考點72 果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用 1制作果汁要解決的兩個問題一是果肉的出汁率低，耗時長；二是榨取的果汁的渾濁度、黏度高，容易發(fā)生沉淀。2果膠（1）作用：果膠是植物細(xì)胞壁及胞間層的主要組成成分之一。（2）成分：由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物。 （3）特點：不溶于水，在果汁加工中，會影響果汁的出汁率，還會使果汁渾濁。 3果膠酶（1）作用：能夠分解果膠，瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層，使榨取果汁變得更容易；果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸，使得渾濁的果汁變得澄清。（2）組成：不是特指某一種酶，而是分解果膠的一類酶的總稱，包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。果膠酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，也能被蛋白酶水解掉。（3）植物、霉菌、酵母菌和細(xì)菌均能產(chǎn)生果膠酶。4探究溫度和pH對果膠酶活性的影響（1）實驗原理：果膠酶瓦解細(xì)胞壁及胞間層增大果汁產(chǎn)量；果膠酶催化分解果膠增大果汁澄清度。（2）變量該實驗的自變量是溫度或pH，控制方法：利用恒溫水浴保溫（或滴加酸、堿等）。因變量是酶的活性，檢測因變量方法是通過測定果汁的體積或澄清度 來實現(xiàn)的。根據(jù)單一變量原則，控制不變的量（無關(guān)變量）有：蘋果泥的用量、果膠酶的用量、反應(yīng)的時間和過濾的時間等。（3）實驗原則：對照原則、單一變量原則、等量原則。（4）實驗流程：制備水果泥設(shè)置一系列溫度梯度或pH梯度加入果膠酶反應(yīng)一段時間過濾果汁。5探究果膠酶的用量（1）實驗是建立在最適溫度和最適pH對果膠酶活性影響的基礎(chǔ)之上的。（2）實驗原理：在一定的條件下，隨著酶濃度的增加，果汁的體積增加；當(dāng)酶濃度達(dá)到某一數(shù)值后，再增加酶的用量，果汁的體積不再改變，此值就是酶的最適用量。（3）變量自變量：果膠酶的用量?？刂品椒ǎ嚎膳渲撇煌瑵舛鹊墓z酶溶液，也可以配制一種濃度的果膠酶溶液，使用不同的體積即可。因變量：果汁的體積或澄清度。無關(guān)變量：溫度、PH、反應(yīng)的時間、蘋果泥的用量、過濾的時間等，應(yīng)保持相同且適宜。（4）通過果汁的體積判斷果膠酶的用量：如果隨著酶的用量增加，過濾到果汁的體積也增加，說明酶的用量不足；如果當(dāng)酶的用量增加到某個值后，再增加酶的用量，過濾到的果汁的體積不再改變，說明酶的用量已經(jīng)足夠，這個值就是酶的最適用量。 考向一 果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用 1下列對果膠酶的作用的敘述中，錯誤的是A果膠酶是一種催化劑，可以改變反應(yīng)速率B果膠酶在蛋白酶作用下可能會被降解C果膠酶能將乳糖醛酸分解成半乳糖醛酸D果膠酶能瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層【參考答案】C 2某生物課外活動小組發(fā)現(xiàn)，新鮮水果比放置一段時間的水果硬。他們根據(jù)所學(xué)知識，認(rèn)為可能的原因是放置一段時間的水果果膠酶含量高，而果膠酶能將細(xì)胞壁分解，使水果細(xì)胞相互分離，導(dǎo)致水果變軟。為了探究上述假設(shè)是否正確，他們進(jìn)行了如下探究：（1）實驗原理：_。（2）實驗假設(shè)：_。（3）實驗方法步驟：稱等量的去皮后的新鮮蘋果和放置一段時間的蘋果切成小塊，分別放在榨汁機中制成果泥。用濾紙或5層紗布過濾，收集濾液(條件相同)。_。結(jié)論：_。根據(jù)此實驗，能否得出水果放置時間越長，營養(yǎng)價值越高的結(jié)果？