第4課時(shí)酶的研究與應(yīng)用

【目標(biāo)要求】1.理解酶活力測定的一般原理和方法。2.酶在食品制造和洗滌等方面的應(yīng)用。3.

制備和應(yīng)用固相化酶。

考點(diǎn)一果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用

■梳理歸納夯實(shí)必備知識(shí)

1.果股

儕甫)f植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成

分之一；在果汁加工中，會(huì)影響出汁

率并使果汁渾濁

一由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子

化合物

一不溶于水

果膠酶S

2.

延》是分解果膠的一類酶的總稱，包括多

聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠

酯酶等

果膠思純可溶性半乳糖醛酸

3.酶的活性與影響酶活性的因素

(1)酶的活性是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力，其高低用一定條件下酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)

的反應(yīng)速度來表示。

(2)酶的反應(yīng)速度是指單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量。

4.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

(1)探究溫度和pH對(duì)果膠酶活性的影響

①實(shí)驗(yàn)原則：單一變量原則、對(duì)照原則，嚴(yán)格控制變量，盡量減少無關(guān)變量的影響。

②實(shí)驗(yàn)原理：果膠酶的活性受溫度、阻或酶抑制劑和激活劑的影響，在最適溫度或pH時(shí),

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成正比。

③實(shí)驗(yàn)流程

制備果泥

設(shè)置一系列具有梯度的pH或溫度

加入果膠酶反應(yīng)一段時(shí)間

過濾果汁

④分析：該實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度或pH,因變量是酶的活性,檢測因變量是通過測定果汁的體

積或比較澄清度來實(shí)現(xiàn)的。

(2)探究果膠酶的最適用量

①實(shí)驗(yàn)思路：如果隨著酶濃度的增加，過濾得到的果汁體積也增加，說明酶的用量不足;當(dāng)

酶的濃度增加到某個(gè)值后，再增加酶的用量，過濾得到的果汁的體積不再改變,說明酶的用

量已經(jīng)足夠，這個(gè)值就是酶的最適用量。

②實(shí)驗(yàn)流程

配制不同濃度的|.-----------

果膠酶溶液|制備，果泥|

1371t恒前浴?熱

|將果膠酶溶液與一果，混合|

37tt恒溫水浴反應(yīng)20min左右

［過濾果汁，測［果汁量并記錄)

■教材隱性知識(shí)

⑴源于選修1P44“旁欄思考”：在探究溫度或pH對(duì)酶活性的影響時(shí)，需要(填“需要”或

“不需要”)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)。如果需要，如何設(shè)置？不同的溫度梯度之間或不同的pH梯度之

間相互對(duì)照。

(2)源于選修1P44“旁欄思考”：在混合蘋果泥和果膠酶之前，將果泥和果膠酶分裝在不同的

試管中恒溫處理的目的是保證底物和酶在混合時(shí)的溫度是相同的，避免了蘋果泥和果膠酶混

合時(shí)影響混合物的溫度，從而影響果膠酶的活性問題。

【歸納總結(jié)】

1.果膠酶與纖維素酶的比較

名稱組成作用

多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解將不溶性的果膠分解為可溶性的半乳

果膠酶

酶、果膠酯酶等糖醛酸

纖維素者纖維二糖*葡萄糖

纖維素酶C1酶、Cx酶和葡萄糖昔酶

2.果膠酶在果汁生產(chǎn)中作用的相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析

實(shí)驗(yàn)名稱探究溫度對(duì)果膠酶活性探究pH對(duì)果膠酶活性的

探究果膠酶的最適用量

（目的）的影響影響

自變量溫度PH果膠酶的用量

因變量果汁的體積（澄清度）

pH、果泥的用量、果膠溫度、果泥的用量、果膠溫度、pH、果膠的濃度

無關(guān)變量酶的濃度和用量、水浴時(shí)酶的濃度和用量、水浴時(shí)和用量、水浴時(shí)間和過濾

間和過濾時(shí)間等間和過濾時(shí)間等時(shí)間等

①底物和酶在混合時(shí)的

①溫度應(yīng)為最適溫度；①制備蘋果泥后迅速加

溫度是相同的；②蘋果泥

②pH梯度可用NaOH溶熱，使蘋果泥中的果膠酶

注意事項(xiàng)和果膠酶用量在各個(gè)試

液和鹽酸調(diào)節(jié)；③用玻璃變性；②溫度、pH應(yīng)為

管中應(yīng)相同；③pH應(yīng)為

棒攪拌使反應(yīng)充分進(jìn)行最適且保持不變

最適pH

■考向突破

考向果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用

1.某工廠新制了50L蘋果泥，準(zhǔn)備生產(chǎn)果汁，但不知酶的最適用量。為了節(jié)約成本，進(jìn)行

了如下探究實(shí)驗(yàn)：取8只試管編號(hào)1?8,分別加入30mL蘋果泥，保溫一段時(shí)間，然后向各

試管加入不同體積的果膠酶溶液，反應(yīng)一段時(shí)間后過濾并記錄果汁體積，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所

示。下列分析錯(cuò)誤的是（）

編號(hào)12345678

果膠酶溶液體積（mL）12345678

果汁體積（mL）20.621.221.822.42323.423.423.4

（注：果汁體積均不包含酶溶液體積。）

A.8只試管均需要調(diào)節(jié)至相同且適宜的溫度、pH,且反應(yīng)時(shí)間充足

B.本實(shí)驗(yàn)的測量指標(biāo)還可以是蘋果泥反應(yīng)完全時(shí)所需要的時(shí)間

C.在果汁生產(chǎn)中一般還應(yīng)加入纖維素酶來充分瓦解細(xì)胞壁

D.為得到更準(zhǔn)確的最適用量，可以設(shè)置5?6mL范圍內(nèi)不同果膠酶用量梯度實(shí)驗(yàn)來探究

答案A

解析8只試管如果反應(yīng)時(shí)間充足，則各組過濾的果汁體積應(yīng)相同，與表格中測定的結(jié)果不

符合，A錯(cuò)誤。

2.果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成分之一。果膠酶能夠分解果膠，瓦解植物的細(xì)

