛋白酶的活性變化與曲線②相似

C.曲線②③說明不同的酶有不同的最適pH

D.酶活性隨溫度的升高而增強

解題分析分析題圖可知，曲線①上的b點，反應速率最大，說明該點酶活性最高，此

時對應的溫度是該酶的最適溫度，A正確；胃蛋白酶的最適pH是1.5,其活性變化可用曲線

②表示，B正確；曲線②③說明不同的酶有不同的最適pH,C正確；低于最適溫度時，隨溫度

的升高，酶的活性增強，超過最適溫度后，隨溫度的升高酶活性減弱，直至完全喪失，D錯誤。

答案D

題后歸納

溫度和pH都能影響酶的活性，但結(jié)果并不完全相同。低溫使酶的活性受到抑制，但酶的

結(jié)構(gòu)不變，隨著溫度升高，酶的活性會恢復；而高溫、強酸、強堿會破壞酶的空間結(jié)構(gòu)，使

酶不可逆地失活。

課堂小結(jié)

「果膠:植物回細胞壁以及物胞間層的主要組

膠

果成成分之一

果

-和［-包括:網(wǎng)多聚半乳糖醛酸酶、網(wǎng)果膠

膠

酶—果膠_分解酶、蚓果膠酯酶等

酶］作用:分解隨］果膠,瓦解植物的細

果膠

酶在胞壁和胞間層

果汁-表示方法:單位時間內(nèi)、單位體積中反應物

生產(chǎn)酶活—的應］減少量或產(chǎn)物的網(wǎng)增加量

桂

中的

1-影響因素:溫度、pH、酶的抑制劑等

作用

「探究畫遍度對酶活性的影響

匚設計--探究畫］對對酶活性的影響

-探究囿果膠酶的用量

當堂檢測一一查漏補缺鞏固提升

1.下列關于果膠酶作用的敘述錯誤的是（）

A.分解果膠，從而瓦解水果細胞的細胞壁和胞間層

B.可將果膠分解成半乳糖醛酸，使水果汁變澄清

C.分解水果細胞壁中的纖維素和果膠以及細胞間質(zhì)

D.果膠酶是一種催化劑，可以改變化學反應的速度

答案C

解析果膠酶能夠分解果膠，將果膠分解成半乳糖醛酸，瓦解植物細胞的細胞壁及胞間

層，使榨取果汁更容易，使果汁變澄清，A、B正確；果膠酶不能分解纖維素，C錯誤；果膠

酶是一種催化劑，可以改變化學反應的速度，D正確。

2.在“探究pH對酶活性的影響”的實驗中，不正確的是（）

A.自變量是pH

B.控制不變的量有溫度、底物濃度、酶濃度、反應時間等

C.可以通過測定濾出的果汁的體積來判斷果膠酶的最適pH

D.pH過低時，果膠酶活性變小，但是不會失活

答案D

解析在探究pH對酶活性的影響的實驗中，自變量是pH,A正確；設計實驗要遵循單一

變量原則，嚴格控制無關變量，此實驗中的無關變量有溫度、底物濃度、酶濃度、反應時間

等，無關變量應相同且適宜，B正確；可以根據(jù)相同時間內(nèi)濾出果汁的體積來判斷果膠酶的最

適pH,C正確；如果pH過低，可引起蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，從而使果膠酶喪失活性，D錯誤。

3.關于探究果膠酶最適用量的實驗，下列有關敘述不正確的是（）

A.各組需加入等量不同濃度的果膠酶溶液

B.要保證各組適宜并相同的pH和溫度等條件

C.需要檢測不同反應時間條件下的生成物量

D.幾組實驗之間可形成相互對照，不需單設空白對照

答案C

解析根據(jù)題干可知，本實驗的自變量是不同濃度的果膠酶溶液，所以需要設計多個實

驗組形成相互對照，不需單設空白對照，D正確；每組加入等量的不同濃度的果膠酶溶液，其

他無關變量（溫度、pH等）都保持相同且適宜，A、B正確；反應時間是無關變量，各組保持適

宜且一致，C錯誤。

4.下圖表示酶活性與溫度的關系。下列敘述正確的是（）

酶

活

性

A.當反應溫度由為調(diào)到最適溫度時，酶活性下降

B.當反應溫度由心調(diào)到最適溫度時，酶活性上升

C.酶活性在G時比。高，故友時更適合酶的保存

D.酶活性在心時比友低，表明心時酶的空間結(jié)構(gòu)破壞更嚴重

答案B

解析酶的作用條件比較溫和，在最適溫度時，酶的活性最高，溫度偏低或偏高，酶的

活性都會明顯降低。當反應溫度由△調(diào)到最適溫度時，酶活性升高，B正確；友時，酶的空間

結(jié)構(gòu)可能遭到破壞，調(diào)至最適溫度時，酶活性上升或不變，A錯誤；低溫更適合酶的保存，低

溫心相比于友更適合酶的保存，C錯誤；酶在最適溫度以下，活性低，但空間結(jié)構(gòu)并沒有被

破壞，在適宜的溫度下活性可以恢復，D錯誤。

5.工業(yè)生產(chǎn)果汁時，常常利用果膠酶破除果肉細胞壁以提高出汁率，為探究溫度對果膠

酶活性的影響，某學生設計了如下實驗：

①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）o

②將步驟①處理后的果膠酶和蘋果泥混合，再