_?！敬鸢浮浚?）果膠酶能將胞間層的果膠分解，使細(xì)胞分散，水果變軟 （2）放置一段時間的水果果膠酶含量高 （3）觀察比較濾液的體積和澄清度 放置一段時間的水果果膠酶含量比新鮮水果高 不能，因為水果放置時間過久，維生素C損耗多 考向二 探究果膠酶的用量 3關(guān)于探究果膠酶最適用量的實驗，敘述錯誤的是A配制不同濃度的果膠酶溶液，并在各組中加入等量的該溶液B調(diào)節(jié)pH，使各組中的pH相同而且處于適宜狀態(tài)C用玻璃棒攪拌加酶的果泥，攪拌時間可以不同D在相同且適宜的溫度條件下進(jìn)行實驗【參考答案】C 4如圖表示某研究小組探究果膠酶的用量的實驗結(jié)果。下列有關(guān)說法不正確的是 A在ab段限制反應(yīng)速率的主要因素是酶的用量B在bc段限制反應(yīng)速率的因素是溫度、pH、反應(yīng)物濃度等C在ac段增加反應(yīng)物濃度，可以明顯加快反應(yīng)速率D在該實驗給定條件下，果膠酶的最佳用量是b點對應(yīng)的值【答案】C【解析】由曲線圖可以看出，在ab段，隨著酶的用量的增大，酶促反應(yīng)速率加快，說明此階段限制反應(yīng)速率的主要因素是酶的用量，此時增加反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率不會明顯加快。在bc段，隨著酶的用量的增大，酶促反應(yīng)速率不再加快，此時反應(yīng)物濃度成為限制反應(yīng)速率的因素之一，增加反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率會加快，C項錯誤。由圖可知，在該實驗給定條件下，果膠酶的最佳用量是b點對應(yīng)的值。 1蒸熟的蘋果具有很好的止瀉作用，這是因為蘋果中果膠的“立場”不太堅定，未經(jīng)加熱的生果膠可軟化大便，與膳食纖維共同起著通便的作用，而煮過的果膠則搖身一變，不僅具有吸收細(xì)菌和毒素的作用，而且還有收斂、止瀉的功效。下列有關(guān)果膠的敘述，不正確的是A果膠是植物細(xì)胞壁的主要成分之一B酵母菌可產(chǎn)生果膠酶，是因為酵母菌的細(xì)胞壁中也含有果膠C果膠酶能夠分解果膠D果膠影響出汁率2在“探究果膠酶的用量”的實驗中，下列說法不正確的是A實驗時可配制不同濃度的果膠酶溶液B底物濃度一定時，隨酶用量的增大濾出的果汁增多C本實驗應(yīng)控制在適宜溫度和pH條件下D反應(yīng)液的pH必須相同3探究溫度對果膠酶活性影響的實驗中，得到如下實驗結(jié)果。據(jù)此分析不正確的是 A實驗過程中應(yīng)先將蘋果泥和果膠酶分別調(diào)節(jié)到對應(yīng)溫度后再混合B為了實驗結(jié)果的科學(xué)性，各組混合處理時間和過濾果汁時間均應(yīng)相同C應(yīng)在5055 之間設(shè)置更細(xì)溫度梯度進(jìn)行實驗探究果膠酶的最適溫度D該實驗結(jié)果表明高溫能使果膠酶失活，但高溫也可能促進(jìn)果膠分解4用果膠酶處理蘋果泥時，為了提高出汁率，可采取的措施是A加大蘋果泥用量B大幅度提高反應(yīng)溫度C換成大型號容器D用玻璃棒進(jìn)行攪拌5某同學(xué)為了驗證果膠酶的作用，設(shè)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裝置中保溫，并用玻璃棒攪拌。下面分析中正確的是A1號燒杯為實驗組，2號燒杯果汁變澄清B2號燒杯為實驗組，1號燒杯果汁變澄清C1號燒杯為對照組，2號燒杯果汁變澄清D2號燒杯為對照組，1號燒杯果汁變澄清6如圖曲線表示的是溫度和果膠酶活性之間的關(guān)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呈正相關(guān)；之后，呈負(fù)相關(guān)B當(dāng)溫度到達(dá)b點時，果膠酶的活性最高，酶的催化效率最高Ca點時，果膠酶的活性很低，但隨著溫度升高，果膠酶的活性可以升高Dc點時，果膠酶的活性也很低，當(dāng)溫度降低時，果膠酶的活性也可以升高7某工廠新制了50 L蘋果泥，準(zhǔn)備生產(chǎn)果汁，但不知酶的最適用量。