幻灯片 1第3讲　酶的研究与应用 ---- 幻灯片 2(1)酶活力测定的一般原理和方法　(2)酶在食品制造和洗涤等方面的应用 ---- 幻灯片 3知识点一　果胶酶在果汁生产中的应用 1．作用 能够分解果胶成为____________________，使浑浊的果汁变得澄清 2．组成 并不特指某一种酶，而是分解________的一类酶总称，包括__________________、果胶分解酶和_________ 3．来源 植物、________、酵母菌和________均能产生果胶酶 可溶性的半乳糖醛酸 果胶 多聚半乳糖醛酸酶 果胶酯酶 霉菌 细菌 ---- 幻灯片 44．应用 果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的________及 ________，使榨取的果汁变得________和更容易过滤 　 看一看：果胶酶和纤维素酶各有什么作用？ 答案：①果胶酶能催化果胶水解为可溶性半乳糖醛酸。 ②纤维素酶能催化纤维素水解为纤维二糖，进一步水解 为葡萄糖。 细胞壁 胞间层 澄清 ---- 幻灯片 5知识点二　探讨加酶洗衣粉的洗涤效果 1．常用种类 蛋白酶、________、淀粉酶和________，其中应用最广泛、效果最明显的是碱性________和碱性________ 脂肪酶 纤维素酶 蛋白酶 脂肪酶 ---- 幻灯片 62．去污机制 (1)碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子________水解成可溶性的________或小分子肽，使污物从衣物上脱落 (2)脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能将大分子脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质 (3)酶制剂特点：能够耐酸、耐碱、忍受___________和较高________，并且通过特殊的化学物质将酶层层包裹，与洗衣粉其他成分隔离 蛋白质 氨基酸 表面活性剂 温度 ---- 幻灯片 7看一看：普通酶应用时有哪些缺点？ 答案：①容易失活，通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂非 常敏感。 ②很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本。 ③会影响产物的纯度，降低产品质量。 ---- 幻灯片 8加酶洗衣粉的洗涤效果的探究 (1)判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法：可在洗涤后比较污物的残留状况，如已消失、颜色变浅、面积缩小等。 (2)加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法：实验设计遵循的原则是对照原则和单一变量原则，如探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有何不同时，以控制洗衣粉的种类为变量，其他条件完全一致；同时，普通洗衣粉处理污物与加酶洗衣粉处理污物形成对照实验。 ---- 幻灯片 9(3)变量的分析和控制：影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有水温、水量、水质、洗衣粉的用量、衣物的材质、衣物大小、浸泡时间、洗涤的方式和洗涤的时间等。在选择适宜的变量作为探究课题的时候，应注意切合实际，如选择水温时，我们可以选择一年中冬季、春季、秋季和夏季的实际常温5 ℃、15 ℃、25 ℃和35 ℃进行实验。 ---- 幻灯片 10酶活力测定的一般原理和方法 高考地位：5年2考 (2012广东卷、2009江苏卷) 1．影响果汁产量的物质及处理方法 (1)影响果汁产量的物质 纤维素和果胶是组成水果的重要物质，这两种物质的存在使制作果汁时存在两个问题：一是果肉的出汁率低，耗时长；二是榨取的果汁浑浊、黏度高、容易发生沉淀。 ---- 幻灯片 11(2)处理方法——酶解法 常用的酶及其作用特点(如下表)： ---- 幻灯片 12 果胶酶和纤维素酶都是复合酶，并不特指某一种 酶，而是一类酶的总称。 2．探究影响果胶酶活性的因素(温度或pH)的实验分析 (1)实验原理：果胶酶的活性受温度、pH和酶抑制剂的影响，在最适温度或pH时，活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小成正比。 ---- 幻灯片 13(2)实验流程 ---- 幻灯片 14 在混合苹果泥和果胶酶之前，要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中，每组进行同温(或同pH)处理，其目的是保证底物和酶在混合时的温度(或pH)相同，避免苹果泥或果胶酶混合时影响混合物的温度(或pH)，从而影响果胶酶的活性。 ---- 幻灯片 15---- 幻灯片 16---- 幻灯片 174．