胞壁及胞間層。請(qǐng)完成以下有關(guān)果膠酶和果汁生產(chǎn)中的問題：

（1）在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以提高和o

（2）某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行了“探究果膠酶催化果膠水解最適pH”的課題研究。本課題的實(shí)驗(yàn)步驟

中，在完成“燒杯中分別加入蘋果泥，試管中分別注入果膠酶溶液、編號(hào)、分組”之后，有

下面兩種操作：

第一種：將試管中果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥相混合，再把混合液的pH分別調(diào)至4、5、

6........10?

第二種：將試管中果膠酶溶液和燒杯中蘋果泥pH分別調(diào)至4、5、6……10,再把pH相等的

果膠酶溶液和蘋果泥相混合。

①請(qǐng)問哪一種操作更科學(xué)？?理由是o

②如果用曲線圖的方式記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在現(xiàn)有的條件下，當(dāng)橫坐標(biāo)表示pH,縱坐標(biāo)表示

時(shí)，實(shí)驗(yàn)的操作和記錄是比較切實(shí)可行的。根據(jù)你對(duì)酶特性的了解，分析

圖中最可能是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖是。若實(shí)驗(yàn)所獲得的最適pH=m請(qǐng)你在所選的

曲線圖中標(biāo)出“機(jī)”點(diǎn)的位置。

答案（1）出汁率澄清度（2）①第二種第二種操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始便達(dá)

到實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)的pH環(huán)境（或第一種操作會(huì)在達(dá)到預(yù)定pH之前就發(fā)生了酶的催化反應(yīng)）②果汁

體積甲如圖所示

解析（2）①探究果膠酶催化果膠分解最適pH實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是分別將果膠酶溶液和蘋果泥調(diào)至

一定的pH,然后把pH相等的這兩種溶液混合，否則，在達(dá)到預(yù)定pH之前就會(huì)發(fā)生酶的催

化反應(yīng)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確?？梢姷诙N操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始便達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)

設(shè)的pH環(huán)境，因此第二種操作更科學(xué)。②本實(shí)驗(yàn)自變量是pH的不同，因變量是果汁體積。

如果用曲線圖的方式記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，則橫坐標(biāo)表示pH,縱坐標(biāo)表示果汁體積。在一定pH范

圍內(nèi)，酶的活性隨著pH的升高而逐漸增強(qiáng)，達(dá)到最適pH后，酶的活性隨pH繼續(xù)升高而逐

漸減弱，過酸或過堿會(huì)使酶永久失活，據(jù)此可推知，圖甲最可能是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。經(jīng)過

圖甲曲線的峰值畫一條與縱坐標(biāo)相平行的線，該線與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)即為Wo

考點(diǎn)二探討加酶洗衣粉的洗滌效果

?梳理歸納夯實(shí)必備知識(shí)

1.加酶洗衣粉：指含酸制劑的洗衣粉。

2.酶制劑的種類與洗滌原理

種類洗滌原理洗滌的物質(zhì)種類

血漬、奶漬及各種食品

蛋白酶蛋白質(zhì)送3小分子的肽+氨基酸

類的蛋白質(zhì)污垢

食品的油漬、人體皮

脂肪酶脂肪型氏甘油+脂肪酸

脂、口紅

來自面條、巧克力等的

淀粉酶淀粉呈曳麥芽糖+葡萄糖

污垢

使纖維的結(jié)構(gòu)變得蓬松，從而使?jié)B入到纖維深處

纖維素酶的塵土和污垢能夠與洗衣粉充分接觸，達(dá)到更好棉紡織品的表面浮毛

的去污效果

【歸納總結(jié)】

1.加酶洗衣粉洗滌效果的探究方法

(1)判斷加酶洗衣粉的洗滌效果

可在洗滌后比較污垢殘留狀況，如已消失、顏色變淺、面積縮小等。

(2)加酶洗衣粉的洗滌效果的探究

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循對(duì)照原則和單一變量原則，如在探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對(duì)衣物污漬的

洗滌效果有何不同時(shí)，以洗衣粉的種類為自變量，其他條件完全一致；同時(shí)，普通洗衣粉處

理污物與加酶洗衣粉處理污物形成對(duì)照。

(3)變量分析

實(shí)驗(yàn)自變量因變量無關(guān)變量

探究普通洗衣粉和加酶洗衣洗衣粉的種類(普通水的用量，污物的量，

粉的洗滌效果和加酶)洗滌實(shí)驗(yàn)用材料的質(zhì)地與

探究不同種類加酶洗衣粉的加酶洗衣粉中酶的效果大小，不同洗衣粉的用

洗滌效果種類量，浸泡時(shí)間，洗滌時(shí)

探究不同溫度對(duì)加酶洗衣粉間等

溫度

洗滌效果的影響

2.探究不同類型加酶洗衣粉的洗滌效果

(1)實(shí)驗(yàn)原理：酶的催化作用具有專一性，復(fù)合酶洗衣粉加入的酶制劑種類較多，與加單一酶

洗衣粉相比，對(duì)各種污漬都有較好的洗滌效果。

(2)實(shí)驗(yàn)變量

①自變量：加酶洗衣粉的種類。

②無關(guān)變量：其他條件相同且適宜(如溫度、pH等)。

(3)實(shí)驗(yàn)步驟

燒杯編號(hào)

