1、 第第 3 课时课时 果汁中的果胶和果胶酶果汁中的果胶和果胶酶 学习目标 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.说明果胶的化学性质及果胶酶的作用原理。4.搜集果胶酶在其他方面应用的资料。 一、果胶与果胶酶 1.果胶 (1)存在部位：果胶是植物细胞壁的主要成分。在山楂(山里红)的果实中果胶含量最多。 (2)化学组成：由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成。 (3)生理作用：能将植物细胞粘合在一起，去掉果胶，就会使植物组织变得松散。由于果胶的 作用，煮沸的山楂泥可制成山楂糕。 (4)鉴别方法：不溶于乙醇，这是鉴别果胶的一种简易方法。 特别提醒 纤维素与果胶
2、项目 相同点 不同点 纤维素 都是高分子化合物； 都不溶于水； 都参与细胞壁的组成 组成单位：葡萄糖；分解所需的酶：纤 维素酶 果胶 组成单位：半乳糖醛酸、半乳糖醛酸甲酯； 分解所需的酶：果胶酶、果胶甲酯酶 2.果胶酶 (1)化学本质：蛋白质。 (2)作用：果胶酶和果胶甲酯酶可水解果胶，瓦解细胞壁，使植物组织变得松散。 (3)来源：可用于生产果胶酶的微生物有黑曲霉、苹果青霉等。 3.应用 制取果汁，可提高出汁率和使果汁变澄清。 例 1 (2019 台州高二检测)下列关于果胶酶作用的叙述，不正确的是( ) A.分解水果细胞壁中的果胶，从而瓦解细胞壁 B.可将果胶分解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯，
3、使果汁变得澄清 C.分解水果细胞壁中的纤维素和果胶 D.可使果汁榨取变得容易，提高出汁率 答案 C 解析 果胶酶可将果胶分解为半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯，从而使果汁榨取时比较容易， 并使果汁变得澄清。要分解纤维素，需要利用纤维素酶。 例 2 (2018 浙江温州中学期中)下列对果胶酶作用的叙述中，错误的是( ) A.果胶酶是生物催化剂，可以改变反应速度 B.在果汁中加入果胶酶后可使果汁变得澄清 C.果胶酶能将乳糖醛酸分解成半乳糖醛酸 D.果胶酶能瓦解植物的细胞壁及胞间层 答案 C 解析 酶能降低化学反应的活化能，因此果胶酶可以改变反应速度，A 项正确；果汁中含有 大量的果胶，并且该物质不溶于水
4、，利用酶的专一性，果胶酶能分解果胶，使果胶分解成可 溶性的半乳糖醛酸，使浑浊的果汁变得澄清，B 项正确，C 项错误；果胶是植物细胞壁以及 胞间层的主要组成成分之一，因此，果胶酶可以将细胞壁及胞间层瓦解，D 项正确。 方法技巧 “果胶”“果胶酶”“果汁澄清度”这是三个彼此存在、 密切关联， 但又截然不 同的概念。我们学习时，应该从三者的因果关系上进行区分、把握(具体见下图)。 二、探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件的实验 1.实验设备 匀浆机、小刀、100 mL 的烧杯、沸水浴或酒精灯、试管、移液器、量筒。 2.实验材料 山楂或苹果，每组 10 g；黑曲霉提取液或果胶酶溶液；95%的乙醇。
5、 3.实验目的 (1)探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件，也是检测果胶酶的活性。 (2)了解果胶酶对果汁形成的作用和收集果胶酶的应用材料。 4.实验步骤 (1)用小刀除去苹果或山楂果实中带种子的部分，切成块后，放入匀浆机中，再加入少量水制 成匀浆。 (2)取两个 100 mL 的烧杯，编号为 A、B，各加入 5 g 匀浆液，再向 A 号烧杯中加入 10 mL 黑曲霉提取液或果胶酶溶液，B 号烧杯中加入 10 mL 水，间歇搅拌 2030 min。 (3)取 4 支试管，编号 14，将 A 烧杯中的混合物放入 1 号和 2 号试管中，每管放入 4 mL， 将 B 烧杯中的混合物放入 3 号
6、和 4 号试管中，每管也放入 4 mL，将 1、3 号试管放在沸水浴 中或酒精灯上加热，观察。2、4 号试管不加热。 (4)向上述 4 支试管中各加入 95%的乙醇 4 mL，观察。 5.实验结果 烧杯号 试管号 处理 加酒精前现象 加酒精后现象 A 1 加热 果汁浑浊 有沉淀 2 不加热 果汁澄清 无沉淀 B 3 加热 果汁浑浊 有沉淀 4 不加热 果汁浑浊 有沉淀 6.实验结论 果胶酶能水解果胶，提高果汁的澄清度，高温能破坏果胶酶的活性，不利于制作果汁。 归纳总结 探究制作果汁的最佳条件 (1)实验原理 果胶 果胶酶 果胶甲酯酶半乳糖醛酸半乳糖醛酸甲酯。 果胶酶的活性受温度(或 pH)的影
