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1、第32講酶的應(yīng)用,教材梳理,題型探究,果汁中的果膠和果膠酶 1.果膠 (1)果膠的化學(xué)組成:由組成,是的主要成分。 (2)果膠與果汁加工:果膠不僅影響,還會使果汁渾濁。 2.果膠酶 (1)來源:、蘋果青霉等。 (2)組成:果膠酶并不是特指某一種酶,而是分解果膠的一類酶的總稱,主要包括果膠酶和酶。 (3)作用:將果膠分解成可溶性的分子。,半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯,植物細(xì)胞壁,出汁率,黑曲霉,果膠甲酯,教材梳理,題型探究,3.探究利用蘋果或山楂勻漿制作果汁的最佳條件 (1)實(shí)驗(yàn)原理,果膠酶的活性受溫度或pH的影響,處于或pH時(shí)活性最高。果汁的出汁率、澄清度與果膠酶的成正比。 果膠不溶于乙醇。,果
2、膠酶、果膠甲酯酶,最適溫度,活性,教材梳理,題型探究,(2)實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì),不加熱,95%的乙醇,教材梳理,題型探究,考向一果汁中的果膠和果膠酶 【典例1-1】 (2018浙江杭州學(xué)軍中學(xué)高三3月選考模擬)回答下列有關(guān)果膠、果汁和果膠酶等的問題。 (1)果膠是植物細(xì)胞壁的主要成分,起著將植物細(xì)胞在一起的作用。制作果汁時(shí)可加入果膠酶和以分解果膠,提高果汁出汁率和澄清度。 (2)生產(chǎn)果膠酶可從黑曲霉中提取,下列適于黑曲霉擴(kuò)大培養(yǎng)的培養(yǎng)基是(A.蛋白胨和酵母提取物培養(yǎng)基B.尿素固體培養(yǎng)基C.MS培養(yǎng)基D.添加蔗糖的豆芽汁培養(yǎng)基)。由于果膠酶溶于水,不利于重復(fù)使用,可通過物理或化學(xué)方法將果膠酶固定在某種
3、介質(zhì)上,使之成為不溶于水而又有的制劑。,教材梳理,題型探究,(3)用果汁制作果酒,以果汁為原料,加入一定比例的蔗糖目的是。最后倒入酵母懸液,混勻,加蓋;發(fā)酵開始時(shí),由于微生物的需氧呼吸會使發(fā)酵瓶內(nèi)出現(xiàn),原因是。,答案:(1)粘合果膠甲酯酶(2)D酶活性(3)提高果酒的酒精和糖的含量負(fù)壓需氧呼吸消耗氧氣,產(chǎn)生的二氧化碳易溶于水,教材梳理,題型探究,解析:(1)果膠是植物細(xì)胞壁成分之一,存在于相鄰細(xì)胞壁間的胞間層中,起著將細(xì)胞粘合在一起的作用。制作果汁時(shí)可加入果膠酶和果膠甲酯酶以分解果膠,提高果汁出汁率和澄清度。 (2)黑曲霉是異養(yǎng)需氧微生物,擴(kuò)大培養(yǎng)需要含有有機(jī)物的液體培養(yǎng)基,添加蔗糖的豆芽汁培
4、養(yǎng)基是液體培養(yǎng)基且含有有機(jī)物蔗糖,適合擴(kuò)大培養(yǎng)黑曲霉,故選D項(xiàng)。由于果膠酶溶于水,不利于重復(fù)使用,可通過物理或化學(xué)方法將果膠酶固定在某種介質(zhì)上,使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。 (3)用果汁制作果酒,以果汁為原料,加入一定比例的蔗糖,目的是提高果酒的酒精和糖的含量。最后倒入酵母懸液,混勻,發(fā)酵開始時(shí),由于微生物的需氧呼吸會使發(fā)酵瓶內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓,原因是需氧呼吸消耗氧氣,產(chǎn)生的二氧化碳易溶于水。,教材梳理,題型探究,導(dǎo)師點(diǎn)睛(1)果膠酶不是指某一種酶,而是分解果膠的一類酶的總稱,包括果膠酶、果膠甲酯酶等。 (2)果膠不溶于乙醇,可以利用無水乙醇制備果膠沉淀物,然后將其烘干后,用于各種生產(chǎn)實(shí)踐,如