步驟

IIIIII

注入自來水500mL500mL500mL

加入物質(zhì)(等量)奶漬布奶漬布奶漬布

控制水溫37℃37℃37℃

加入洗衣粉(等量)蛋白酶洗衣粉復(fù)合酶洗衣粉脂肪酶洗衣粉

用玻璃棒攪拌5min5min5min

觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顏色淺顏色消失顏色淺

延伸應(yīng)用

(1)酶能直接添加到洗衣粉中嗎？為什么？科學(xué)家是如何解決這一難題的？

提示不能，因?yàn)橄匆路壑械谋砻婊钚晕镔|(zhì)會(huì)降低酶的活性。可以通過基因工程生產(chǎn)出能夠

耐酸、耐堿、忍受表面活性劑和較高溫度的酶，用特殊水溶性物質(zhì)將酶層層包裹，與洗衣粉

的其他成分隔離開來，隔離層遇到水后，就會(huì)很快溶解。

(2)為什么說加酶洗衣粉能減少對(duì)環(huán)境的污染？

提示加酶洗衣粉可以降低表面活性劑和三聚磷酸鈉的用量，使洗滌劑朝低磷、無磷的方向

發(fā)展，減少對(duì)環(huán)境的污染。

⑶試解釋為什么加蛋白酶洗衣粉不能用于絲質(zhì)及羊毛衣料？

提示因?yàn)榈鞍酌改苁沟鞍踪|(zhì)水解，而絲質(zhì)及羊毛衣料中含有蛋白質(zhì)，這樣會(huì)損壞衣物。

■考向突破強(qiáng)化關(guān)鍵能力

考向探討加酶洗衣粉的洗滌效果

3.(2022?重慶南開中學(xué)期中)已知血漬的主要成分有蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等，某研發(fā)中心在研制加酶

洗衣粉的過程中，檢測不同濃度的脂肪酶溶液對(duì)血漬中脂質(zhì)類物質(zhì)的去污效果，結(jié)果如圖。

下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()

9o

8o

7O

60

50150250350450550650

酶濃度(mg,100mL-1)

A.為排除溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，需保持各組實(shí)驗(yàn)溫度相同且適宜

B.洗衣粉中的蛋白酶通常會(huì)將添加的脂肪酶迅速分解

C.選用酶濃度為250mg-lOOmL-1的脂肪酶溶液可節(jié)約生產(chǎn)成本

D.洗滌沾染血漬的棉織物時(shí)，添加適量纖維素酶可提高去污效果

答案B

4.某工廠生產(chǎn)了一種加酶洗衣粉，其包裝袋上印有如下說明。

成分：含堿性蛋白酶等。

用法：洗滌前先將衣服浸于洗衣粉水內(nèi)數(shù)小時(shí)，使用溫水效果最佳。

注意：切勿用于絲質(zhì)及羊毛衣料。用后徹底清洗雙手。

請(qǐng)回答下列問題：

(1)相關(guān)部門針對(duì)該洗衣粉設(shè)計(jì)了如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)的目的是

A組B組

洗

衣三三經(jīng)煮沸

粉涂上蛋

溶曉瑩-的洗衣

白膜的'--------

液粉溶液

膠片

適宜溫度

(2)一學(xué)生為探索該洗衣粉中酶催化作用的最適溫度，參考上述(1)的實(shí)驗(yàn)材料及方法進(jìn)行了如

下實(shí)驗(yàn)，并把結(jié)果用曲線圖A,B表示。

催化效率

溫度

45t：75t：45t：

B

①由圖可知，使用該加酶洗衣粉的最適溫度約為

②在0℃和75℃時(shí)，酶的催化效率基本都降為零，但溫度再度回到45℃,后者的催化作用

已不能恢復(fù)，這是因?yàn)?/p>

③該學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中可通過觀察.來判斷酶的催化效

率。

(3)大力推廣使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)，這是因?yàn)閛

答案(1)檢查該洗衣粉是否含蛋白酶(2)①45℃②在75℃時(shí)，酶的空間結(jié)構(gòu)已發(fā)生不可

逆改變(酶己變性)，無法恢復(fù)③膠片上的蛋白膜消失所用時(shí)間的長短(3)酶本身無毒，含

量少，又能被微生物分解，不會(huì)引起富營養(yǎng)化，可減少對(duì)環(huán)境的污染

考點(diǎn)三酵母細(xì)胞的固定化

?梳理歸納夯實(shí)必備知識(shí)

1.固定化技術(shù)

(1)概念：利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間的技術(shù)。細(xì)胞中含有一系列酶，在