酶活力测定的一般原理和方法 (1)酶活力的含义：酶催化一定化学反应的能力。 (2)酶活力测定的一般原理和方法：酶的活力通常以单位时间内底物的消耗量或者在单位时间内产物的生成量来表示。例如，通过测定单位时间内麦芽糖的生成量来检测淀粉酶的活力。由于麦芽糖与3,5二硝基水杨酸试剂反应，能生成黄褐色产物，利用分光光度法进行比色，可以测出麦芽糖的生成量。另外，还可以通过测定单位时间内淀粉的消耗量来检测淀粉酶的活力。 ---- 幻灯片 18近五年课标试题中，本考点主要考查内容是酶在生产生活中的应用。浙江省2010年的自选模块考查了本考点的果胶酶的应用，2012年广东理综29题考查了酶在食品加工中的应用及酶活力测定内容，预计2013年还可能与酶在实际生产、生活实践中应用相结合考查本考点知识。 ---- 幻灯片 19【典例1】 (2012·广东理综，29)食品种类多，酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探究在食品生产中应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知： (1)pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。据图可知，________更适宜作为食品添加剂，理由是__________。蛋白酶的活力可用________的量来表示。 ---- 幻灯片 20---- 幻灯片 21兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。结果显示，酶保护剂浓度在0.02～0.06 mol/L范围内，酶活力较高；提取液pH在6.0～8.0范围内，酶活力较高。他们认为，要进一步提高粗酶制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化，并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称，设计实验结果记录表。 ---- 幻灯片 22解析　本题主要考查pH等外因对酶活力的影响以及酶活力的实验探究方法。(1)通过分析pH对三种蛋白酶的影响可知，在pH为4～9范围内木瓜蛋白酶的活力较高且维持稳定，所以木瓜蛋白酶更适宜作为食品添加剂，酶的活力常用反应物的消耗量或生成物的产生量来表示。(2)根据题意知，由于酶保护剂浓度和提取液pH都会影响酶的活力，所以为进一步提高粗酶制剂的酶活力，应该通过实验探究酶活力最高时酶保护剂浓度及提取液pH的大小。该实验的自变量是酶保护剂浓度及提取液pH的大小，因变量是酶活力，据此绘制出相关表格即可。 ---- 幻灯片 23答案　(1)木瓜蛋白酶　在pH 4～9范围内，木瓜蛋白酶的活力高、稳定　单位时间内产物增加(单位时间内反应底物减少) (2)课题名称：探究酶保护剂浓度和提取液pH对木瓜蛋白酶提取效果的影响 ---- 幻灯片 24实验结果记录表 酶活力(单位：U) ---- 幻灯片 25探究加酶洗衣粉的洗涤效果 高考地位：5年2考 (2012江苏卷，2011江苏卷， 2009江苏卷……) ---- 幻灯片 261．常用酶制剂的种类及洗涤原理 ---- 幻灯片 272.探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物上污渍的洗涤效果 (1)实验过程 ①取大烧杯两只，用量筒量取等量水放入其中。 ②将制好的污染布块和洗衣粉(一组为污染布块与普通洗衣粉，一组为污染布块与加酶洗衣粉)分别放入两只烧杯中。 ③用玻璃棒同时充分搅拌。一段时间后再搅拌，可重复进行。 ④相同的时间后观测洗涤效果。 (2)结果分析与注意事项 ①加酶洗衣粉有很多种，注意实验用的加酶洗衣粉的说明，是单一加酶洗衣粉，还是复合加酶洗衣粉。 ②所滴加的污染物种类与实验结果有着密切的关系。 ③洗涤材料可选用纯棉制品。 ---- 幻灯片 283．探究不同温度对加酶洗衣粉的洗涤效果 根据不同季节的温度设置水温——确认适于不同季节使用的洗衣粉，应根据当地一年中的实际气温变化来确定水温，通常情况下，冬季、春季、秋季和夏季可分别选取5 ℃、15 ℃、25 ℃和35 ℃的水温，因为这4个水温较符合实际情况，对现实也具指导意义。 ---- 幻灯片 294．探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果 (1)实验原理：酶的催化作用具有专一性，复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。 (2)实验变量 ①自变量：加酶洗衣粉的种类。 ②无关变量：其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。 ---- 幻灯片 30(3)实验步骤 ---- 幻灯片 31本部分内容与生产生活实际密切相关，是高考命题的热点，但近五年仍江苏单科年年命题，复习中应重点掌握实验技能。 ---- 幻灯片 32【典例2】 为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成3等份，进行3组实验。