2016-2017學年高中生物 第3章 第2節(jié) 酶在食品加工中的應用檢測（含解析）中圖版選修1

《2016-2017學年高中生物 第3章 第2節(jié) 酶在食品加工中的應用檢測（含解析）中圖版選修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2016-2017學年高中生物 第3章 第2節(jié) 酶在食品加工中的應用檢測（含解析）中圖版選修1（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第二節(jié) 酶在食品加工中的應用 一、果膠酶及作用 1．未成熟果實較硬的原因 未成熟果實含果膠質(zhì)較多，果肉結(jié)合緊密。 2．果膠酶的分布和獲取 (1)果膠酶廣泛存在于植物果實和微生物中。 (2)工業(yè)上采用曲霉、青霉等微生物發(fā)酵來生產(chǎn)果膠酶。 3．果膠酶的作用 果膠酶可以把果膠分解成小分子有機酸，使不溶性的果膠溶解。 二、不同濃度果膠酶對澄清蘋果汁出汁率的影響 　本實驗的實驗程序是制備蘋果汁、配制不同濃度的酶液、降解蘋果汁、沉淀、記錄結(jié)果。 預習完成后，請把你認為難以解決的問題記錄在下面的表格中 問題1 問題2 問題3 問題4 一、果膠和

2、果膠酶的組成及作用比較 果膠 果膠酶 組成 半乳糖醛酸聚合而成的高分子化合物 多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶等 作用 參與細胞壁的組成，不溶于水 將不溶性的果膠分解為可溶性的半乳糖醛酸 二、探究溫度對果膠酶活力的影響 1．實驗原理 果膠酶活力受溫度影響。處于最適溫度時，酶活力最高。在一定范圍內(nèi)，果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活力大小成正比。 2．操作步驟 實驗 溫度 30 ℃ 35 ℃ 40 ℃ 45 ℃ 50 ℃ 55 ℃ 60 ℃ 65 ℃ 70 ℃ 果汁量 (mL) 3.注意

3、事項 (1)在混合蘋果泥和果膠酶之前進行恒溫處理的目的是：保證底物和酶在混合時的溫度是相同的，避免混合后的溫度變化，確保實驗結(jié)果的準確性。 (2)通過測定濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶的活性的原理是：果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì)，可通過濾紙，因此蘋果汁的體積大小反映了果膠酶催化分解果膠能力的大小。 (3)本實驗的探究對象是酶的活性，溫度作為自變量，屬于探究性的定量實驗。自變量溫度可設置梯度來確定最適值。溫度梯度越小，實驗結(jié)果越精確。 ①本實驗仍是對照實驗(相互對照)，每支試管中蘋果泥和果膠酶的用量要嚴格控制相等。 ②嚴格控制各實驗組的pH、操作的程序等。 ③在實驗過程中被操

4、縱的特定因素或條件稱為變量。 三、探究pH對果膠酶活力的影響 1．實驗原理 果膠酶的活力受pH影響，其催化作用都有最適pH，在低于或高于此值時，酶活力都會減弱，過酸或過堿則導致酶變性失活。 2．實驗步驟 制備蘋果泥分裝,調(diào)pH―→加果膠酶―→反應一段時間―→過濾果汁―→觀察、記錄、比較果汁量 3．注意事項 (1)本實驗是對照實驗，其變量是pH。每支試管中加入的蘋果泥和果膠酶的量應相等，溫度也應相同(可取上一實驗測出的最適溫度)。 (2)pH梯度調(diào)節(jié)時可用體積分數(shù)均為0.1%的NaOH溶液或HCl溶液。 (3)為了使果膠酶充分地催化反應，應用玻璃棒不時地攪拌反應混合物。 (4

5、)可通過比較果汁體積大小來判斷酶活性的高低，也可以觀察果汁的澄清度來判斷果膠酶活性的強弱。 探究果膠酶的特性 　有一瓶酶試劑，由于標簽遺失，不能確定其具體成分。為確定其成分，做了如下6組實驗： 試管 編號 加入物質(zhì) 條件 現(xiàn)象 1 2 mL水＋10 mL果汁 室溫并振蕩 無明顯變化 2 2 mL該試劑＋10 mL果汁 室溫并振蕩 果汁變 得澄清 3 2 mL該試劑＋10 mL果汁 煮沸后降至室 溫并振蕩 無明顯變化 4 2 mL水＋小段濾紙條 室溫并振蕩 無明顯變化 5 2 mL該試劑＋小段濾紙條 室溫并振蕩 無明顯變化 6