細(xì)胞正常生命活動(dòng)過程中，通過代謝產(chǎn)生所需要的代謝產(chǎn)物。

(2)常用的固定化方法

名稱原理圖示

包埋法將酶或細(xì)胞均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中IBffl

利用共價(jià)鍵、離子鍵將酶分子或細(xì)胞相互結(jié)合，或?qū)?/p>

化學(xué)結(jié)合法

其結(jié)合到載體上

通過物質(zhì)吸附作用，把酶或細(xì)胞固定在纖維素、瓊脂

物理吸附法ooooo

糖、多孔玻璃或離子交換樹脂等載體上

(3)包埋法常用的載體材料：明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。

2.固定化酶母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)流程

溶化好的海藻酸鈉冷卻至室溫后，

再加入已活化的酵母細(xì)胞，充分?jǐn)?/p>

拌使其混合均勻，然后轉(zhuǎn)移至注射

器中

以恒定的速度緩慢地將注射器中的

溶液滴加到配制好的CaCb溶液中，

形成凝膠珠，使其在CaC%溶液中

浸泡約30min

將固定好的酵母細(xì)胞（凝膠珠）用蒸

州水沖洗2~3次，除去表面的CaCk

溶液

將15（）mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的他萄

糖溶液轉(zhuǎn)移至200mL的錐形瓶中,

加入固定好的酵母細(xì)胞，置于25七

下發(fā)酵24h

【歸納總結(jié)】

1.直接使用酶、固定化酶與固定化細(xì)胞的比較

項(xiàng)目直接使用酶固定化酶固定化細(xì)胞

酶的種數(shù)一種或幾種一種一系列酶

化學(xué)結(jié)合法、物理吸

適用方法包埋法

附法

營養(yǎng)物質(zhì)不需要不需要需要

各種物質(zhì)（大分子、小

反應(yīng)底物各種物質(zhì)（大分子、小分子）小分子物質(zhì)

分子）

酶既能與反應(yīng)物結(jié)

催化效率高、耗能低、污

優(yōu)點(diǎn)合，又能與產(chǎn)物分離；成本更低、操作更容易

染低

還可以被反復(fù)利用

①對(duì)環(huán)境條件敏感，易失反應(yīng)物不易與酶接觸，

不利于催化一系列的

缺點(diǎn)活；②酶難回收，成本高，尤其是大分子物質(zhì)，可

酶促反應(yīng)

影響產(chǎn)品質(zhì)量能導(dǎo)致反應(yīng)效率下降

實(shí)例果膠酶固定化葡萄糖異構(gòu)酶固定化酵母細(xì)胞

2.制備固定化酵母細(xì)胞的注意事項(xiàng)

⑴在缺水狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的

生活狀態(tài)。酵母細(xì)胞需要的活化時(shí)間較短，一般為0.5?lh,實(shí)驗(yàn)時(shí)需要提前做好準(zhǔn)備。

⑵酵母細(xì)胞活化時(shí)體積會(huì)變大，因此活化前應(yīng)該選擇體積足夠大的容器，以避免酵母細(xì)胞的

活化液溢出。

（3）加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán)。加熱時(shí)要用小火或間斷加熱，且邊加熱邊攪

拌。

(4)海藻酸鈉的濃度關(guān)系到固定化細(xì)胞的質(zhì)量。如果海藻酸鈉濃度過高，將很難形成凝膠珠；

如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)目少，影響實(shí)驗(yàn)效果。

(5)溶化好的海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫，否則會(huì)因溫度過高而導(dǎo)致酵母菌死亡。

(6)可利用海藻酸鈉制成不含酵母菌的凝膠珠，用作對(duì)照。

(7)海藻酸鈉膠體在CaCb這種電解質(zhì)的作用下，發(fā)生聚沉，形成凝膠珠，需在CaCb溶液中

浸泡30min左右。

(8)細(xì)胞的固定化要在嚴(yán)格無菌的條件下進(jìn)行；反復(fù)使用固定化酵母細(xì)胞時(shí)，酵母菌菌種要純,

用具和材料要嚴(yán)格消毒，注意控制溫度，營養(yǎng)全面，還需要避免其他微生物的污染。

⑼檢驗(yàn)?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格的方法：

①擠壓法：用鑲子夾起一個(gè)凝膠珠放在實(shí)驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓，如果凝膠珠不容易破裂，沒有液

體流出，就表明凝膠珠的制作成功。

②摔打法：在實(shí)驗(yàn)桌上用力摔打凝膠珠，如果凝膠珠很容易彈起，也能表明制備的凝膠珠是

合格的。

■考向突破強(qiáng)化關(guān)鍵能力

考向酵母細(xì)胞的固定化

5.(2022?成都七中高三開學(xué)考試)下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述中，正確的是()

A.固定化酶和固定化細(xì)胞在應(yīng)用上的主要區(qū)別是后者需要一定的營養(yǎng)

B.用海藻酸鈉固定酵母細(xì)胞的方法屬于物理吸附法

C.固定化酶和固定化細(xì)胞催化反應(yīng)的底物都可以是大分子

D.加酶洗衣粉的生產(chǎn)也運(yùn)用了酶的固定化技術(shù)

答案A

6.科研人員利用固定化酵母直接發(fā)酵甜菜汁生產(chǎn)燃料乙醇，下圖表示相關(guān)的工藝流程。分析

回答：

海藻酸鈉一一酵母菌種甜菜塊根

溶化榨汁

混合

①②果膠醐

固定

過濾

固定化酵母*———......甜菜汁

增殖③調(diào)配

增殖的固定化酵母-----------發(fā)酵糖液

分離④循環(huán)利用

發(fā)酵液發(fā)酵?成熟酒醪分離“乙醇

（1）在固定化酵母細(xì)胞時(shí)要先將酵母細(xì)胞活化，活化的作用是。

步驟①中，溶化海藻酸鈉時(shí)要注意。

（2）如果制作的凝膠珠顏色過淺，呈白色，則說明海藻酸鈉濃度（填“過低”或“過

高“）=步驟②中加入果膠酶的目的是o

（3）酵母細(xì)胞相對(duì)于酶分子來說比較大，如果用固定化細(xì)胞技術(shù)將這些細(xì)胞固定，可以采用

法。固定酵母細(xì)胞操作一般是在甜菜汁制備（填“前”或“后”）。在酒精

發(fā)酵時(shí)應(yīng)控制的溫度條件是℃0試驗(yàn)后，將洗滌過的固定的凝膠珠在低溫

環(huán)境中保存若干天，仍可以用于發(fā)酵，說明固定化細(xì)胞可被使用。研究表明使用固

定化酵母的酒精產(chǎn)量平均值高于游離酵母的對(duì)照組，從酵母細(xì)胞發(fā)酵的環(huán)境條件考慮，可能

的原因是?

