第第30講酶的利用講酶的利用考點酶的利用考點酶的利用一、果汁中的果膠和果膠酶一、果汁中的果膠和果膠酶1.果膠及其特性果膠及其特性果膠是植物果膠是植物的主要成分，由的主要成分，由和和組成。果膠起著組成。果膠起著的作用，去掉的作用，去掉果膠植物組織將變得果膠植物組織將變得。果膠。果膠中，這中，這是鑒別果膠的一種簡易的方法。是鑒別果膠的一種簡易的方法。細胞壁細胞壁半乳糖醛酸半乳糖醛酸半乳糖醛酸甲脂半乳糖醛酸甲脂粘合細胞粘合細胞松散松散不溶于乙醇不溶于乙醇2.果膠酶的組成及作用果膠酶的組成及作用通常所說的果膠酶包括通常所說的果膠酶包括和和酶，能酶，能使果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸和使果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸和，瓦解瓦解和胞間層。和胞間層。果膠酶果膠酶果膠甲酯果膠甲酯半乳糖醛酸甲脂半乳糖醛酸甲脂植物細胞壁植物細胞壁3.實驗步驟實驗步驟第一步第一步制勻漿制勻漿第二步第二步燒杯燒杯A燒杯燒杯B5 g勻漿勻漿5 g勻漿勻漿10 mL黑曲霉提取液黑曲霉提取液10 mL水水間歇攪拌間歇攪拌2030 min第三第三步步試管試管1試管試管2試管試管3試管試管4A燒杯混燒杯混合物合物4 mLA燒杯混合燒杯混合物物4 mLB燒杯燒杯混合混合物物4 mLB燒杯燒杯混合混合物物4 mL沸水浴沸水浴不加熱不加熱沸水浴沸水浴不加熱不加熱_第四第四步步加入加入95%酒精酒精4 mL沉淀物最少沉淀物最少_ _ _實驗結(jié)論：實驗結(jié)論：能分解果膠，水浴加熱也有利于提能分解果膠，水浴加熱也有利于提高高，也有利于提高出汁率也有利于提高出汁率和澄清度。和澄清度。上清液最澄清上清液最澄清澄清澄清較渾濁較渾濁渾濁渾濁沉淀物較少沉淀物較少沉淀物最多沉淀物最多沉淀物較多沉淀物較多果膠酶果膠酶果汁的澄清度果汁的澄清度水浴加熱水浴加熱二、二、淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測1.固定化酶固定化酶(1)固定化酶的含義：是指將固定化酶的含義：是指將的酶用物理或化學(xué)的的酶用物理或化學(xué)的方法固定在某種介質(zhì)上，使之成為方法固定在某種介質(zhì)上，使之成為而又有而又有的制劑的方法。的制劑的方法。(2)固定化的方法：吸附法、固定化的方法：吸附法、交聯(lián)法和、交聯(lián)法和等。等。(3)固定化酶的優(yōu)點：固定化酶的優(yōu)點：提高；提高；易分易分離；離；。水溶性水溶性不溶于水不溶于水酶活性酶活性共價偶聯(lián)法共價偶聯(lián)法包埋法包埋法穩(wěn)定性穩(wěn)定性可反復(fù)利用可反復(fù)利用2.淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測(1)淀粉的水解過程：淀粉的水解過程：(2)淀粉酶的固定化淀粉酶的固定化(如圖如圖)。5 mg 淀粉酶溶于淀粉酶溶于4 mL，加入，加入5 mg石英砂，攪拌石英砂，攪拌30 min。糊精糊精麥芽糖麥芽糖葡萄糖葡萄糖蒸餾水蒸餾水(3)將將裝入含氣門芯并用夾子封住的注射器中。裝入含氣門芯并用夾子封住的注射器中。用用40 mL蒸餾水用流速蒸餾水用流速1 mL/min來洗滌除去來洗滌除去。(4)使淀粉溶液以使淀粉溶液以0.3 mL/min的流速過柱，在流出的流速過柱，在流出5 mL后接收后接收0.5 mL流出液。加入流出液。加入12滴滴溶液，觀察顏色變化。溶液，觀察顏色變化。(5)實驗預(yù)期結(jié)果：水解產(chǎn)物糊精遇碘呈實驗預(yù)期結(jié)果：水解產(chǎn)物糊精遇碘呈。KII2石英砂石英砂未吸附的游未吸附的游離淀粉酶離淀粉酶紅色紅色1.(20164月浙江選考節(jié)選月浙江選考節(jié)選)請回答與請回答與“果汁中的果膠和果膠酶果汁中的果膠和果膠酶”實驗有關(guān)的問題：實驗有關(guān)的問題：(1)果膠是細胞壁的重要組成成分，其化學(xué)本質(zhì)是果膠是細胞壁的重要組成成分，其化學(xué)本質(zhì)是_(A.蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)B.脂質(zhì)脂質(zhì)C.核酸核酸D.多糖多糖)。它在細胞壁形成過程中的。它在細胞壁形成過程中的主要作用是將相鄰的細胞主要作用是將相鄰的細胞_在一起。在一起。(2)制取果汁時，先用果膠酶將果膠分解成制取果汁時，先用果膠酶將果膠分解成_和半乳糖醛和半乳糖醛酸甲酯等物質(zhì)，再用酸甲酯等物質(zhì)，再用_酶處理，可得到比較澄清的果汁。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，果汁的出汁率、澄清用適量且濃度適宜的上述兩種酶處理時，果汁的出汁率、澄清度與酶的度與酶的_高低呈正相關(guān)。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)酶處理經(jīng)酶處理后的混合物后的混合物)進行進行_處理，從而得到干制品。處理，從而得到干制品。解析解析(1)果膠主要是由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯縮聚而成果膠主要是由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯縮聚而成的，屬于多糖。果膠主要在相鄰的植物細胞之間起粘合的作用。的，屬于多糖。果膠主要在相鄰的植物細胞之間起粘合的作用。(2)果膠酶和果膠甲酯酶可以將果膠分解成半乳糖醛酸和半乳糖果膠酶和果膠甲酯酶可以將果膠分解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯，用適量且濃度適宜的上述兩種酶處理果汁可以使果醛酸甲酯，用適量且濃度適宜的上述兩種酶處理果汁可以使果汁澄清，果汁的出汁率、澄清度與酶的活性高低呈正相關(guān)。汁澄清，果汁的出汁率、澄清度與酶的活性高低呈正相關(guān)。(3)由于果膠不溶于乙醇，經(jīng)酶處理后的混合物用乙醇進行沉淀由于果膠不溶于乙醇，經(jīng)酶處理后的混合物用乙醇進行沉淀脫水處理，可獲得干制品。脫水處理，可獲得干制品。答案答案(1)D粘合粘合(2)半乳糖醛酸果膠甲酯活性半乳糖醛酸果膠甲酯活性(3)脫水脫水(沉淀沉淀)2.(201610月浙江選考節(jié)選月浙江選考節(jié)選)請回答脲酶固定化實驗的有關(guān)問題：請回答脲酶固定化實驗的有關(guān)問題：制備固定化酶時，用石英砂吸附脲酶，裝柱。再用蒸餾水洗滌制備固定化酶時，用石英砂吸附脲酶，裝柱。再用蒸餾水洗滌固定化酶柱，其作用是固定化酶柱，其作用是_。解析解析用石英砂吸附法固定化酶，裝柱完成后，再用蒸餾水洗用石英砂吸附法固定化酶，裝柱完成后，再用蒸餾水洗滌固定化酶柱，其作用是洗去未被吸附的酶，以免影響產(chǎn)物的滌固定化酶柱，其作用是洗去未被吸附的酶，以免影響產(chǎn)物的純度。純度。答案答案除去游離的脲酶除去游離的脲酶本題組對應(yīng)選修一本題組對應(yīng)選修一P33P35，果汁中的果膠和果膠，果汁中的果膠和果膠酶；選修一酶；選修一P38P40，淀粉酶的固定化及淀粉淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測水解作用的檢測1.果膠是果膠是的主要成分，由半乳糖醛酸和半乳糖的主要成分，由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯組成，醛酸甲酯組成，和和酶可以水解果膠。酶可以水解果膠。要使果汁澄清，需要要使果汁澄清，需要兩種酶。鑒別果膠的一兩種酶。鑒別果膠的一種簡易方法是果膠種簡易方法是果膠乙醇，如果果汁中含有比較多乙醇，如果果汁中含有比較多的果膠，加入的果膠，加入乙醇后會出現(xiàn)乙醇后會出現(xiàn)。實驗表明，果汁制作時，使用實驗表明，果汁制作時，使用和對果汁和對果汁有有利于提高出汁率和澄清度。利于提高出汁率和澄清度。植物細胞壁植物細胞壁果膠酶果膠酶果膠甲酯果膠甲酯同時使用同時使用不溶于不溶于95%絮狀沉淀絮狀沉淀果膠酶果膠酶加熱加熱2.固定化酶是將固定化酶是將的酶用的酶用或或的方法的方法在某種介質(zhì)上，使之成為在某種介質(zhì)上，使之成為而又而又的制劑。