5、一些黏合劑等。 (3)制取果汁時(shí),果膠酶的活性可以通過果汁的出汁率和澄清度反映出來;而果汁的澄清度或出汁率的高低與果膠酶的活性或數(shù)量有關(guān)。,教材梳理,題型探究,考向二探究制備果汁的最佳條件 【典例1-2】 葡萄收獲的季節(jié)性較強(qiáng),并且不易運(yùn)輸,易造成積壓,腐爛變質(zhì)。為了解決上述問題且滿足不同人群的需求,可以將其加工制作成果汁、果酒、果醋等。如圖1是簡單的生產(chǎn)流程圖,結(jié)合所學(xué)知識回答下列問題。,教材梳理,題型探究,(1)果膠酶的使用過程中,需要對酶的活性、酶的用量進(jìn)行研究。在圖2甲、乙兩個(gè)曲線中,果膠酶活性受環(huán)境因素影響的變化曲線是,縱軸還可以用來表示,自變量X可以代表等;自變量Y可代表。 (2)
6、果膠酶的最適用量是圖2中的點(diǎn)對應(yīng)的量。 (3)過程中不用滅菌一般也不會受到雜菌的污染,原因是。,答案:(1)甲過濾得到的果汁的體積溫度、pH果膠酶的濃度(或用量)(2)B(3)培養(yǎng)液中缺氧環(huán)境及酵母菌產(chǎn)生的酒精能抑制絕大多數(shù)微生物的生長繁殖,教材梳理,題型探究,解析:(1)果膠酶的活性受溫度、pH等條件的影響,每一種酶的最適pH和最適溫度是一定的,衡量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的指標(biāo)有兩個(gè),一個(gè)是果汁的體積,另一個(gè)是果汁的澄清度。(2)果膠酶的最適用量是過濾得到果汁澄清度最高時(shí)對應(yīng)的最小酶量,B點(diǎn)后酶量增加而澄清度不再增加,因此B點(diǎn)對應(yīng)的量為最適用量。(3)缺氧條件不利于大多數(shù)細(xì)菌的生存,同時(shí)酵母菌產(chǎn)生的酒精有
7、殺菌作用。,教材梳理,題型探究,易錯提醒探究制備果汁的最佳條件實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng) (1)探究果膠酶的用量是建立在探究最適溫度和pH對果膠酶活性影響的基礎(chǔ)之上的。實(shí)驗(yàn)的自變量是果膠酶的用量,其他因素都應(yīng)保持適宜且相同。 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)可以配制不同濃度的果膠酶溶液,也可以只配制一種濃度的果膠酶溶液,然后使用不同的體積。需要注意的是,反應(yīng)液的pH必須相同,否則將影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。,教材梳理,題型探究,真題演練,-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測 1.-淀粉酶的固定化 (1)固定化酶 概念:將水溶性的酶用的方法固定在某種介質(zhì)上,使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。 方法:吸附法、交聯(lián)法和包埋法等
8、。 (2)-淀粉酶的固定化 -淀粉酶作用的最適條件:最適pH為,最適溫度為。 方法:法。,物理或化學(xué),共價(jià)偶聯(lián)法,5.57.5,5075 ,吸附,教材梳理,題型探究,真題演練,2.淀粉水解作用的檢測 (1)原理,(2)實(shí)驗(yàn)步驟 固定化-淀粉酶,裝入注射器中 以0.3 mL/min的流速滴加,使該溶液過柱 流出5 mL淀粉液后接收 0.5 mL 流出液 滴加12滴溶液,觀察顏色,用水稀釋1倍后再觀察顏色 用柱體積的蒸餾水洗滌固定化柱,放置在4 冰箱中,幾天后取出,重復(fù)實(shí)驗(yàn),糊精,麥芽糖,淀粉溶液,KI-I2,10倍,教材梳理,題型探究,真題演練,考向一固定化酶 【典例2-1】 在20世紀(jì)50年代