答案（1）讓休眠狀態(tài)的酵母菌重新恢復(fù)到正常狀態(tài)小火或間斷加熱，防止海藻酸鈉焦糊

⑵過低將果膠分解為半乳糖醛酸，提高澄清度；瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層，使榨取果汁

更容易，提高出汁率（3）包埋法前18-25℃反復(fù)凝膠珠內(nèi)部容易產(chǎn)生無氧環(huán)境，利

于酒精發(fā)酵

重溫高考真題演練

1.（2020?江蘇，16）甲、乙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組分別進(jìn)行了“酵母細(xì)胞固定化技術(shù)”的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如

下圖所示。出現(xiàn)乙組實(shí)驗(yàn)結(jié)果的原因可能為（）

甲組實(shí)驗(yàn)結(jié)果乙組實(shí)驗(yàn)結(jié)果

A.CaCb溶液濃度過高

B.海藻酸鈉溶液濃度過高

C.注射器滴加速度過慢

D.滴加時(shí)注射器出口浸入到CaCb溶液中

答案B

解析標(biāo)準(zhǔn)的凝膠珠是圓形的（如甲組），乙組中的凝膠珠呈蝌蚪狀，凝膠珠成形不好，主要

有以下幾種原因：（1）海藻酸鈉與酵母活化液的混合液濃度過高（凝膠珠會(huì)呈蝌蚪狀）；（2）注射

孔與CaCb溶液液面距離太近（凝膠珠會(huì)呈蝌蚪狀）；（3）推注射器的力度過大，速度過快（凝膠

珠會(huì)呈線形）；（4）CaCb溶液濃度過大（凝膠珠硬度會(huì)變大，易開裂）。據(jù)此推知，B項(xiàng)正確。

2.（2019?江蘇，13）下列關(guān)于加酶洗滌劑的敘述，錯(cuò)誤的是（）

A.加酶洗衣粉中一般都含有酸性脂肪酶

B.用加酶洗滌劑能減少洗滌時(shí)間并節(jié)約用水

C.含纖維素酶洗滌劑可以洗滌印花棉織物

D.加酶洗衣粉中的蛋白酶是相對(duì)耐高溫的

答案A

解析加酶洗衣粉中一般含有堿性蛋白酶、堿性脂肪酶等，A錯(cuò)誤；加酶洗滌劑比傳統(tǒng)洗滌

劑的去污能力更強(qiáng)，所以用加酶洗滌劑能減少洗滌時(shí)間并節(jié)約用水，B正確；含纖維素酶洗

滌劑中的纖維素酶能使棉織物中的纖維變得蓬松，污物容易脫落，C正確；加酶洗衣粉中所

添加的酶，通常是科學(xué)家通過基因工程生產(chǎn)出的能夠耐酸、耐堿、忍受表面活性劑和較高溫

度的酶，D正確。

3.（2021?全國甲，37）加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉。某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)比較了幾種洗衣

粉的去漬效果（“+”越多表示去漬效果越好），實(shí)驗(yàn)結(jié)果見下表。

加酶洗衣粉A加酶洗衣粉B加酶洗衣粉c無酶洗衣粉（對(duì)照）

血漬++++++++

油漬++++++++

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果回答下列問題：

（1）加酶洗衣粉A中添加的酶是；加酶洗衣粉B中添加的酶是；加酶

洗衣粉C中添加的酶是o

（2）表中不宜用于洗滌蠶絲織物的洗衣粉有,原因是o

（3）相對(duì)于無酶洗衣粉，加酶洗衣粉去漬效果好的原因是0

（4）關(guān)于酶的應(yīng)用，除上面提到的加酶洗衣粉外，固定化酶也在生產(chǎn)實(shí)踐中得到應(yīng)用，如固定

化葡萄糖異構(gòu)酶已經(jīng)用于高果糖漿生產(chǎn)。固定化酶技術(shù)是指o固

定化酶在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)是（答出

1點(diǎn)即可）。

答案（1）蛋白酶脂肪酶蛋白酶和脂肪酶（2）加酶洗衣粉A和加酶洗衣粉C蠶絲織物

的主要成分是蛋白質(zhì)，會(huì)被蛋白酶催化水解（3）酶可以將大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)

物，小分子有機(jī)物易溶于水，從而將污漬與洗滌物分開

（4）利用物理或化學(xué)方法將酶固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)固定在載體上的酶可以被反復(fù)利用，

可降低生產(chǎn)成本（或產(chǎn)物容易分離，可提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，或固定化酶穩(wěn)定性好，可持續(xù)

發(fā)揮作用）

解析（1）從表格中信息可知，加酶洗衣粉A對(duì)血漬的洗滌效果比對(duì)照組的無酶洗衣粉效果

好，而血漬含有大分子蛋白質(zhì)，因此，加酶洗衣粉A中添加的酶是蛋白酶，同理，加酶洗衣

粉B中添加的酶是脂肪酶；加酶洗衣粉C對(duì)血漬和油漬的洗滌效果比無酶洗衣粉好，油漬中

有脂肪，因此，加酶洗衣粉C中添加的酶是蛋白酶和脂肪酶。

（2）蠶絲織物中有蛋白質(zhì)，因此，表中不宜用于洗滌蠶絲織物的洗衣粉有加酶洗衣粉A、加酶

洗衣粉C,原因是蠶絲織物主要成分是蛋白質(zhì)，會(huì)被蛋白酶催化水解。

（3）相對(duì)于無酶洗衣粉，加酶洗衣粉去漬效果好的原因是：酶可以將大分子有機(jī)物分解為小分

子有機(jī)物，小分子有機(jī)物易溶于水，從而將污漬與洗滌物分開。

（4）固定化酶技術(shù)是指利用物理或化學(xué)方法將酶固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)，酶既能與反應(yīng)物接