6、 2 mL該試劑＋小段濾紙條 煮沸后降至室 溫并振蕩 無明顯變化 (1)根據(jù)試管2、5可以判斷該試劑的成分含有______酶，不含________酶。 (2)對照試管2、3可以說明果膠酶的活力受______影響。 (3)試管2、5說明果膠酶具有________，若要證明其活力隨溫度變化而變化，應選________號試管繼續(xù)實驗。 (4)果汁生產(chǎn)中，要解決的兩個主要問題是： ①______________________________________________________________； ②_____________________________________

7、_________________________。 【審題導析】　(1)要明確果膠酶的作用和特性。 (2)正確分析實驗。 【精講精析】　室溫下，2 mL該試劑能使果汁變澄清，說明該試劑中有果膠酶；在正常情況下2 mL該試劑未能使濾紙條分解，說明該試劑中沒有纖維素酶。果膠酶能催化果膠水解，而不能催化纖維素水解，說明酶具有專一性。煮沸冷卻后的試劑不能使果汁變澄清，因為高溫使酶失去活性。果汁生產(chǎn)中，要解決的兩個主要問題，一是果肉的出汁率低，耗時長；二是榨取的果汁渾濁、黏度高，容易發(fā)生沉淀。在生產(chǎn)上人們常使用果膠酶和纖維素酶來解決上述問題。 【答案】　(1)果膠　纖維素　(2)溫度 (3)

8、專一性　2和3 (4)①果肉的出汁率低，耗時長 ②榨取的果汁渾濁、黏度高，容易發(fā)生沉淀 影響果膠酶活力的因素 (1)溫度和pH。 (2)進行實驗設計時注意對照實驗的設計。 (3)設計酶活力隨溫度(或pH)變化時應設計一系列梯度變化。 1．果膠酶常在0～4 ℃下保存，其原因是(　　) A．此溫度條件下，酶的活性最高 B．此溫度條件下，酶變性失活 C．低溫可降低酶的活性，但酶不變性失活 D．自然條件下，果膠酶常在0～4 ℃下發(fā)生催化作用 【解析】　酶的活性受溫度的影響。酶都有一個最適溫度，但果膠酶的最適溫度是45～50 ℃，而不是0～4 ℃。保存果膠酶時，降低溫度，

9、使其活性降低，但酶并不失活，當溫度恢復到適宜時，酶的活性也處于最高。 【答案】　C 探究pH對果汁澄清度的影響 　某同學為探究pH對果汁澄清度的影響，進行實驗如下： (1)操作步驟： ①用榨汁機獲得蘋果汁勻漿，加熱鈍化酶活性后冷卻至50 ℃左右 ②在1～6號試管中分別加入制備的蘋果汁2 mL； ③加完蘋果汁后，向各試管中加入相應的緩沖液3 mL，使各試管中反應液的pH依次穩(wěn)定在3、4、5、6、7、8，分別向1～6號試管中加入果膠酶1 mL，然后進行45 ℃恒溫水?。? ④5 min后過濾并用量筒測量蘋果汁，記錄結(jié)果。 (2)結(jié)果見下表： 試管編號 1 2 3 4

10、 5 6 pH 3 4 5 6 7 8 結(jié)果(得率) 68% 75% 85% 75% 62% 60% 請回答： (1)實驗過程選擇45 ℃恒溫是因為只有在恒溫條件下，才能排除________對結(jié)果的干擾，而45 ℃是果膠酶起催化作用的________。 (2)如果反應速度過快，應當對果膠酶做怎樣的調(diào)整？ __________。 (3)該實驗得出的結(jié)論是：果膠酶發(fā)揮催化作用的最適pH是______，高于或低于此pH，酶的活力______。 (4)在本實驗中該同學是否已設計對照實驗？哪個因素為自變量？ __________________________

11、____________________________________。 (5)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力的高低？ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ________________________________

