2019-2020年高中生物 實(shí)驗(yàn)4 果汁中的果膠和果膠酶學(xué)習(xí)指導(dǎo) 浙科版選修1.doc

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2019-2020年高中生物 實(shí)驗(yàn)4 果汁中的果膠和果膠酶學(xué)習(xí)指導(dǎo) 浙科版選修1 一、基礎(chǔ)知識(shí) 1．果膠是植物細(xì)胞壁的主要成分，也是植物胞間層的主要成分之一，使植物細(xì)胞粘合在一起，若去掉果膠，就會(huì)使植物細(xì)胞變得松散。果膠是由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯聚合而成的一種高分子化合物，不溶于水。也不溶于乙醇，這是鑒別果膠的一種簡(jiǎn)易方法。果膠是很好的凝固劑，用煮沸的山楂泥可制成山楂糕，就是利用果膠的作用。果膠可結(jié)合大量的水分，降低植物組織的分散性。果膠在果汁加工中不僅會(huì)影響出汁率，還會(huì)使果汁渾濁。 2．果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱，包括半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠脂酶等，而不是特指某一種酶。果膠酶能夠分解果膠，瓦解植物的細(xì)胞壁和胞間層，使榨取果汁變得更容易，而果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸，也使得渾濁的果汁變得澄清。果膠酶除用于制備果汁外，還用于果酒澄清，同時(shí)也作為洗衣粉的添加劑。加果膠酶的洗衣粉可除去衣服上的果汁、果醬等污垢。 3．果膠酶的來(lái)源：植物、霉菌、酵母菌和細(xì)菌均能產(chǎn)生果膠酶，如生成果膠酶的霉菌有黑曲霉、米曲霉和文氏曲霉等。由霉菌發(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(yīng)用于果汁加工業(yè)。 4．制作果汁的最佳條件：品質(zhì)最好的果汁應(yīng)該是①盡量保留水果中的營(yíng)養(yǎng)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?。虎萦性嫉乃?；⑥除去所有的機(jī)械組織，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條件就是最佳條件，達(dá)到這些條件的方法要溫和，且對(duì)人體無(wú)害。 二、探究利用蘋(píng)果或山楂勻漿制作果汁的最佳條件的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 1．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)一定要遵循單一變量原則和對(duì)照原則，嚴(yán)格控制無(wú)關(guān)變量。實(shí)驗(yàn)可以設(shè)計(jì)如右圖所示。 2．疑問(wèn)解釋 ①實(shí)驗(yàn)中需間歇攪拌20～30min的目的是什么？ 答：目的是使果膠酶和反應(yīng)物果膠充分接觸，有利于化學(xué)反應(yīng)順利進(jìn)行。 ②實(shí)驗(yàn)中加熱和不加熱有何不同？為什么？ 答：沸水浴中或酒精燈上加熱會(huì)使酶失活，因而使試管中加不加果膠酶結(jié)果都一樣；不加熱時(shí)果膠酶保持活性，加果膠酶的試管中果膠水解，而加水的試管中裹腳不能水解。 ③實(shí)驗(yàn)中加入95%乙醇4mL后，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？ 答：果膠不溶于乙醇，可以用乙醇來(lái)鑒別果膠。加入95%乙醇4mL后，含有果膠的試管會(huì)出現(xiàn)沉淀，而果膠被水解后就不會(huì)出現(xiàn)沉淀。 三、典例分析 果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要成分之一。果膠酶能夠分解果膠，瓦解植物細(xì)胞壁和胞間層。在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以提高出汁率和澄清度。請(qǐng)你幫助完成以下有關(guān)果膠酶和果汁生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)課題。 實(shí)驗(yàn)用具和材料：磨漿機(jī)、燒杯、試管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、紗布等；蘋(píng)果、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的果膠酶溶液、蒸餾水等。 【課題一】驗(yàn)證果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用 實(shí)驗(yàn)方法及步驟： （1）將蘋(píng)果洗凈去皮，用磨漿機(jī)制成蘋(píng)果泥，加入適量蒸餾水備用。 （2）取兩個(gè)100mL潔凈的燒杯，編號(hào)1、2，按相應(yīng)程序進(jìn)行操作，請(qǐng)把表中未填寫(xiě)的內(nèi)容填上。 燒杯 操作順序 項(xiàng)目 l 2 ① 在燒杯中加入蘋(píng)果泥 20mL 20mL ② 2mL / ③ 注入蒸餾水 / ④ 在恒溫水浴中保溫，并用玻璃棒不時(shí)攪拌 10min 10min （3）取兩個(gè)大燒杯，同時(shí)進(jìn)行過(guò)濾，觀察（比較） ，并記錄結(jié)果。 （4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)及結(jié)論：如果是 ，則說(shuō)明果膠酶對(duì)果膠的水解具有催化作用。 【課題二】探究果膠酶催化果膠水解的最適pH 本課題實(shí)驗(yàn)步驟中，在完成[課題一]中的①、②步驟、編號(hào)、編組之后，有下面兩種操作： 方法一：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋(píng)果泥相混合，再把混合液的pH分別調(diào)至4、5、6、7、8、9、10。 方法二：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋(píng)果泥的pH分別調(diào)至4、5、6、7、8、9、10，再把pH相等的果膠酶溶液和蘋(píng)果泥相混合。 （1）請(qǐng)問(wèn)上述哪種方法更科學(xué)? 。理由是： 。 （2）該實(shí)驗(yàn)步驟中也有玻璃棒攪拌的操作，其目的是使 。 （3）如果用曲線圖方式記錄比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在現(xiàn)有的條件下，以橫坐標(biāo)表示pH，縱坐標(biāo)表示 (填“果汁體積”或“試管體積”)，實(shí)驗(yàn)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，請(qǐng)?jiān)谙聢D中選擇一個(gè)最可能是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線 。 解析：［課題一］中，實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹膀?yàn)證果膠酶可以提高出汁率和澄清度”，不難找出該實(shí)驗(yàn)的單一變量是“果膠酶溶液和蒸餾水”。實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)與前面的實(shí)驗(yàn)?zāi)康南鄬?duì)應(yīng)，即相同時(shí)間內(nèi)1號(hào)燒杯濾出的果汁體積比2號(hào)燒杯濾出的果汁體積大，澄清度高。［課題二］中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、7、8、9、10，再把相等的果膠酶溶液和蘋(píng)果泥相混合。這樣操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開(kāi)始便達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)的pH。對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果如果要用坐標(biāo)圖的形式表示，縱坐標(biāo)表示果汁體積較恰當(dāng)，根據(jù)在一定范圍內(nèi)，隨pH增加，果汁體積增大，當(dāng)pH超過(guò)最適值，隨pH增加酶活性減弱，果汁體積減少由此可知最可能是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線為A。 答案：［課題一］（2）②注入果膠酶溶液　?、?mL　　（3）相同時(shí)間內(nèi)濾出的果汁體積和果汁澄清度　?。?）相同時(shí)間內(nèi)1號(hào)燒杯濾出的果汁體積比2號(hào)燒杯濾出的果汁體積大，澄清度高　?。壅n題二］（1）方法二的操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開(kāi)始便達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)的pH　　（2）酶和反應(yīng)物果膠充分地接觸　?。?）果汁體積　　甲