觸，又能與產(chǎn)物分離，所以固定在載體上的酶還可以被反復(fù)利用。所以固定化酶在生產(chǎn)實(shí)踐

中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)是：降低生產(chǎn)成本（或產(chǎn)物容易分離，可提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，或固定化酶穩(wěn)

定性好，可持續(xù)發(fā)揮作用）。

4.（2020?全國III,37）水果可以用來加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列問題：

（1）制作果汁時(shí)，可以使用果膠酶、纖維素酶等提高水果的出汁率和澄清度。果膠酶是分解果

膠的一類酶的總稱，包括多聚半乳糖醛酸酶、（答出2種即可）。纖

維素酶可以分解植物（填“細(xì)胞膜”或“細(xì)胞壁”）中的纖維素。

（2）用果膠酶處理果泥時(shí)，為了提高出汁率，需要控制反應(yīng)的溫度，原因是

（3）現(xiàn)有甲、乙、丙三種不同來源的果膠酶，某同學(xué)擬在果泥用量、溫度、pH等所有條件都

相同的前提下比較這三種酶的活性。通常，酶活性的高低可用

___________________________________________________________________________來表示。

（4）獲得的果汁（如蘋果汁）可以用來制作果酒或者果醋，制作果酒需要_______菌，這一過程

中也需要Ch，O2的作用是o

制作果醋需要醋酸菌，醋酸菌屬于（填“好氧”或“厭氧”）細(xì)菌。

答案（1）果膠分解酶、果膠酯酶細(xì)胞壁（2）溫度對(duì)果膠酶活性有影響，在最適溫度下酶活

性最高，出汁率最高（3）在一定條件下，單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的消耗量或者產(chǎn)物

的增加量（4）酵母促進(jìn)有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖好氧

解析（1）果膠酶并不特指某一種酶，而是分解果膠的一類酶的總稱，包括多聚半乳糖醛酸酶、

果膠分解酶和果膠酯酶等。植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素，可被纖維素酶催化分解。（2）溫

度等條件會(huì)影響酶的活性，果膠酶發(fā)揮催化作用需要適宜的溫度。溫度過低，果膠酶的活性

受到抑制；溫度過高，會(huì)使果膠酶變性失活；在最適溫度下，酶活性最高，出汁率最高。（3）

酶的活性是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。酶活性的高低可以用在一定條件下，單位時(shí)間內(nèi)、

單位體積中反應(yīng)物的消耗量或者產(chǎn)物的增加量來表示。（4）制作果酒需要的菌種是酵母菌，它

是兼性厭氧菌，釀酒時(shí)酵母菌先進(jìn)行有氧呼吸大量繁殖，然后在無氧條件下進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)

生酒精。制作果醋需要的菌種是醋酸菌，它是好氧細(xì)菌。

5.（2016?海南，30）回答下列問題：

（1）蛋白酶甲、乙、丙三者的活性隨pH的變化如圖所示。通常，用清水洗滌衣服上的新鮮血

跡時(shí)，不應(yīng)該使用開水，原因是o若要去除衣服上的血漬，應(yīng)選

擇含有（填“蛋白酶甲”“蛋白酶乙”或“蛋白酶丙”）的堿性洗

衣粉，理由是?

（2）某同學(xué)為了洗去衣服上的油漬，洗衣時(shí)在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶，該同學(xué)的做

法（填“合理”或”不合理”），理由是o

（3）已知溶液的pH可以影響酶的活性，請(qǐng)推測pH影響某種蛋白酶活性的原因可能是其影響

了酶和底物分子中（填“竣基和氨基”“氨基和甲基”“竣基和甲基”或

“甲基和甲基”）等基團(tuán)的解離狀態(tài)。

答案（1）開水使血中的蛋白質(zhì)變性而沉淀，難以清洗蛋白酶丙堿性條件下只有蛋白酶丙

有活性（2）不合理蛋白酶會(huì)降解脂肪酶（3）較基和氨基

解析（1）用清水洗滌衣服上的新鮮血跡時(shí)，如果使用開水，會(huì)使血中的蛋白質(zhì)變性而沉淀，

難以清洗。由圖可知，堿性條件下只有蛋白酶丙有活性，故應(yīng)選擇含有蛋白酶丙的堿性洗衣

粉去除衣服上的血漬。（2）脂肪酶的化學(xué)成分為蛋白質(zhì)，會(huì)被洗衣液中的蛋白酶水解。（3）蛋白

酶和其作用的蛋白質(zhì)類污漬的氨基和段基均會(huì)發(fā)生解離，pH會(huì)影響其解離狀態(tài)。

五分鐘查落實(shí)

一、易錯(cuò)辨析

1.酶活性是指一定條件下酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的速率（X）

2.相同pH時(shí)加酶洗衣粉效果均好于普通洗衣粉（X）

3.棉織物不能使用添加纖維素酶的洗衣粉進(jìn)行洗滌（X）

4.從酶的固定方式看，物理吸附法比化學(xué)結(jié)合法對(duì)酶活性影響小（V）

二、填空默寫

1.（選修1P42）果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成分之一,是半乳糖醛酸聚合而成的

高分子化合物，不溶于水，在果汁加工中影響出土望和果汁澄清度。

2.（選修1P42）果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱，包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果