12、______________________________。 【審題導析】 【精講精析】　該實驗是在教材實踐案例的基礎上，進一步探究pH對蘋果汁得率的影響，培養(yǎng)學生的思維發(fā)散能力和實驗設計能力。在本實驗設計之前學生必須對實驗設計的思路有一個清晰的認識，必須遵循幾個原則：對照原則、單一變量原則等。本實驗是探究pH對果汁澄清度的影響，所以單一變量就應是pH，在實驗設計時應體現(xiàn)pH的變化梯度，由此可以對照不同的結(jié)果來分析最適pH。不同pH之間形成了相互對照，所以本實驗中體現(xiàn)了對照原則。果膠酶的作用是將果膠分解為小分子物質(zhì)，所以蘋果汁的體積就在一定程度上反應了酶活性的大小。 【答案】　(1

13、)溫度　最適溫度 (2)提高果膠酶的稀釋倍數(shù) (3)5　逐漸降低 (4)已設計(相互對照)，pH (5)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，因此蘋果汁的體積大小反映了果膠酶催化分解果膠的能力。在不同的pH下，果膠酶的活性越高，蘋果汁的體積就越大 實驗中的變量 (1)自變量：也叫實驗變量；是實驗中所控制的因素和條件。 (2)因變量：也叫反應變量；是由于自變量引起的變化和結(jié)果。 (3)無關變量：實驗中不設為自變量的變量，也可引起因變量的改變，因此要控制好無關變量。 2．探究溫度對果膠酶活性的影響、pH對酶活性的影響、果膠酶用量三個實驗中，實驗變量依次為(

14、　　) A．溫度、酶活性、酶用量 B．蘋果泥用量、 pH、果汁量 C．反應時間、酶活性、酶用量 D．溫度、pH、果膠酶用量 【解析】　實驗變量也稱自變量，是指實驗者所操縱的因素或條件。反應變量也稱因變量，是指實驗中由于實驗變量而引起的變化和結(jié)果。通常，實驗變量是原因，反應變量是結(jié)果。二者具有因果關系。實驗的目的就在于獲得和解釋這種前因后果。 實驗一是探究果膠酶的最適溫度，溫度為實驗變量，同理，實驗二和三的實驗變量為pH和果膠酶用量。 【答案】　D 1．某同學利用果膠酶分解植物組織，它將作用于(　　) A．細胞核　　　　　 B．細胞質(zhì) C．細胞間隙 D．細胞壁及細胞間層

15、 【解析】　果膠存在于細胞壁及胞間層，因此果膠酶只作用于此。 【答案】　D 2．在用果膠酶處理蘋果泥時，為了使果膠酶能夠充分地發(fā)揮催化反應，應采取的措施是(　　) A．加大蘋果泥用量 B．加大果膠酶用量 C．進一步提高溫度 D．用玻璃棒不時地攪拌反應混合物 【解析】　使用果膠酶催化蘋果泥分解制果汁時，應注意讓果膠酶與蘋果泥充分混合，方法即用玻璃棒不時地攪拌。 【答案】　D 3．果膠是植物細胞壁以及胞間層的主要成分之一。果膠酶能夠分解果膠，瓦解植物的細胞壁和胞間層。在果汁生產(chǎn)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(chǎn)的實驗課題。 實驗用具和材料

16、：磨漿機、燒杯、試管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、紗布等；蘋果、質(zhì)量分數(shù)為2%的果膠酶溶液、蒸餾水等。 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7個1 mL潔凈燒杯和7支試管并分別編號。 ③燒杯中注入等量的蘋果泥，試管中注入等量的2%的果膠酶溶液，之后進行下面兩種操作： 方法一：將試管中的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。 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(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)請問上述哪一種方法更科學？__________

17、____。理由是_______________。 (2)該實驗步驟中也有玻璃棒攪拌的操作，其目的是使________________，以減少實驗誤差。 (3)如果用曲線圖的方式記錄實驗結(jié)果，在現(xiàn)有的條件下，以橫坐標表示pH，縱坐標表示______________(填“果汁體積”或“試管體積”)，實驗操作和記錄是比較切實可行的。根據(jù)你對酶特性的了解，在下圖中選擇一個最可能是實驗結(jié)果的曲線圖為________。 【解析】　方法二是將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的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。這樣操作能夠確保酶的反應環(huán)境從一開始便達到實驗預設的pH。