7、响， 处于最适温度(或最适 pH)时活性最高。 果肉的出汁率、 果汁的澄清度与果胶酶的活性大小呈正相关。 果胶不溶于乙醇，这是鉴别果胶的一种简易方法。 (2)实验设计思路 在不同温度或pH下，将 果胶酶和苹果泥混合反应 检测 测量果汁的体积或 观察果汁的澄清度 (3)实验操作流程 例 3 (2016 浙江 4 月选考，32 节选)请回答与“果汁中的果胶和果胶酶”实验有关的问题： (1)果胶是细胞壁的重要组成成分，其化学本质是_。 A.蛋白质 B.脂质 C.核酸 D.多糖 它在细胞壁的形成过程中的主要作用是将相邻的细胞_在一起。 (2)制取果汁时，先用果胶酶将果胶分解成_和半乳糖醛酸甲酯等物质，
8、再用 _酶处理，可得到比较澄清的果汁。用适量且浓度适宜的上述两种酶处理时，果 汁的出汁率、澄清度与酶的_高低呈正相关。 (3)由于果胶不溶于乙醇， 故可用乙醇对果胶粗提物(经酶处理后的混合物)进行_处理， 从而得到干制品。 答案 (1)D 粘合 (2)半乳糖醛酸 果胶甲酯 活性 (3)脱水(或沉淀) 解析 (1)果胶是细胞壁的重要组成成分，其化学本质是多糖，果胶在细胞壁形成过程中的主 要作用是将相邻的细胞粘合在一起。(2)制取果汁时，先用果胶酶将果胶分解成半乳糖醛酸和 半乳糖醛酸甲酯等物质，再用果胶甲酯酶处理，可获得较澄清的果汁。果汁的出汁率、澄清 度与酶的活性高低成正比。(3)果胶不溶于乙醇
9、，果胶与 95%的乙醇混合生成沉淀，因此，乙 醇与果胶粗提物混合后，进行脱水处理，即可得到干制品。 例 4 某同学通过实验来探究 pH 对酶活性(最适温度约为 50 ，最适 pH 约为 7)的影响。 他准备了 5 支含有等量果胶酶溶液的试管， 用 0.1%的盐酸或氢氧化钠溶液调节至不同的 pH， 每支试管加五块 0.1 cm3的正方体苹果块，试管均置于 25 室温条件下。 (1)请你帮助选取 pH 梯度_。 (2)为使实验在更短的时间内完成，请写出一处改进实验的方法_。 (3)生成果汁量与酶活性强弱的关系是_，可根 据_来判断最适 pH。 (4)某同学为探究温度对果胶酶活性的影响，在不同温度下
10、，将等量的果胶酶加入到等量的苹 果泥中，在反应同样时间后，再将反应液过滤同样时间，用量筒测定滤出苹果汁的体积。下 列四幅曲线图能正确反映实验结果的是_。 答案 (1)5、6、7、8、9(说明：其他合理答案也可) (2)将温度由 25 提高到大约 50 (或升高温度)或将正方体苹果块处理成苹果泥 (3)在一定范围内酶活性越大， 果胶分解越快， 生成的果汁越多 生成果汁量的多少(果汁的澄 清度) (4)B 解析 (1)由于酶发挥作用的最适 pH 在 7 附近，故可选择 5、6、7、8、9 梯度。(2)反应温度 和反应底物与酶的接触面积都会影响反应速度， 故可将温度由 25 提高到大约 50 (或升
11、高 温度)或将正方体苹果块处理成苹果泥。(3)在一定范围内，果汁量与酶活性呈正相关，酶活性 越大，果胶分解越快，生成的果汁越多。(4)果胶酶在 0 时活性较低，但也能催化苹果泥形 成果汁，果汁量不为 0。随着温度升高果胶酶的活性升高，生成果汁量增加。当超过最适温 度时，果胶酶活性降低，生成果汁量减少，正确的曲线应是 B 图所示。 方法技巧 (1)探究性实验设计思路 每个探究实验的设计，都要遵循实验设计的一般原则，特别是单一变量原则。 每个探究实验的设计思路都是先大梯度差值寻找最适范围，再小梯度差值选出最适温度、 pH 或酶用量。 如果随酶浓度增加，果汁体积也增大，说明酶用量不足；当酶用量达一定
12、值时，再增加酶 用量，果汁体积不变，则说明这个值就是酶的最适用量。 如果变量(温度、pH、酶浓度)梯度无法满足实验，即出现过高、过低等现象，则应及时调 整实验。 (2)实验自变量与因变量的关系 变量名称 含义 实例 关系 自变量 实验中实验者所操作的因素或条件 温度或 pH 自变量为原 因，因变量为 结果，二者是 因果关系 因变量 由自变量改变而引起的变化或结果 果汁量 无关变量 除自变量以外的影响实验现象或结果的因素 酶的新鲜程度等 果汁中的果 胶和果胶酶 果胶 分布：植物细胞壁的主要成分 组成：由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成 功能：将植物细胞粘合在一起 果胶酶 化学本质：蛋白质 作用：果
