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实验果汁中的果胶和果胶酶
一、教材分析
“果汁中的果胶和果胶酶”是浙科版选修1《生物技术实践》第二部分“酶的应用”中的实验4。
课题要求学生得出制作果汁的最佳条件，并检测果胶酶的活性、观察果胶酶对果汁形成的作用。
此内容与学生的日常生活联系紧密，学生比较感兴趣，通过实验操作过程和结果，使学生深入理解工业生产中果胶酶的作用。
二、学情分析
学生有必修一相关酶的知识及“探究影响酶活性的条件”作基础，因此对于学生来说该课题并不困难，适合进行实际动手操作。
但是，该课题在普通高中课堂开出率较低，学生只是看着文字简单记忆，极大的降低了学生的积极性，因此为了获得理想的结果，就通过演示实验来进行。
三、教学目标
1、得出制作果汁的最佳条件；
2、检测果胶酶的活性，观察果胶酶对果汁形成的作用；
3、搜集有关果胶酶应用的资料。
四、实验原理
1、果胶是植物细胞壁的主要成分，使植物
细胞粘合在一起，果胶在果汁加工中不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。
若去掉果胶就会使植物组织变得松散。
2、果胶不溶于乙醇，用乙醇鉴别果胶。
3、加热会使果胶酶失活。
五、教学重点与难点
1、重点：得出制作果汁的最佳条件。
2、难点：检测果胶酶的活性，观察果胶酶对果汁形成的作用。
六、设备、用品及材料
匀浆机、小刀、100ml的烧杯、酒精灯、试管、滴管、量筒、苹果、果胶酶溶液、95%的乙醇
七、教学实施程序。
果汁中的果胶和果胶酶
1．酶的概念、化学本质及其特点是什么？
酶是活细胞产生的，具有催化作用的一类有机物，大多数为蛋白质，少数为RNA。
酶
作为生物催化剂，它可以降低生化反应的活化能，使各类生化反应能在常温、常压下进行，且具有高效性、专一性，但是温度、pH等都会影响其活性。
2．果胶酶的组成及特点有哪些？
果胶酶不是一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，它又由果胶多聚半乳糖醛酸酶、原果胶酶、果胶甲酯水解酶等组成。
这类酶能将果胶水解生成半乳糖醛酸。
果胶酶的化学本质是蛋白质，能被蛋白酶水解掉；果胶酶具有酶的通性：只改变反应速度，不改变反应的平衡点。
3．为什么果胶酶能在果汁加工中提高果汁的澄清度？
果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，是一种高分子化合物，不溶于水。
果胶是细胞间的黏连成分，也是果汁中的成分。
在果汁加工中，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。
果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使细胞离析，增加固形物的分散度，使榨取果汁变得容易；此外果胶被果胶酶水解后生成的半乳糖醛酸，能溶解于水中，也使浑浊的果汁变得澄清，还能提高出汁率。
最后，还能降低水果匀浆悬液的黏度，有利于过滤掉不溶物，为果汁的进一步过滤澄清提供了更好的条件。
4．什么是酶的活性？哪些因素会影响酶活性？如何影响果胶酶呢？
(1)酶的活性：指酶催化一定化学反应的能力。
(2)酶催化能力高低的衡量标准
在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度。
酶反应速度用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。
(3)影响酶活性的因素
①温度
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。
(见下图)
B．果胶酶的最适温度
果胶酶的最适温度为45～50 ℃。
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。
低温使酶的活性丧失后，缓慢恢复温度其活性仍可恢复。
②pH
A．pH对酶的影响
酶的催化能力的发挥有一个最适pH，pH过高或过低都会使蛋白质变性，当蛋白质变性后，酶也就完全丧失了活性。
B．果胶酶的最适pH
果胶酶的最适pH范围为3.0～6.0。
③酶的抑制剂
Fe3＋、Ca2＋、Zn2＋等金属离子对果胶酶有抑制作用。
5．制作果汁的最佳条件是什么？
品质最好的果汁应该是：①尽量保留水果中的营养成分。
②具有水果的原始口味。
③有更多的固形物。
④分散程度好，不沉淀，不上浮。
⑤有原始的水果色彩。
⑥除去所有的机械组织，更易消化。
因此，能使最多的水果成分溶解或分散在果汁中的条件就是最佳条件，达到这些条件的方法要温和，且对人体无害。
6．果胶酶除了在制作果汁中起重要作用外，还可能有什么作用呢？
果胶酶除用于制备果汁外，还能：(1)可用于果酒澄清。
(2)也作为洗衣粉的添加剂。
加了果胶酶的洗衣粉可除去衣服上的果汁、果酱等污垢。
(3)使果实由硬变软。
在植物未成熟的果实中，果胶质含量较多，果肉细胞结合得很紧密，因此果实较硬。
在果实成熟过程中，果实细胞不断生成果胶酶，将果胶分解，从而使果肉细胞相互分离，果实由硬变软。
7．只有果胶酶能水解果胶吗？果汁的澄清度只与果胶酶有关吗？为什么？
除了果胶酶，果胶甲酯酶也能水解果胶。