18、否則，由于酶有高效性，在升高或降低pH過程中把果膠分解了，造成錯解。實驗中玻璃棒攪拌的目的是使酶和果膠充分地接觸，以減少實驗誤差。對于實驗結(jié)果以坐標圖的形式表示，以橫坐標表示pH，縱坐標表示果汁體積較恰當。在一定范圍內(nèi)，隨著pH的增加，酶的活性增強，果汁體積增大，當超過最適pH后，隨著pH的增加，酶的活性減弱，果汁體積減少。 【答案】　(1)方法二 方法二的操作能夠確保酶的反應環(huán)境從一開始便達到實驗預設的pH (2)酶和反應物充分地接觸 (3)果汁體積　甲 學業(yè)達標測評(七) 一、選擇題 1．下列關于果膠及果膠酶的敘述中，正確的是(　　) A．果膠酶不溶于水 B．果膠不溶于水

19、 C．加熱使果膠變性失活 D．加熱使果膠酶活性增強 【解析】　果膠不溶于水，因此，果汁中常有沉淀產(chǎn)生。溫度影響酶的活性，在低于最適溫度時，隨溫度的升高，酶的活性增強，但高溫使酶變性失活，而果膠不存在變性失活。 【答案】　B 2．關于果膠酶的敘述中錯誤的是(　　) A．組成植物細胞壁的主要成分是果膠和纖維素 B．在果實的成熟過程中果膠酶的生成增多 C．果膠酶在食品工業(yè)中有廣泛的用途，在其他方面則無用處，體現(xiàn)了酶的專一性 D．果膠酶與纖維素酶配合使用，可分解植物細胞壁中的果膠和纖維素 【解析】　果膠酶的作用是分解細胞壁中的果膠，可以使果汁產(chǎn)量增加，透明度提高，在提高葡萄酒質(zhì)量等

20、方面作用很大。也常與纖維素酶等共同使用，有提高飼料營養(yǎng)和降低飼料黏度，促進飼料在動物消化道內(nèi)消化等作用。 【答案】　C 3．李明同學自制芒果汁，發(fā)現(xiàn)量少，而且渾濁不透明?？梢圆捎檬裁捶绞皆黾赢a(chǎn)果汁的量而且使其清澈透明(　　) A．靜置沉淀　　　　 B．離心 C．加果膠酶 D．換芒果品種 【解析】　芒果汁不透明是因為有果膠，果膠的存在，同時也使得產(chǎn)量減少。因此加適量的果膠酶可以解決以上問題。 【答案】　C 4．某同學在探究果膠酶的最適溫度時，將得到的實驗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成曲線圖(如圖)。關于該曲線圖，以下說法錯誤的是(　　) A．該同學的實驗數(shù)據(jù)中有錯誤 B．該同學設置的溫度梯度

21、不合理 C．從該曲線中判斷不出果膠酶的最適溫度 D．從曲線中可判斷出果膠酶的最適溫度為40 ℃ 【解析】　由曲線可知，實驗數(shù)據(jù)應該出現(xiàn)錯誤，因為酶的活力隨溫度的變化應是先增加后減少；另外溫度梯度為間隔5 ℃太大；從曲線中無法判斷果膠酶的最適溫度。 【答案】　D 5．pH對果膠酶活性影響的實驗中，不正確的是(　　) A．自變量是不同的pH梯度 B．控制不變的量有溫度、底物濃度、酶濃度、反應時間等 C．可通過測定濾出的果汁體積來判斷果膠酶最適pH D．pH過低時，果膠酶活性變小，但不失活 【解析】　在設計pH對果膠酶活性影響的實驗時，自變量為不同的pH梯度，無關變量(應控制不變