膠酯酶等。

3.（選修1P42）酶的活性是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。酶活性的高低可以用一定條件下，

酶催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度來表示。酶反應(yīng)速度用單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的

減少量或產(chǎn)物的增加量來表示。

4.（選修1P46）常用的酶制劑有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶,應(yīng)用最廣泛、效果最明

顯的是堿性蛋白酶和堿性脂肪酶。

5.（選修1P50）一般來說，酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法固定化,因?yàn)槊阜肿有?，?/p>

容易從包埋材料中漏出,而細(xì)胞多采用包埋法固定化,因?yàn)轶w積大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合。

6.如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，則說明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細(xì)胞數(shù)目

較少。

7.（選修］P50）活化是指讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。

課時(shí)精練

一、選擇題

1.為探究果膠酶量對(duì)蘋果出汁率的影響，某同學(xué)分別稱取純果膠酶1mg、2mg、3mg……

9mg,將其與等量蘋果泥混勻。37℃恒溫水浴保溫20min,8mg組測出的果汁量如圖箭頭

所示，則4mg果膠酶組最可能的結(jié)果是（）

壬

及

士

咪

A.①B.②C.③D.@

答案C

解析酶可以催化化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，酶的含量可以影響化學(xué)反應(yīng)的速率，但不會(huì)影響最終結(jié)

果，所以4mg果膠酶組的反應(yīng)速率慢，完全催化反應(yīng)所需時(shí)間較長，但最終生成果汁的量

與81ng組測出的果汁量相同，4mg果膠酶組最可能的結(jié)果為③曲線，C正確。

2.某興趣小組為探究洗衣粉加酶后的洗滌效果，將一種無酶洗衣粉分成3等份，進(jìn)行3組實(shí)

驗(yàn)。甲、乙組在洗衣粉中加入1種或2種酶，丙組不加酶，在不同溫度下清洗同種化纖布上

的2種污漬，其他實(shí)驗(yàn)條件均相同，實(shí)驗(yàn)記錄如表所示。下列敘述錯(cuò)誤的是（）

溫度/℃10203040

組另甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙

清除血漬

676688525183363477111268

時(shí)間/min

清除油漬

937895876391824685752777

時(shí)間/min

A.所加酶的最適溫度為40℃

B.甲組洗衣粉中加入了蛋白酶

C.乙組洗衣粉中加入了蛋白酶和脂肪酶

D.添加蛋白酶的洗衣粉不宜洗滌毛織品

答案A

解析由于缺少40℃之后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以不能說明所加酶的最適溫度為40°C,A錯(cuò)誤；

甲和乙清除血漬所需的時(shí)間類似，而血漬的主要成分是蛋白質(zhì)，說明甲和乙中均含有蛋白酶；

在這4種溫度下，乙組清除油漬所需的時(shí)間均短于甲組，而油漬的主要成分是脂肪，說明乙

組還含有脂肪酶，B、C正確；毛織品的主要成分是蛋白質(zhì)，蛋白酶可分解蛋白質(zhì)，所以添

加蛋白酶的洗衣粉不宜洗滌毛織品，D正確。

3.下列關(guān)于加酶洗衣粉的敘述，錯(cuò)誤的是（）

A.加酶洗衣粉中的酶能夠耐酸、耐堿、忍受表面活性劑和較高溫度

B.洗衣粉中的酶經(jīng)過特殊化學(xué)物質(zhì)層層包裹，使用后可以回收利用

C.洗滌沾染奶漬的棉織物時(shí)，添加適量纖維素酶可提高去污效果

D.加酶洗衣粉中效果最明顯的是堿性脂肪酶和堿性蛋白酶

答案B

4.（2022?寧波高三期末）工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)，往往將酶或細(xì)胞固定化處理。下列關(guān)于固定化酶和固

定化細(xì)胞的敘述，正確的是（）

A.固定化細(xì)胞技術(shù)在催化多步連續(xù)反應(yīng)方面優(yōu)勢明顯

B.固定化酶的應(yīng)用中，要控制好pH、溫度和溶解氧

C.利用固定化酶降解水體中有機(jī)磷農(nóng)藥，需提供適宜的營養(yǎng)條件

D.利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類濃度越大，發(fā)酵效果越好

答案A

5.生產(chǎn)上常用淀粉酶替代酸來水解淀粉生產(chǎn)食品。如圖為某同學(xué)探究不同pH條件下淀粉酶

對(duì)淀粉的分解作用的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.應(yīng)先將各組試管溶液pH分別調(diào)到設(shè)定數(shù)值再混合

B.pH為3和9的兩支試管中的淀粉酶的活性相同

C.pH為13的試管調(diào)到pH為7后淀粉含量基本不變

D.將淀粉酶固定化后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，pH為7的淀粉剩余量可能增加

答案B

解析在pH為3和9時(shí)兩支試管中的淀粉剩余量相同，但pH為3時(shí)，酶可以催化淀粉水解，

酸也會(huì)促進(jìn)淀粉水解，而pH為9時(shí)只有酶的催化作用，所以兩種pH下酶的催化效率應(yīng)該是

不同的，B錯(cuò)誤；pH為13時(shí)淀粉含量不變，說明酶變性失活，調(diào)到pH為7后，酶活性不

會(huì)恢復(fù)，淀粉含量基本不變，C正確；淀粉酶固定化后因?yàn)楣矁r(jià)結(jié)合時(shí)可能影響酶的空間構(gòu)