因此，要使果汁澄清，应同时使用果胶酶和果胶甲酯酶。
只有这两种酶共同使用，才能使果胶完全降解成半乳糖醛酸，如果果胶不能完全降解成半乳糖醛酸，则不可能减少组织的分散性，许多水果中的固形物不能除去，这样会降低果汁的营养成分，也影响其澄清度，而果胶完全降解成半乳糖醛酸，在果胶酶和果胶甲酯酶的共同作用下效果更好。
题例领悟TILILINGWU
【例题1】下列关于果胶的叙述，不正确的是( )
A．果胶是植物细胞壁的主要成分
B．果胶由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成
C．果胶不溶于水，但能溶解于酒精
D．果胶对果汁的澄清度会产生影响
解析：该题是对本实验最基础的知识点——果胶的考查，这一知识点是掌握本实验的
基石，只有掌握了“果胶”才能掌握“果胶酶”，才能明确“果胶”与“果胶酶”的关系，才能理解“果胶”“果胶酶”与“果汁澄清度”的关系。
本题就果胶进行了4个方面的叙述，其中C是错误的，因为果胶既不溶于水，也不溶于酒精，后者正是鉴别果胶的一种简易方法。
答案：C
“果胶”“果胶酶”“果汁澄清度”，这是3个彼此存在密切关联，但又截然不同的3个概念。
我们学习时，应该从3者的因果关系上进行区分、把握(具体见下图)。
【例题2】下列关于果胶酶的说法，不正确的是… ( )
A．果胶酶的化学本质是蛋白质
B．果胶酶并不是唯一能水解果胶的酶
C．有些微生物可用于生产果胶酶
D．果胶酶是一种能水解果胶的酶
解析：本题考查对“果胶酶”知识点的掌握情况。
题目中A选项涉及果胶酶的化学本
质为：蛋白质，完全正确。
B选项要求了解果胶酶的作用是什么？果胶酶的作用是水解果胶，但又要准确知道，果胶不是只能被果胶酶水解，果胶甲酯酶也能水解果胶；虽然果胶
酶在植物细胞中被熟知、发现，但是它却利用微生物进行大规模生产，这是因为：很多微
生物中也含有果胶酶，如：黑曲霉、苹果青霉等，更主要的是由于微生物代谢旺盛，繁殖快，培养方便，因此常被用于生产。
所以C选项也是正确的。
但是D选项却错了，因为果
胶酶并不是一种酶，而是一类酶的总称。
答案：D
果胶与果胶酶存在密切的关系：果胶酶能将果胶水解，但是毕竟这是2种完全不同的
物质，我们学习时还应该对两者存在的不同进行比较。
【例题3】果胶酶是一种生物催化剂，很多因素都会影响该酶的活性，下列叙述中正
确的是( )
A．本实验中沸水浴或酒精灯加热会使果胶酶失去活性，但温度下降后，其活性能再恢
复了
B．实验中间歇搅拌20～30 min的目的就是为了让果胶酶与果胶充分接触，增加生成物的量
C．实验最后滴加乙醇所依据的原理是：果胶不溶解于酒精
D．实验中选用黑曲霉提取液的原因是：果胶酶只有在生物体内才能发挥催化作用
解析：本题从影响酶活性的因素的角度来考查对本实验过程的掌握情况。
本题A中表达内容，错在高温使酶失去活性后，酶的空间结构被彻底破坏，即使再降到适宜的温度，其活性还是不能恢复了。
但是低温却没有破坏酶的空间结构，当温度升高至适宜后，其活性仍然能恢复。
B错在酶是催化剂，不能改变反应生成物的量。
C是正确的。
而D错在酶虽然是活细胞产生的，但是在任何地方只要温度适宜，它都能发挥催化作用。
答案：C
任何实验在取材和步骤的设计中都是有原因的，大家在明确实验步骤的同时，还要多问自己几个“为什么”，做到知其然，知其所以然。
这是学习实验的重要环节。
随堂训练SUITANGXUNLIAN
1下列关于果胶的叙述，正确的是( )
A．果胶是细胞壁组成成分中含量最多的物质
B．煮沸的山楂泥可制成山楂糕，是由于果胶酶的作用
C．果胶只能被果胶酶水解
D．植物细胞中若去掉果胶，就会使植物组织变得松散
答案：D 解析：果胶是细胞壁的主要组成成分，但细胞壁中含量最多的物质却是纤维素，所以A错；B选项中认为煮沸的山楂泥可制成山楂糕，是由于果胶酶的作用，也是错
误的，应该是果胶作用的结果；C选项叙述了能水解果胶的酶只有果胶酶，也是错的，因
为果胶甲酯酶也能水解果胶。
本题只有D是正确的，这也正是果胶影响果汁澄清度的原因。
2下面是果胶与果胶酶关系的内容，其中正确的是( )
A．果胶酶是一种能水解果胶的酶
B．果胶酶能水解果胶，因此，它与制取果汁有关
C．由于果胶酶能水解果胶，使植物组织变松散，因此在植物的细胞中不存在果胶酶D．在山楂的果实中由于果胶酶含量最高，因此，本实验的材料之一是山楂
答案：B 解析：A错在：果胶酶不是一种酶，而是一类酶的总称。
B是正确的。
C项
阐述是错误的，因为虽然果胶酶能水解果胶，使植物组织变松散，但是在植物的细胞中果
胶酶还是存在的，只是不同生长时期，其含量不同，如成熟果实就比幼嫩果实的果胶酶含
量高，这也是成熟果实比较柔软的原因。
D错在本实验确实选用山楂为其中一个实验材料，但是并非因其果胶酶含量高，而是果胶的含量最高。
3本实验的设计分了两部分，但每部分都有彼此对应的对照实验组，它们之间仅存在
1个变量之差，下列叙述中不是本实验互为对照实验变量的是( )
A．A号烧杯与B烧杯有无添加果胶酶
B．A1与A2烧杯有无加热处理
C．A1与B4烧杯中有无果胶酶
D．A2与B4烧杯中有无果胶酶
答案：C 解析：设计实验应该遵循单一变量原则、对照原则和等量原则。
本题就本实验中变量的确定进行了考查。
其中C选项不正确，因为A1与B2除了有无加热这1个变量外，还有1个变量就是有无添加果胶酶。
因此不符合实验设计。