9、,酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域,到了70年代又發(fā)明了固定化酶技術(shù)。請回答下列相關(guān)問題。,(1)固定化酶技術(shù)將酶固定在上,使酶既能與接觸,又能與分離,同時(shí)固定在載體上的酶還能。常用的固定方法有吸附法、共價(jià)偶聯(lián)法、交聯(lián)法和包埋法等。,教材梳理,題型探究,真題演練,(2)“-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測實(shí)驗(yàn)”中: -淀粉酶固定在上,使用了圖中法。 實(shí)驗(yàn)中,用滴管滴加淀粉溶液時(shí),使淀粉溶液以的流速過固定化酶柱,目的是。 灌注了固定化酶的注射器在使用完后要洗滌固定化柱,并放置在保存。,答案:(1)不溶于水的載體反應(yīng)物產(chǎn)物反復(fù)利用 (2)石英砂乙吸附0.3 mL/min使淀粉充分與酶接觸用10倍
10、體積的蒸餾水4 冰箱,教材梳理,題型探究,真題演練,解析:(1)固定化酶技術(shù)將酶固定在不溶于水的載體上使酶既能與反應(yīng)物接觸,又能與產(chǎn)物分離,同時(shí)固定在載體上的酶還能反復(fù)利用。 (2)-淀粉酶固定在石英砂上,使用了圖乙吸附法;用滴管滴加淀粉溶液時(shí),使淀粉溶液以0.3 mL/min的流速通過固定化酶柱,目的是使淀粉充分與酶接觸;灌注了固定化酶的注射器在使用完后要用10倍體積的蒸餾水洗滌固定化柱,并放置在4 冰箱保存。,教材梳理,題型探究,真題演練,拓展提升1.固定化酶方法和原理 (1)圖甲、乙、丙固定化酶的方法分別是包埋法、共價(jià)偶聯(lián)法和交聯(lián)法、吸附法。 (2)圖甲的原理是將微生物細(xì)胞均勻地包埋在不
11、溶于水的多孔性載體中。圖乙的原理是利用共價(jià)鍵、離子鍵將酶分子相互結(jié)合,或?qū)⑵浣Y(jié)合到載體上。圖丙的原理是通過物理吸附作用,把酶固定在纖維素、瓊脂糖、多孔玻璃和離子交換樹脂等載體上。,教材梳理,題型探究,真題演練,2.常見固定化方法及其優(yōu)缺點(diǎn),教材梳理,題型探究,真題演練,考向二固定化酶技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用 【典例2-2】 請回答利用枯草桿菌生產(chǎn)-淀粉酶及酶固定化實(shí)驗(yàn)的有關(guān)問題。 (1)篩選高表達(dá)菌株的最簡便方法之一是。一般通過兩種手段實(shí)現(xiàn)。篩選出的菌株在發(fā)酵生產(chǎn)之前還需利用培養(yǎng)基進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。 (2)利用物理或化學(xué)的方法將-淀粉酶固定在的介質(zhì)上成為固定化酶。 (3)實(shí)驗(yàn)過程涉及兩次蒸餾水洗滌反應(yīng)柱的操
12、作,所用的蒸餾水體積為裝填體積的,第二次洗滌的目的是除去。,教材梳理,題型探究,真題演練,(4)從反應(yīng)柱下端接取少量流出液進(jìn)行KI-I2顏色測試,結(jié)果未呈現(xiàn)紅色。下列有關(guān)此現(xiàn)象的解釋錯誤的是。 A.反應(yīng)柱中沒有-淀粉酶被固定 B.流速過快淀粉未被水解 C.接取的流出液是蒸餾水 D.流速過慢淀粉被水解成葡萄糖,答案:(1)單菌落分離劃線分離和涂布分離液體 (2)非水溶性 (3)10倍殘留的淀粉溶液 (4)D,教材梳理,題型探究,真題演練,解析:(1)單菌落的分離是獲得高表達(dá)菌株的最簡便方法之一。分離單菌落常用的方法是劃線分離法和涂布分離法。進(jìn)行微生物的擴(kuò)大培養(yǎng)通常用液體培養(yǎng)基。 (2)固定化酶技
13、術(shù)是利用物理或化學(xué)的方法將水溶性的酶固定在非水溶性的介質(zhì)上,使之成為具有酶活性而不溶于水的酶制劑。 (3)制備固定化酶柱和淀粉水解檢測時(shí)都需要洗滌反應(yīng)柱,一般用10倍柱體積的蒸餾水進(jìn)行洗滌,但兩次洗滌的目的不同,第一次洗滌的目的是除去未吸附的游離的淀粉酶,第二次是除去殘留的淀粉溶液,以便于固定化酶柱重復(fù)使用。 (4)從反應(yīng)柱下接取少量流出液,進(jìn)行KI-I2顏色測試,若未出現(xiàn)紅色,可能是固定化酶柱制備失敗,沒有酶制劑,無法催化淀粉水解,或者淀粉流速過快導(dǎo)致淀粉未被水解,或者接取的是酶柱中未除去的蒸餾水。,教材梳理,題型探究,真題演練,導(dǎo)師點(diǎn)睛-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測實(shí)驗(yàn)中兩次洗滌固定