象而影響酶的活性，故將淀粉酶固定化后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，酶活性可能降低，pH為7的淀粉剩余量

可能增加，D正確。

6.某同學(xué)欲通過制備固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行葡萄糖溶液發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，圖1表示制備固定化酵母細(xì)

胞的有關(guān)操作，圖2是進(jìn)行葡萄糖發(fā)酵的裝置（a是固定化酵母細(xì)胞，b是反應(yīng)柱，c是分布著

小孔的篩板）。下列敘述正確的是（）

注射器

海藻酸鈉與酵母

菌（細(xì)胞）混合液

固定化酵母細(xì)胞

X溶液

圖1

A.剛?cè)芑暮Ｔ逅徕c應(yīng)迅速與活化的酵母菌混合制備混合液

B.利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類的作用僅是作為反應(yīng)底物

C.圖1中X溶液為CaCb溶液，將酵母細(xì)胞與海藻酸鈉溶液混勻后快速注入CaCL溶液中,

會(huì)觀察到有凝膠珠形成

D.圖2裝置中的長導(dǎo)管主要是排出C02,防止空氣中的雜菌進(jìn)入反應(yīng)柱

答案D

解析在制備固定化酵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)中，將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，再加入已活

化的酵母細(xì)胞，否則高溫會(huì)導(dǎo)致酵母細(xì)胞死亡；利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類除了作

為反應(yīng)底物外，還為酵母菌提供營養(yǎng)和能量；圖1中X溶液為CaCL溶液，將與酵母細(xì)胞混

勻的海藻酸鈉溶液用注射器緩慢滴加到CaCl2溶液中，會(huì)觀察到有凝膠珠形成。

二、非選擇題

7.（2022.河南模擬）果膠酶廣泛應(yīng)用于果汁和果酒的加工工業(yè)，研究人員利用海藻酸鈉和CaCb

固定化果膠酶產(chǎn)生菌——黑曲霉菌，研究了固定化黑曲霉菌隨著使用次數(shù)的增加對(duì)蘋果汁出

汁率的影響，每組測定了蘋果原漿的質(zhì)量（mi）和離心后蘋果渣的質(zhì)量（m2）,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖

所示?；卮鹣铝袉栴}:

武/

楙80

士

93

o12345678910

固定化黑曲霉菌使用次數(shù)

（1）果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱，其中包括（答出三個(gè)）。

（2）根據(jù)測定結(jié)果，各組的出汁率可以用表示，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出的結(jié)論

是;

固定化黑曲霉菌使用第10次時(shí)，果膠酶對(duì)果膠（填“有”或“沒有”）分解

作用。

（3）固定化黑曲霉菌不宜采用物理吸附法或化學(xué)結(jié)合法，原因是；

固定過程中溶化海藻酸鈉時(shí)應(yīng)采用的方法，以防止焦糊。

（4）制備固定化黑曲霉菌時(shí)，海藻酸鈉能和CaCL反應(yīng)產(chǎn)生海藻酸鈣，而檸檬酸鈉能與海藻酸

鈣反應(yīng)，使其溶解。請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測定某凝膠珠中黑曲霉菌的活菌數(shù)，簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路：

答案（1）多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶（2）（mi-m/miX100%隨著固定化

黑曲霉菌使用次數(shù)的增多，蘋果果汁的出汁率降低有（3）細(xì)胞體積大，難以被吸附或結(jié)合

小火或間斷加熱（4）將凝膠珠用檸檬酸鈉溶液溶解后用無菌水稀釋，再用稀釋涂布平板法進(jìn)

行計(jì)數(shù)

8.果膠酶在果汁生產(chǎn)等方面被廣泛應(yīng)用。下圖表示利用“果膠酶一酵母菌聯(lián)合固定凝膠珠”

生產(chǎn)紅葡萄酒的部分過程?；卮鹣铝袉栴}：

檢測、采匚卿畫］_［二氧化|_匡_

摘葡萄門碎L［發(fā)酵廠|碳浸漬榨廠

（果膠酶-酵母菌聯(lián)合固定凝雨和

［海藻酸鈉

［固定化果膠酶）

?戊二醛交聯(lián)

果膠酶

（1）由霉菌發(fā)酵生產(chǎn)的果膠酶在食品加工業(yè)中大量使用，產(chǎn)果膠酶的菌株一般可從腐爛的果蔬

或果園泥土中分離，利用以為唯一碳源的培養(yǎng)基篩選。

（2）生產(chǎn)紅葡萄酒加入果膠酶的主要作用是,

從而提高酒的產(chǎn)量和品質(zhì)。

（3）如果進(jìn)行多批次生產(chǎn)，提高果膠酶的利用率，可采用的方法。果膠酶通

常先與戊二醛交聯(lián)，然后與活化的酵母菌一起用海藻酸鈉包埋固定，這是因?yàn)?/p>

o海藻酸鈉能作為固定載體的特點(diǎn)是

（4）海藻酸鈉與酵母細(xì)胞混合前需先冷卻至室溫，原因是o初

級(jí)發(fā)酵過程中，要控制發(fā)酵罐內(nèi)的溫度和pH在適宜的范圍，以免影響o

（5）為探究溫度對(duì)果膠酶活性的影響，要將果泥和果膠酶，

達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時(shí)再混合。

答案（1）果膠（2）分解細(xì)胞壁和胞間層中的果膠（3）固定化酶果膠酶分子太小，容易從包

埋材料中漏出不溶于水、多孔性（4）防止高溫使酵母細(xì)胞失活果膠酶的活性（5）分裝在

不同的試管中分別恒溫處理

9.近年來，隨著洗滌低溫化、洗滌劑的低磷和無磷化，在洗