的制劑。3.固定化的方法有固定化的方法有、和和。教材中用。教材中用法將法將a淀粉酶固定淀粉酶固定在在上。上。4.淀粉以較慢的流速過柱，使淀粉以較慢的流速過柱，使充分接觸，使充分接觸，使反應(yīng)反應(yīng)，在流出液中加入淀粉指示劑，在流出液中加入淀粉指示劑(即即溶液溶液)，用，用稀釋稀釋1倍后再觀察倍后再觀察，若出，若出現(xiàn)現(xiàn)，則說明淀粉在，則說明淀粉在淀粉酶作用下被水解淀粉酶作用下被水解成成。KII2水溶性水溶性物理物理化學(xué)化學(xué)固定固定不溶于水不溶于水有酶活性有酶活性吸附法吸附法共價偶聯(lián)法共價偶聯(lián)法交聯(lián)法交聯(lián)法包埋法包埋法吸附法吸附法石英砂石英砂底物和酶底物和酶充分充分水水顏色顏色紅色紅色糊精糊精角度酶的利用角度酶的利用1.果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱，常用于果汁的生產(chǎn)。果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱，常用于果汁的生產(chǎn)。(1)果膠酶用于果汁生產(chǎn)，是因為它能分解果膠，可解決果肉出果膠酶用于果汁生產(chǎn)，是因為它能分解果膠，可解決果肉出汁率低和汁率低和_等問題。等問題。(2)果膠由果膠由_和和_組成。組成。(3)若要檢測蘋果汁中是否還含有果膠，可取一定量的果汁與若要檢測蘋果汁中是否還含有果膠，可取一定量的果汁與_混合，若出現(xiàn)混合，若出現(xiàn)_現(xiàn)象，說明果膠還沒有被完全現(xiàn)象，說明果膠還沒有被完全分解。分解。(4)下圖為某同學(xué)進行的澄清蘋果汁生產(chǎn)實驗，下列相關(guān)敘述正下圖為某同學(xué)進行的澄清蘋果汁生產(chǎn)實驗，下列相關(guān)敘述正確的是確的是_。A.實驗中所用的固定化果膠酶可由某些物質(zhì)吸附，吸附后的酶實驗中所用的固定化果膠酶可由某些物質(zhì)吸附，吸附后的酶可永久使用可永久使用B.為防止雜菌污染，圖示裝置制作完畢后需瞬間高溫滅菌為防止雜菌污染，圖示裝置制作完畢后需瞬間高溫滅菌C.通過控制閥調(diào)節(jié)蘋果汁流出的速率，保證反應(yīng)充分進行通過控制閥調(diào)節(jié)蘋果汁流出的速率，保證反應(yīng)充分進行D.固定化果膠酶不可重復(fù)使用，每次生產(chǎn)前需重新裝填反應(yīng)柱固定化果膠酶不可重復(fù)使用，每次生產(chǎn)前需重新裝填反應(yīng)柱(5)固定化酶技術(shù)是將水溶性的酶用物理或化學(xué)的方法固定在某固定化酶技術(shù)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)上，使酶能與種介質(zhì)上，使酶能與_接觸，又能與接觸，又能與_分離。分離。(6)在在“淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測”這一實驗這一實驗中，中，淀粉酶固定在石英砂上，使用了下圖中的淀粉酶固定在石英砂上，使用了下圖中的_。解析解析果膠酶用于果汁生產(chǎn)可以提高果汁出汁率和澄清度。果果膠酶用于果汁生產(chǎn)可以提高果汁出汁率和澄清度。果膠由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯構(gòu)成。果膠不溶于乙醇，當(dāng)膠由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯構(gòu)成。果膠不溶于乙醇，當(dāng)果膠與乙醇混合時會出現(xiàn)渾濁。固定化果膠酶可以重復(fù)使用，果膠與乙醇混合時會出現(xiàn)渾濁。固定化果膠酶可以重復(fù)使用，但不能永久使用。圖示裝置是固定化酶柱不能瞬間高溫滅菌，但不能永久使用。圖示裝置是固定化酶柱不能瞬間高溫滅菌，否則酶失活后不能重復(fù)使用了。適當(dāng)減少蘋果汁流出的速率，否則酶失活后不能重復(fù)使用了。