22、)有溫度、底物濃度、酶濃度、反應時間等。pH過低或過高時都會使果膠酶(蛋白質(zhì))變性失活。 【答案】　D 6．如圖曲線表示的是溫度和果膠酶活性之間的關系 ，此曲線不能說明的是 (　　) A．在B點之前，果膠酶的活性和溫度成正相關；之后，成反相關 B．當溫度達到B點時，果膠酶的活性最高，酶的催化作用最強 C．A點時，果膠酶的活性很低，但隨著溫度升高，果膠酶的活性可以上升 D．C點時，果膠酶的活性很低，當溫度降低時，酶的活性可以恢復上升 【解析】　從圖中可以看出隨著溫度的不斷升高，果膠酶的活性在上升，等達到B點時，酶的活性達到最高；隨后，隨著溫度的繼續(xù)上升，酶的活性迅速下降。但是

23、A點和C點相比，雖然酶的活性都很低，但是A點是低溫條件，對酶的分子結(jié)構(gòu)無影響，所以，隨著溫度的上升，其活性也會不斷上升；而C點是高溫條件，當溫度過高時，會破壞酶的分子結(jié)構(gòu)，使酶的活性發(fā)生不可逆的變化。 【答案】　D 7．某同學為了驗證果膠酶的作用，設計了如下實驗： (1)取兩個100 mL的潔凈燒杯，編號為1號、2號。 (2)向兩個燒杯中分別加入20 mL的蘋果泥，向1號燒杯內(nèi)加入2 mL的蒸餾水，向2號燒杯內(nèi)加入2 mL的果膠酶。 (3)把這兩個燒杯放在水浴中保溫，并用玻璃棒攪拌。 下面分析中正確的是(　　) A．1號燒杯為實驗組，2號燒杯果汁變澄清 B．2號燒杯為實驗組，1

24、號燒杯果汁變澄清 C．1號燒杯為對照組，2號燒杯果汁變澄清 D．2號燒杯為對照組，1號燒杯果汁變澄清 【解析】　由于該實驗是研究果膠酶的作用，所以加入果膠酶的燒杯為實驗組，加入蒸餾水的燒杯為對照組；果膠酶能夠把果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸，使渾濁的溶液變澄清。 【答案】　C 8．如圖是果膠酶在不同溫度條件下的酶活力變化曲線，下列有關敘述錯誤的是(　　) A．由0 ℃～100 ℃時，隨溫度升高果膠酶的活力先升后降 B．由100 ℃～0 ℃變化時，果膠酶的活力先降后升 C．果膠酶的最適溫度為35 ℃ D．甲、乙兩曲線后半段無變化的是乙 【解析】　100 ℃時果膠酶變性失活，

25、溫度降低時酶的活力也不能恢復。 【答案】　B 二、非選擇題 9．下列A、B、C圖依次表示果膠酶濃度一定時，果膠酶的反應速度與反應物濃度、溫度、 pH之間的關系，據(jù)圖完成下列問題： (1)圖A中，反應物達到某一濃度時反應速度不再上升的原因是 ______________________________________________________________ ______________________________________________________________。 (2)圖B中，b點對應的溫度稱________________。如果你根據(jù)實驗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成

26、的曲線圖無法判斷果膠酶的最適溫度，你將如何改進？ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________。 (3)圖B中，曲線ab段表明______________，bc段表明 _____________________________________________

27、_________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________。 (4)將裝有果膠酶與反應物的甲、乙兩試管分別放入12 ℃和90 ℃水浴鍋中，20分鐘后取出轉(zhuǎn)入40 ℃的水浴鍋保溫，兩試管內(nèi)的反應是：甲______，乙________。 (5)圖C表示了果膠酶濃度、反應物濃度、溫度等一定時，果膠酶催化反應的速度隨pH變化的曲線，實驗時可根據(jù)__________來判定果膠酶的最適pH。 【解析】　本題考查了在酶數(shù)量不變的情況下，影響酶活性的外界因素，即反應物濃度、溫度和pH是如何影響反應速度的。溫度、pH影響反應速度的曲線是“鐘”形曲線，反應物濃度達到一定值時，因酶數(shù)量限制而導致速度不再增加。 【答案】　(1)受反應過程中酶濃度的限制 (2)酶反應的最適溫度　應根據(jù)適宜的溫度范圍，嘗試間隔近的溫度梯度重新實驗 (3)果膠酶的活性隨溫度升高而升高　果膠酶的活性隨溫度繼續(xù)升高而下降 (4)反應速度加快　無催化反應 (5)果汁的量 12