14、化酶柱的目的,教材梳理,題型探究,真題演練,1.(2018浙江4月選考,32節(jié)選)回答與果膠、淀粉等提取和利用有關(guān)的問題。 某植物富含有果膠、淀粉、蛋白質(zhì)和纖維素成分。某小組開展了該植物綜合利用的研究。 (1)果膠提取工藝研究結(jié)果表明,原料先經(jīng)過一段時(shí)間沸水漂洗的果膠得率(提取得到的果膠占原料質(zhì)量的百分率)顯著高于常溫水漂洗的果膠得率,最主要原因是沸水漂洗(A.有助于清洗雜質(zhì)和去除可溶性糖B.使植物組織變得松散C.使有關(guān)酶失活D.有利于細(xì)胞破裂和原料粉碎制漿)。 (2)在淀粉分離生產(chǎn)工藝研究中,為促進(jìn)淀粉絮凝沉降,添加生物絮凝劑(乳酸菌菌液),其菌株起重要作用。為了消除絮凝劑中的雜菌,通常將生
15、產(chǎn)上使用的菌液,采用,進(jìn)行單菌落分離,然后將其,并進(jìn)行特性鑒定,篩選得到純的菌株。,教材梳理,題型探究,真題演練,(3)在用以上提取過果膠和淀粉后的剩渣加工飲料工藝研究中,將剩渣制成的汁液經(jīng)蛋白酶和纖維素酶徹底酶解處理后,發(fā)現(xiàn)仍存在渾濁和沉淀問題?？商砑邮构z徹底分解成半乳糖醛酸,再添加,以解決汁液渾濁和沉淀問題。 (4)在建立和優(yōu)化固定化酶反應(yīng)器連續(xù)生產(chǎn)工藝研究中,通常要分析汁液中各種成分的濃度和所用酶的活性,然后主要優(yōu)化各固定化酶反應(yīng)器中的(答出2點(diǎn)即可)、反應(yīng)pH和酶反應(yīng)時(shí)間等因素。其中,酶反應(yīng)時(shí)間可通過 來調(diào)節(jié)。,教材梳理,題型探究,真題演練,答案:(1)C (2)劃線分離法(或涂布分
16、離法)擴(kuò)大培養(yǎng) (3)果膠酶和果膠甲酯酶淀粉酶使淀粉分解 (4)固定化酶的量、反應(yīng)液溫度控制反應(yīng)器液體流量(或體積) 解析:果膠酶活性受溫度、pH或酶抑制劑的影響。固定化酶就是將水溶性的酶用物理或化學(xué)的方法固定在某種介質(zhì)(如石英砂),使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。常用方法有吸附法、共價(jià)偶聯(lián)法等。,教材梳理,題型探究,真題演練,2.(2016浙江4月選考,32節(jié)選)請回答與“果汁中的果膠和果膠酶”實(shí)驗(yàn)有關(guān)的問題。 (1)果膠是細(xì)胞壁的重要組成成分,其化學(xué)本質(zhì)是(A.蛋白質(zhì)B.脂質(zhì)C.核酸D.多糖)。它在細(xì)胞壁形成過程中的主要作用是將相鄰的細(xì)胞在一起。 (2)制取果汁時(shí),先用果膠酶將果膠分解
17、成和半乳糖醛酸甲酯等物質(zhì),再用酶處理,可得到比較澄清的果汁。用適量且濃度適宜的上述兩種酶處理時(shí),果汁的出汁率、澄清度與酶的高低呈正相關(guān)。 (3)由于果膠不溶于乙醇,故可用乙醇對果膠粗提物(經(jīng)酶處理后的混合物)進(jìn)行處理,從而得到干制品。,教材梳理,題型探究,真題演練,答案:(1)D粘合(2)半乳糖醛酸果膠甲酯活性(3)脫水(沉淀) 解析:果膠是植物細(xì)胞壁的主要成分,其化學(xué)本質(zhì)是多糖,它的作用是將植物細(xì)胞粘合在一起。果膠由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯組成。在果膠酶的作用下,果膠被分解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯。除了酶量及濃度外,果汁的出汁率、澄清度還與酶的活性高低呈正相關(guān)。果膠不溶于乙醇,可用乙醇對果膠粗提物進(jìn)行沉淀處理而獲得干制品。,
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