為了節(jié)約成本，進(jìn)行了如下探究實驗：取8只試管編號18，分別加入30 mL蘋果泥，保溫一段時間，然后向各試管加入不同體積的果膠酶溶液，反應(yīng)一段時間后過濾并記錄果汁體積，實驗數(shù)據(jù)如下表所示。下列分析錯誤的是編號12345678果膠酶溶液體積（mL）12345678果汁體積（mL）20.621.221.822.42323.423.423.4注解：果汁體積均不包含酶溶液體積A8只試管均需要調(diào)節(jié)至相同且適宜的溫度、pH，且反應(yīng)時間充足B本實驗的測量指標(biāo)還可以是蘋果泥反應(yīng)完全時所需要的時間C在果汁生產(chǎn)中一般還應(yīng)加入纖維素酶來充分瓦解細(xì)胞壁D為得到更準(zhǔn)確的最適用量，可以設(shè)置56 mL范圍內(nèi)不同果膠酶用量梯度實驗來探究8如圖是根據(jù)果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用的系列實驗結(jié)果得出的坐標(biāo)曲線。有關(guān)說法正確的是 A圖甲表示溫度對果膠酶活性的影響，高溫使得果膠酶結(jié)構(gòu)被破壞B圖乙只能表示pH對果膠酶活性的影響，最適pH通常為堿性條件C圖丙可表示蘋果泥中加入果膠酶后得到的果汁量隨時間的變化情況D圖丁可表示蘋果泥用量一定時，果膠酶用量對果汁產(chǎn)量的影響9果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成分之一。果膠酶能夠分解果膠，瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層。請你完成以下有關(guān)果膠酶和果汁生產(chǎn)中的問題：（1）在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以提高_(dá)和_。（2）某實驗小組進(jìn)行了“探究果膠酶催化果膠水解最適pH”的課題研究。本課題的實驗步驟中，在完成“燒杯中分別加入蘋果泥，試管中分別注入果膠酶溶液、編號、編組”之后，有下面兩種操作：第一種：將試管中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、610第二種：將試管中果膠酶溶液和燒杯中蘋果泥的pH分別調(diào)至4、5、610，再把pH相等的果膠酶溶液和蘋果泥相混合。請問哪一種操作更科學(xué)?_，理由是_。如果用曲線圖的方式記錄實驗結(jié)果，在現(xiàn)有的條件下，當(dāng)橫坐標(biāo)表示pH，縱坐標(biāo)表示_時，實驗的操作和記錄是比較切實可行的。根據(jù)你對酶特性的了解，分析圖中最可能是實驗結(jié)果的曲線圖是_。若實驗所獲得的最適pH=m，請你在所選的曲線圖中標(biāo)出“m”點的位置_。 10工業(yè)生產(chǎn)果汁時，常常利用果膠酶破除果肉細(xì)胞壁以提高水果的出汁率，為研究溫度對果膠酶活性的影響，某同學(xué)設(shè)計了如下實驗： 將果膠酶與蘋果泥分裝于不同試管，在10 水浴中恒溫處理10 min（如圖甲）。將步驟處理后的果膠酶和蘋果泥混合，再次在10 水浴中恒溫處理10 min（如圖乙）。將步驟處理后的混合物過濾，收集濾液，測量果汁量（如圖丙）。在不同溫度條件下重復(fù)以上實驗步驟，并記錄果汁量，結(jié)果如下表：溫度/1020304050607080果汁量/mL813152515121110根據(jù)上述實驗，請分析并回答下列問題：（1）果膠酶能破除細(xì)胞壁，是因為果膠酶可以促進(jìn)細(xì)胞壁中_的水解。（2）實驗步驟的目的是_。（3）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。（4）實驗結(jié)果表明，在上述8組實驗中，當(dāng)溫度為_時果汁量最多，此時果膠酶的活性_。