甲、乙两组在洗衣粉中加入1种或2种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍，其他实验条件均相同，下表为实验记录。请回答下列问题。 ---- 幻灯片 33---- 幻灯片 34(1)提高洗衣粉去污能力的方法有________。甲组在洗衣粉中加入了________。乙组在洗衣粉中加入了________。 (2)甲、乙组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有_______。 (3)如果甲、乙和丙3组均在水温为80 ℃时洗涤同一种污渍，请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明理由。________________________________________。 (4)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的，遇水后包裹层很快溶解，释放出来的酶迅速发挥催化作用。请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由。__________________ ---- 幻灯片 35解析　本题考查酶的相关知识。通过表格比较容易得出：在10～50 ℃范围内，随着温度的升高，酶的去污能力增强；加入酶的洗衣粉去污能力比未加酶的强。血渍中主要成分是蛋白质，油渍中主要成分是脂肪。根据甲、乙两组去除血渍和油渍的能力比较，能够得出甲组加入了蛋白酶，乙组加入了蛋白酶和脂肪酶。甲、乙两组洗涤效果的差异，说明酶具有专一性。酶在高温条件下会变性失活，水温为80 ℃时酶失活，因而3组实验效果没有差别。酶的固定化技术是要把酶固定在不溶于水的载体上，且固定化酶具有重复利用的特点。 ---- 幻灯片 36答案　(1)加酶和适当提高温度　蛋白酶　蛋白酶和脂肪酶　(2)专一性　(3)没有差异，因为高温使酶失活　(4)未运用酶的固定化技术，因为酶未固定在不溶于水的载体上，也不能重复利用 ---- 幻灯片 37【训练】 (2012·南京3月二模，20)某品牌加酶洗衣粉的产品使用说明中，明确提出“水温以30～50 ℃为宜，切忌用70 ℃以上的热水”。一同学为探究“温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响”提出如下实验思路，不合理的是 (　　)。 A．实验自变量为水的温度，设置温度为0 ℃、20 ℃、40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃ B．实验因变量是污布的清洁程度，洗涤结束后应先用清 水漂洗污布再晾干、比较 ---- 幻灯片 38C．实验无关变量有水量、衣物的质料与大小、洗衣粉的用量、浸泡与洗涤时间等 D．实验预期结果是某温度下洗涤后污布最干净，高于或低于这一温度污渍残留多 解析　该实验自变量为一系列的温度梯度，应设置10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃，故 A错；因变量为污布的清洁程度，故B对；无关变量为水 量、衣物的质料与大小、洗衣粉的用量、浸泡与洗涤时间 等，故C对；实验结果是某温度下洗涤后污布最干净，高于 或低于这一温度污渍残留多，故D对。 答案　A ---- 幻灯片 391.(2012·江苏单科，16)下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的叙述，合理的是 (　　)。 A．先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度 B．实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度 C．相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉 D．衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果 酶的研究与应用 ---- 幻灯片 40解析　本题考查探究加酶洗衣粉的洗涤效果实验的基本知识。本实验的自变量是洗衣粉的种类，因变量是洗涤效果，无关变量有温度、pH、衣物质地(因为酶具有专一性)、洗衣粉的用量等，探究实验中除自变量外应给予相同且适宜的其他条件，才能排除无关变量对实验结果的干扰，根据上述分析，符合题意的是B，热水溶解洗衣粉可能使酶失活，只有适宜pH条件中加酶洗衣粉才有好的洗涤效果，故A、C、D均不符合题意。 答案　B ---- 幻灯片 412．(2011·江苏卷)下列有关酶的制备和应用的叙述，正确的是 (　　)。 A．酶解法和吸水涨破法常用于制备微生物的胞内酶 B．透析、电泳和酸解等方法常用于酶的分离与纯化 C．棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤 D．