適當(dāng)減少蘋果汁流出的速率，可以保證反應(yīng)充分進行。固定化酶可以做到既能與底物接觸發(fā)可以保證反應(yīng)充分進行。固定化酶可以做到既能與底物接觸發(fā)生反應(yīng)，又易與產(chǎn)物分離，提高產(chǎn)物純度。生反應(yīng)，又易與產(chǎn)物分離，提高產(chǎn)物純度。淀粉酶固定在淀粉酶固定在石英砂上，使用了吸附法，圖中石英砂上，使用了吸附法，圖中表示吸附法。表示吸附法。答案答案(1)果汁渾濁果汁渾濁(2)半乳糖醛酸半乳糖醛酸甲酯半乳糖醛酸半乳糖醛酸甲酯(3)乙醇渾濁乙醇渾濁(4)C(5)底物底物(反應(yīng)物反應(yīng)物)產(chǎn)物產(chǎn)物(6)2.某校生物興趣小組為探究不同濃度果膠酶對澄清蘋果汁出汁率某校生物興趣小組為探究不同濃度果膠酶對澄清蘋果汁出汁率的影響，進行了如下實驗。的影響，進行了如下實驗。實驗步驟：實驗步驟：制備蘋果汁：將蘋果洗凈，切成小塊，用榨汁機打碎成蘋果制備蘋果汁：將蘋果洗凈，切成小塊，用榨汁機打碎成蘋果汁勻漿。加熱蘋果汁到汁勻漿。加熱蘋果汁到100 ，再冷卻至，再冷卻至50 左右。左右。配制不同濃度的酶液：取配制不同濃度的酶液：取5支支10 mL的試管，依次編號為的試管，依次編號為26號。分別加入不同量的質(zhì)量濃度為號。分別加入不同量的質(zhì)量濃度為10 g/mL的果膠酶溶液，再的果膠酶溶液，再分別加入蘋果酸定容至分別加入蘋果酸定容至10 mL，獲得質(zhì)量濃度分別為，獲得質(zhì)量濃度分別為2 g/mL、4 g/mL、6 g/mL、8 g/mL、10 g/mL的果膠酶溶液備用。的果膠酶溶液備用。降解蘋果汁降解蘋果汁(如下圖如下圖)沉淀：向上述沉淀：向上述6只燒杯中添加明膠、活性炭等物質(zhì)攪拌處理，只燒杯中添加明膠、活性炭等物質(zhì)攪拌處理，充分混勻后靜置，分別過濾。充分混勻后靜置，分別過濾。記錄并處理結(jié)果：用量筒測量澄清濾液記錄并處理結(jié)果：用量筒測量澄清濾液(即蘋果汁即蘋果汁)的體積，記的體積，記入表格，并計算出汁率。入表格，并計算出汁率。請回答下列問題：請回答下列問題：(1)果膠酶能提高蘋果的出汁率并使果汁澄清的原因是果膠酶能提高蘋果的出汁率并使果汁澄清的原因是_。(2)步驟步驟中，蘋果汁先加熱到中，蘋果汁先加熱到100 的目的是的目的是_。(3)步驟步驟中，在中，在26號試管中加入號試管中加入10 g/mL果膠酶溶液的量分果膠酶溶液的量分別是別是_；步驟；步驟中，在中，在1號燒杯中加號燒杯中加入入1 mL_。(4)根據(jù)預(yù)期結(jié)果，請繪制出澄清蘋果汁出汁率與果膠酶濃度之根據(jù)預(yù)期結(jié)果，請繪制出澄清蘋果汁出汁率與果膠酶濃度之間大致的關(guān)系曲線，并在坐標軸上標出澄清蘋果汁最高出汁率間大致的關(guān)系曲線，并在坐標軸上標出澄清蘋果汁最高出汁率所需的果膠酶最佳濃度。所需的果膠酶最佳濃度。解析解析(1)由于果膠酶能分解果膠，瓦解細胞壁，所以在蘋果泥由于果膠酶能分解果膠，瓦解細胞壁，所以在蘋果泥中加入果膠酶，可以提高果汁的量和澄清度。中加入果膠酶，可以提高果汁的量和澄清度。(2)蘋果汁先加熱蘋果汁先加熱到到100 ，可使蘋果中的酶失活，防止對實驗結(jié)果產(chǎn)生干擾。，可使蘋果中的酶失活，防止對實驗結(jié)果產(chǎn)生干擾。(3)根據(jù)圖中果膠酶溶液的濃度根據(jù)圖中果膠酶溶液的濃度(10 g/mL)和各試管中配制成的和各試管中配制成的果膠酶溶液的濃度果膠酶溶液的濃度(2 g/mL、4 g/mL、6 g/mL、8 g/mL、10 g/mL)可知，加入果膠酶溶液的體積分別是可知，加入果膠酶溶液的體積分別是2 mL、4 mL、6 mL、8 mL、10 mL。步驟。步驟中，在中，在1號燒杯中加入號燒杯中加入1 mL蘋果蘋果酸，作為對照。酸，作為對照。(4)出汁率曲線起點于縱軸某點，表明沒有果膠出汁率曲線起點于縱軸某點，表明沒有果膠酶時也有一定出汁率，在一定范圍內(nèi)隨果膠酶濃度升高，出汁酶時也有一定出汁率，在一定范圍內(nèi)隨果膠酶濃度升高，出汁率上升達飽和點后可穩(wěn)定。