當(dāng)溫度再升高時，果汁量降低，說明_。（5）能不能確定該溫度就是果膠酶的最適溫度？如果不能，請設(shè)計出進(jìn)一步探究果膠酶的最適溫度的實驗方案：_。 11（2015·海南卷）生產(chǎn)果汁時，用果膠酶處理果泥可提高果汁的出汁率?；卮鹣铝邢嚓P(guān)問題：（1）某同學(xué)用三種不同的果膠酶進(jìn)行三組實驗，各組實驗除酶的來源不同外，其他條件都相同，測定各組的出汁量，據(jù)此計算各組果膠的活性的平均值并進(jìn)行比較。這一實驗的目的是。（2）現(xiàn)有一種新分離出來的果膠酶，為探究其最適溫度，某同學(xué)設(shè)計了如下實驗：取試管16支，分別加入等量的果泥、果膠酶、緩沖液，混勻，平均分為4組，分別置于0 、5 、10 、40 下保溫相同時間，然后，測定各試管中的出汁量并計算各組出汁量平均值。該實驗溫度設(shè)置的不足之處有_和_。（3）某同學(xué)取5組試管（AE）分別加入等量的同種果泥，在A、B、C、D 4個實驗組的試管中分別加入等量的緩沖液和不同量的同種果膠酶，然后，補充蒸餾水使4組試管內(nèi)液體體積相同；E組加入蒸餾水使試管中液體體積與實驗組相同。將5組試管置于適宜溫度下保溫一定時間后，測定各組的出汁量。通過AD組實驗可比較不同實驗組出汁量的差異。本實驗中，若要檢測加入酶的量等于0而其他條件均與實驗組相同時的出汁量，E組設(shè)計（填“能”或“不能”）達(dá)到目的，其原因是。 1【答案】B【解析】植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠，A正確；酵母菌雖然有細(xì)胞壁，但其細(xì)胞壁中不含果膠成分，B錯誤；果膠酶能夠分解果膠形成可溶性半乳糖醛酸，C正確；在果汁加工中，果膠影響果汁的出汁率和澄清度，D正確。2【答案】B 3【答案】C【解析】實驗過程中應(yīng)先將蘋果泥和果膠酶分別調(diào)節(jié)到對應(yīng)溫度后再混合，A正確；為了實驗結(jié)果的科學(xué)性和控制單一變量，各組混合處理時間和過濾果汁時間均應(yīng)相同，B正確；實驗中的溫度梯度跨度較大，要想確定最適溫度，需要設(shè)置更細(xì)溫度梯度進(jìn)行實驗，分析數(shù)據(jù)，應(yīng)該在4555 之間設(shè)置更細(xì)溫度梯度進(jìn)行實驗探究果膠酶的最適溫度，C錯誤；高溫可以使酶失活，由表格數(shù)據(jù)可以看出，高溫也可能促進(jìn)果膠分解，D正確。4【答案】D【解析】果膠酶能分解果膠，瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層，使榨取果汁更容易。用玻璃棒攪拌，可以使酶和底物之間接觸的更加充分，細(xì)胞壁被分解的速度更快，提高出汁率。故答案選D。5【答案】C【解析】驗證果膠酶作用的實驗中，1號燒杯內(nèi)加入2 mL的蒸餾水，作為空白對照。果膠酶能夠分解果膠，瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層，使榨取果汁變得容易，也使果汁變得澄清。因此2號燒杯果汁變澄清，所以C選項是正確的。6【答案】D【解析】由圖可知，溫度到達(dá)b點時，果膠酶活性最高，酶的催化效率最高，在b點之前，果膠酶的活性和溫度呈正相關(guān)；b點之后，果膠酶的活性和溫度呈負(fù)相關(guān)，A、B正確；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，C正確；c點時酶已經(jīng)變性失活，D錯誤。7【答案】A【解析】8只試管如果反應(yīng)時間充足，則各組過濾的果汁體積應(yīng)相同，與表格中的實驗結(jié)果不符合，A錯誤；本實驗中蘋果泥反應(yīng)完全時各試管過濾的果汁體積相同，可以利用蘋果泥反應(yīng)完全所需的時間作為本實驗的測量指標(biāo)，B正確；植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠，所以在果汁生產(chǎn)中還應(yīng)加入纖維素酶來瓦解細(xì)胞壁，C正確；由表格數(shù)據(jù)可知，設(shè)置56 mL范圍內(nèi)不同果膠酶用量梯度實驗可用來探究更準(zhǔn)確的最適用量，D正確。