13、胶酶和果胶甲酯酶可水解果胶 影响酶活性的因素：pH、温度等 制作果汁的最佳条件、检测果胶酶活性 1.判断正误： (1)酶的提取一般在低温、低 pH 下进行( ) (2)果胶不溶于乙醇，这是鉴别果胶的一种简易方法( ) (3)通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法判断果胶酶活性的高低( ) (4)人们可以使用果胶酶、纤维素酶等解决制作果汁面临的出汁率低、浑浊等问题( ) (5)只有同时用果胶酶和果胶甲酯酶两种酶才能将果胶完全水解成半乳糖醛酸( ) (6)果胶不溶于乙醇，但溶于水( ) (7)果胶酶特指可水解果胶的一种酶( ) (8)探究实验应严格控制无关变量( ) (9)果胶酶的用量会影响果胶酶的活
14、性( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 2.果胶酶的作用底物是果胶，下列有关叙述正确的是( ) A.果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一 B.果胶酶可催化果胶分解成可溶性的半乳糖，使得浑浊的果汁变澄清 C.果胶是由半乳糖聚合而成的一种高分子化合物 D.果胶酶就是果胶分解酶的简称 答案 A 解析 果胶是由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成的；果胶被果胶酶分解后的产物是半乳糖 醛酸；果胶酶是一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。 3.(2019 舟山高二检测)下列有关探究制作果汁最佳条件实验的叙述，错误的是( ) A.该实验
15、的自变量有果胶酶和温度 B.匀浆的量、果胶酶的用量、pH 等均为无关变量 C.沸水浴或酒精灯加热会导致果胶酶变性失活 D.利用果胶不溶于水的性质对果胶进行鉴别 答案 D 解析 果胶不溶于乙醇，这是鉴别果胶的一种简易方法。 4.(2018 金丽衢十二校联考)生产上利用黑曲霉或苹果青霉来提取果胶酶，在用果胶酶水解果 胶的实验中，下列说法正确的是( ) A.实验后滴加乙醇的目的是增加果胶酶的活性 B.沸水浴加热后的果胶酶随着温度下降，酶的活性逐渐恢复 C.间歇搅拌 2030 min 的目的是让果胶酶与果胶充分接触 D.选用黑曲霉提取液是因为果胶酶只能在生物细胞内起催化作用 答案 C 解析 实验结束后
16、滴加乙醇是为了检测果胶含量，沉淀越多，说明果胶越多，A 项错误；果 胶酶的化学本质为蛋白质，高温可使酶失活，降低温度后酶的活性不再恢复，B 项错误；间 歇搅拌 2030 min，使果胶酶与果胶充分接触，利于反应充分进行，C 项正确；黑曲霉、苹 果青霉均能产生果胶酶，果胶酶可以在细胞内或细胞外发挥作用，D 项错误。 5.假设你已经探究了果胶酶的最适温度(45 )和最适 pH(4.8)，你还想进一步研究果胶酶的最 适用量。此时的实验自变量是_。合理设置果胶酶用量的梯度后，可通过苹果泥出汁 的多少来判断酶的用量是否合适。请根据所给的材料和用具完成以下探究实验。 (1)材料用具：制备好的苹果泥、恒温水
17、浴装置、试管、漏斗、滤纸、量筒、试管夹、质量分 数为 2%的果胶酶溶液、体积分数为 0.1%的 NaOH 和 HCl 溶液。 (2)实验步骤： 取 6 支试管，编号 16，分别加入_，调整 pH 至 4.8。 向 16 号试管分别加入_，然后放入 45 恒温水浴装置中 _。 _。 (3)结果与讨论：请叙述怎样根据实验数据确定某一果胶酶用量是最适用量？ _ _。 答案 果胶酶用量 (2)等量的苹果泥 不同体积的果胶酶溶液 保温相同时间 过 滤苹果泥并记录果汁体积 (3)随着果胶酶用量的增加，过滤得到的果汁的体积也增加，当果 胶酶的用量增加到某个值后，再增加果胶酶的用量，过滤得到的果汁体积不再增加，则这个 值(即果汁不再增加时果胶酶用量的最低值)就是果胶酶的最适用量 解析 根据题目要求探究的问题可知，实验的自变量是果胶酶的用量。 (2)实验步骤按照以下模式总结归纳： 第一步：分组编号； 第二步：实验变量控制，控制单一变量，平衡无关变量，消除无关变量对实验结果的影响； 第三步：观察记录实验的结果； 第四步：实验结果与结论的分析。