多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层 ---- 幻灯片 42解析　利用酶解法和吸水涨破法使细胞解体，用于制备胞内酶；酶的纯化和分离的方法有透析法、离心沉降法和电泳法；纤维素酶能去除棉纺织品表面浮毛，平整织物表面，故可用添加纤维素酶的洗衣粉洗涤棉织物；多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的最外层，保持其他酶在胃中不被破坏。 答案　A ---- 幻灯片 433．(2010·浙江自选模块，17)某同学进行苹果汁制作实验，工艺如下图所示。 ---- 幻灯片 44请回答有关问题。 (1)图中用KMnO4溶液浸泡苹果的目的是________。黑曲霉提取液中含有的________可水解果胶，从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过________方式将酶固定化，酶液固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去______________。 (2)实验中，操作流程A和B的先后顺序为________。在苹果汁澄清过程中，如有浑浊的现象应关闭的流速调节阀是________。 要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否有果胶，可取一定量的果汁与等量的________混合，如果出现________现象，说明果胶还没有被完全水解。为使果胶完全水解，应将流速调________。 ---- 幻灯片 45(3)实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天，该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验，说明固定化酶可被________使用。 解析　(1)KMnO4具有杀菌消毒作用，可杀死苹果表面的杂菌，苹果汁中因含有果胶等使其浑浊，用果胶酶处理可使果胶水解，使果汁澄清。石英砂具有吸附作用，可通过吸附法将酶固定，用蒸馏水洗涤时未固定的酶可随蒸馏水流走。(2)具体操作时，先提取果胶酶，再将果胶酶放入待处理的果汁中，使果汁澄清。因酶具有高效性和反应前后化学性质不发生改变的性质，故果汁澄清的过程中，不需要连续加酶。果胶中的果胶酸 ---- 幻灯片 46钙能与乙醇形成沉淀，故可用乙醇鉴定果汁中的果胶。如有浑浊现象，说明果汁中仍有果胶存在，应控制阀2的流速，减少果汁处理量。(3)酶固定化后，便于与反应物和产物分离，可反复利用，提高利用率。 答案　(1)消毒　果胶酶　吸附　未被固定的酶等 (2)先A后B　阀2　乙醇　浑浊(沉淀)　慢　(3)重复 ---- 幻灯片 47考向借鉴——他山之石 4．(2012·上海单科，四)回答下列关于微生物和酶的问题。 高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。研究者从热泉中筛选了高效产生高温淀粉酶的嗜热菌，其筛选过程如图所示。 (1)①过程称为________，②过程是为了________________。 (2)Ⅰ号培养基称为________(按功能分)；该培养基中除了加入淀粉外，还需加入另一种重要的营养成分________。 ---- 幻灯片 48A．琼脂 B．葡萄糖 C．硝酸铵 D．碳酸氢钠 (3)一般对配制的培养基采用高压灭菌，其中“高压”是为了________。 在高温淀粉酶运用到工业生产前，需对该酶的最佳温度范围进行测定。图中的曲线①表示酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比。将酶在不同温度下保温足够长的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由此得到的数据为酶的热稳定性数据，即图中的曲线②。 ---- 幻灯片 49---- 幻灯片 50(4)根据图中的数据，判断该酶使用的最佳温度范围是________。 A．40～50 ℃ B．50～60 ℃ C．60～70 ℃ D．70～80 ℃ (5)据图判断下列叙述错误的是________。 A．该酶只能在最佳温度范围内测出活性 B．曲线②35 ℃数据点是在80 ℃时测得的 C．曲线①表明80 ℃是该酶活性最高的温度 D．曲线②表明该酶的热稳定性在70 ℃之后急剧下降 ---- 幻灯片 51解析　本题主要考查微生物培养及酶的相关知识。欲培养和分离嗜热菌单个菌落可采用稀释涂布平板法；①为稀释过程，②为筛选过程；I号培养基为选择培养基，加入硝酸铵的目的主要是补充氮元素；高温灭菌的目的是杀死包括细菌芽孢等在内的全部生物；据图可知，工业生产中该酶的最佳温度范围为60～70 ℃。 答案　(1)稀释　单个菌落的筛选(或筛选)　(2)选择培养基　C　(3)杀死培养基中的细菌芽孢　(4)C　(5)A ---- 幻灯片 52见Word版限时规范训练 ----
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