8【答案】C 9【答案】（1）出汁率 澄清度（2）第二種 第二種的操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始便達(dá)到實驗預(yù)設(shè)的pH環(huán)境（或第一種的操作會在達(dá)到預(yù)定pH之前就發(fā)生了酶的催化反應(yīng)） 果汁體積 甲 如圖 【解析】（1）果膠酶可以分解果膠，提高出汁率和澄清度。（2）本課題的目的是“探究果膠酶催化果膠水解最適pH”，實驗的關(guān)鍵是分別將果膠酶溶液和蘋果泥調(diào)至一定的pH，然后把pH相等的這兩種溶液混合，否則，在達(dá)到預(yù)定pH之前就會發(fā)生酶的催化反應(yīng)，導(dǎo)致實驗結(jié)果不準(zhǔn)確?？梢?，第二種的操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始便達(dá)到實驗預(yù)設(shè)的pH環(huán)境（或第一種的操作會在達(dá)到預(yù)定pH之前就發(fā)生了酶的催化反應(yīng)），因此第二種的操作更科學(xué)。本課題的目的是“探究果膠酶催化果膠水解最適pH”，自變量是不同pH，因變量是果汁體積。如果用曲線圖的方式記錄實驗結(jié)果，則橫坐標(biāo)表示pH，縱坐標(biāo)表示果汁體積。在一定pH范圍內(nèi)，酶的活性隨著pH的升高而逐漸增強，達(dá)到最適pH后，酶的活性隨pH繼續(xù)升高而逐漸下降，過酸或過堿會使酶永久失活，據(jù)此可推知：圖甲最可能是實驗結(jié)果的曲線圖。過圖甲曲線的峰值畫一條與縱坐標(biāo)相平行的線，該線與橫坐標(biāo)的交點即為m。10【答案】（1）果膠 （2）使果膠酶與蘋果泥處于同一溫度條件下 （3）酶和反應(yīng)物(果膠)充分地接觸 （4）40 相對最強 溫度升高，降低了酶的活性 （5）不能，可以再設(shè)置多套裝置，以40 為中心，以更小的溫差(如0.5 )測量在更小溫度范圍內(nèi)的果汁的產(chǎn)生量，果汁的產(chǎn)量對應(yīng)最高的溫度更接近酶的最適宜溫度 11【答案】（1）探究不同來源果膠酶的活性 （2）溫度范圍設(shè)置不合適 溫度梯度設(shè)置不合理（或各組的酶促反應(yīng)受兩個不同溫度影響） （3）不能 未加入緩沖液【解析】（1）根據(jù)題意可知，用三種不同的果膠酶進(jìn)行三組實驗，各組實驗除酶的來源不同外，其他條件都相同，據(jù)此計算各組果膠的活性的平均值并進(jìn)行比較，說明該實驗的自變量是果膠酶的來源，因變量是果膠酶的活性，所以該實驗的目的是探究不同來源果膠酶的活性。（2）根據(jù)實驗設(shè)計可知，該實驗是探究果膠酶的最適溫度，所以自變量是溫度，因變量是果膠酶的活性，用出汁量進(jìn)行衡量，出汁量越多則果膠酶活性越高。該實驗方案中，溫度應(yīng)該在常溫范圍內(nèi)設(shè)置系列溫度梯度且梯度差值相等，所以4組的溫度應(yīng)分別設(shè)置為15 、20 、25 、30 ；另外探究溫度對酶活性的影響時，應(yīng)保證酶促反應(yīng)只能在設(shè)定的溫度下進(jìn)行，同一實驗組的反應(yīng)溫度只能是一個，所以實驗操作應(yīng)該是將各組盛有果膠酶的試管與盛有果泥的試管分別在設(shè)定溫度下處理一定時間后再將兩只試管混合，才能保證實驗在設(shè)定的溫度下進(jìn)行。（3）根據(jù)題意，若要檢測加入酶的量等于0而其他條件均與實驗組相同時的出汁量，則實驗的自變量是果膠酶的量，因變量是出汁量。對照實驗的設(shè)計應(yīng)遵循單一變量原則和對照原則，根據(jù)實驗設(shè)置，E組應(yīng)加入緩沖液而不是蒸餾水，才符合實驗設(shè)計的單一變量原則。 13