率上升達飽和點后可穩(wěn)定。答案答案(1)果膠酶能分解果膠，瓦解細胞壁果膠酶能分解果膠，瓦解細胞壁(2)使蘋果中的酶使蘋果中的酶失活，防止對實驗結(jié)果產(chǎn)生干擾失活，防止對實驗結(jié)果產(chǎn)生干擾(3)2 mL、4 mL、6 mL、8 mL、10 mL蘋果酸蘋果酸(4)如圖關(guān)注坐標含義、曲線變化趨如圖關(guān)注坐標含義、曲線變化趨勢、起點、最佳濃度。勢、起點、最佳濃度。歸納小結(jié)歸納小結(jié)1.直接使用酶和固定化酶的優(yōu)缺點比較直接使用酶和固定化酶的優(yōu)缺點比較 直接使用酶直接使用酶固定化酶固定化酶酶的種數(shù)酶的種數(shù)一種或幾種一種或幾種一種一種常用載體常用載體 高嶺土、皂土、硅膠、凝膠高嶺土、皂土、硅膠、凝膠制作方法制作方法 化學(xué)結(jié)合固定化、物理吸附固定化化學(xué)結(jié)合固定化、物理吸附固定化是否需要是否需要營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)否否否否催化反應(yīng)催化反應(yīng)單一或多種單一或多種單一單一反應(yīng)底物反應(yīng)底物各種物質(zhì)各種物質(zhì)(大分子、小分子大分子、小分子)各種物質(zhì)各種物質(zhì)(大分子、小分子大分子、小分子)缺點缺點對環(huán)境條件非常敏感，易失活；對環(huán)境條件非常敏感，易失活；難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)量難回收，成本高，影響產(chǎn)品質(zhì)量不利于催化一系列的酶促反應(yīng)不利于催化一系列的酶促反應(yīng)優(yōu)點優(yōu)點催化效率高、耗能低、低污染催化效率高、耗能低、低污染既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離；分離；可以反復(fù)利用可以反復(fù)利用2.酶的固定化方法及適用對象酶的固定化方法及適用對象名稱名稱原理原理圖示圖示包埋法包埋法將微生物細胞均勻地包埋在不將微生物細胞均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中溶于水的多孔性載體中化學(xué)結(jié)化學(xué)結(jié)合法合法利用共價鍵、離子鍵將酶分子利用共價鍵、離子鍵將酶分子或細胞相互結(jié)合，或?qū)⑵浣Y(jié)合或細胞相互結(jié)合，或?qū)⑵浣Y(jié)合到載體上到載體上物理吸物理吸附法附法通過物理吸附作用，把酶固定通過物理吸附作用，把酶固定在纖維素、瓊脂糖、多孔玻璃在纖維素、瓊脂糖、多孔玻璃或離子交換樹脂等載體上或離子交換樹脂等載體上3.探究影響果膠酶活性因素實驗的分析探究影響果膠酶活性因素實驗的分析(1)實驗原則：單一變量原則、對照性原則。嚴格控制變量，盡實驗原則：單一變量原則、對照性原則。嚴格控制變量，盡量減少無關(guān)變量的影響。量減少無關(guān)變量的影響。(2)實驗原理：果膠酶活性受溫度、實驗原理：果膠酶活性受溫度、pH或酶抑制劑的影響，在或酶抑制劑的影響，在最適溫度或最適溫度或pH時，活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度時，活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都與果膠酶的活性大小成正比。都與果膠酶的活性大小成正比。(3)設(shè)計實驗：設(shè)計實驗：探究最適溫度時，探究最適溫度時，pH為無關(guān)變量，最好是最適為無關(guān)變量，最好是最適pH；探究最；探究最適適pH時，溫度為無關(guān)變量，最好是最適溫度。時，溫度為無關(guān)變量，最好是最適溫度。探究果膠酶的最適用量時，最適用量是在溫度、探究果膠酶的最適用量時，最適用量是在溫度、pH等適宜等適宜條件下測出來的，如果無關(guān)變量改變，最適用量也會發(fā)生變化。條件下測出來的，如果無關(guān)變量改變，最適用量也會發(fā)生變化。