1、专题4 酶的研究与应用考纲要求：考纲要求：1 1、酶的存在与简单制作方法、酶的存在与简单制作方法2 2、酶活力测定和一般原理和方法、酶活力测定和一般原理和方法3 3、酶在食品制造和洗涤方面的应用、酶在食品制造和洗涤方面的应用4 4、制备和应用固定化酶、制备和应用固定化酶课题课题1 果胶酶在果汁生产中的作用果胶酶在果汁生产中的作用2 2、果汁生产中存在什么问题？、果汁生产中存在什么问题？出汁率低，浑浊。出汁率低，浑浊。3 3、在生产上，人们用什么来解决上述问题？、在生产上，人们用什么来解决上述问题？果胶酶等。果胶酶等。1 1、什么是果胶？、什么是果胶？细胞壁及胞间层的主要成分，由半乳糖醛酸聚合细
2、胞壁及胞间层的主要成分，由半乳糖醛酸聚合而成，不溶于水。而成，不溶于水。一、基础知识一、基础知识（一）果胶酶的作用（一）果胶酶的作用4 4、果胶酶是什么？、果胶酶是什么？一类酶。包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果一类酶。包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。胶酯酶等。分解果胶，使榨汁更易，出汁多，变澄清。分解果胶，使榨汁更易，出汁多，变澄清。5 5、果胶酶的作用是什么？果胶酶的作用是什么？（二）（二）酶的活性与影响酶活性的因素：酶的活性与影响酶活性的因素：1 1、酶的活性：、酶的活性：2 2、酶的催化能力的表示方法：、酶的催化能力的表示方法：催化化学反应的能力催化化学反应的能力酶促反
3、应速度酶促反应速度单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示的增加量来表示3 3、影响酶活性的因素：、影响酶活性的因素：酶的抑制剂：酶的抑制剂：CaCa2 2、FeFe3 3、ZnZn2 2等金属离子等金属离子 对果胶酶有抑制作用对果胶酶有抑制作用温度温度pHpH（一）探究温度（一）探究温度（PHPH）对果胶酶活性的影响）对果胶酶活性的影响二、实验设计：二、实验设计：材料：苹果泥、果胶酶。材料：苹果泥、果胶酶。设计实验操作流程（步骤）：设计实验操作流程（步骤）：自变量：自变量：因变量：因变量：温度（温度（PHPH）果胶酶活性果胶酶活性如何
4、测定因变量？如何测定因变量？为什么测定果汁的体积能判断果胶酶活性？为什么测定果汁的体积能判断果胶酶活性？果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子可通过果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子可通过滤纸，果胶酶的活性越大，果汁的体积就越大。滤纸，果胶酶的活性越大，果汁的体积就越大。选取的温度系列：选取的温度系列：3030、3535、4040、4545、5050、5555、6060、6565、7070度度均分装入均分装入等量等量搅拌器搅拌制成苹果泥搅拌器搅拌制成苹果泥9 9支试管支试管果胶酶水溶液果胶酶水溶液9 9支试管支试管各取一只分组分别放入各取一只分组分别放入30300 0C C、35350 0C
5、C、40400 0C C、45450 0C C、50500 0C C、55550 0C C、60600 0C C、65650 0C C和和70700 0C C的恒温水箱中恒温水浴加热的恒温水箱中恒温水浴加热待试管内温度稳定后，将果胶待试管内温度稳定后，将果胶酶加入相同温度的苹果泥内酶加入相同温度的苹果泥内过滤果汁，用量筒测量果汁的量，填入表格过滤果汁，用量筒测量果汁的量，填入表格恒温保持恒温保持1010分钟分钟实验温度（实验温度（）303035354040454550505555606065657070果汁量（果汁量（mlml）先分析原因，可能是温度范围过窄、梯度设置不合理、先分析原因，可能是
6、温度范围过窄、梯度设置不合理、无关变量控制不好等，再改进实验。无关变量控制不好等，再改进实验。结果分析与评价：结果分析与评价：A A、根据表中数据画、根据表中数据画曲线图曲线图；P45P45B B、如果你绘制的曲线图中无法判断出最适温度，你将、如果你绘制的曲线图中无法判断出最适温度，你将 如何改进实验方法？如何改进实验方法？(二二)探究果胶酶的用量探究果胶酶的用量不同浓度的果胶酶溶液，体积相同不同浓度的果胶酶溶液，体积相同一种浓度的果胶酶溶液，体积不同一种浓度的果胶酶溶液，体积不同如何控制自变量？如何控制自变量？三、操作提示：三、操作提示：1 1、水果不用去皮。、水果不用去皮。2 2、探究探究
7、pHpH时，用时，用0.1%0.1%的氢氧化钠或盐酸调节。的氢氧化钠或盐酸调节。3 3、玻璃棒不时地搅拌。玻璃棒不时地搅拌。但要加水，保证溶液等量但要加水，保证溶液等量温度温度课题课题2 2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果探讨加酶洗衣粉的洗涤效果目前常用的酶制剂有：目前常用的酶制剂有：酶制剂的作用原理酶制剂的作用原理脂肪脂肪 甘油甘油 +脂肪酸脂肪酸脂肪酶脂肪酶淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖淀粉酶淀粉酶纤维素纤维素 葡萄糖葡萄糖纤维素酶纤维素酶蛋白质蛋白质 氨基酸或小分子的肽氨基酸或小分子的肽蛋白酶蛋白酶1、加酶洗衣粉是指含有、加酶洗衣粉是指含有 的洗衣粉。的洗衣粉。一、基础知识一、基础知识酶制剂酶制剂蛋白
8、酶、脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶。纤维素酶。其中应用最广泛、效果最明显的是：其中应用最广泛、效果最明显的是：碱性蛋白酶、碱性蛋白酶、碱性脂肪酶碱性脂肪酶4、为什么说加酶洗衣粉能减少环境污染，有利于生态、为什么说加酶洗衣粉能减少环境污染，有利于生态 环境的保护？环境的保护？2、影响加酶洗衣粉中酶活性的因素、影响加酶洗衣粉中酶活性的因素温度、酸碱度和表面活性剂等。温度、酸碱度和表面活性剂等。3、酶能直接添加到洗衣粉中吗？为什么？如果不能，、酶能直接添加到洗衣粉中吗？为什么？如果不能，科学家是如何解决这一难题的？科学家是如何解决这一难题的？不能。表面活性剂降低酶的活性，使酶失活。
9、用基因不能。表面活性剂降低酶的活性，使酶失活。用基因工程生产耐酸、碱、工程生产耐酸、碱、高温，高温，忍受表面活性剂的酶，用忍受表面活性剂的酶，用特殊化学物质包裹，与其它成分隔离。特殊化学物质包裹，与其它成分隔离。降低表面活性剂和三聚磷酸钠用量，低磷、无磷降低表面活性剂和三聚磷酸钠用量，低磷、无磷5、普通洗衣粉中的化学成分有：、普通洗衣粉中的化学成分有：表面活性剂、水软化剂、碱剂、漂白剂等成分表面活性剂、水软化剂、碱剂、漂白剂等成分二、实验设计二、实验设计（一）探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果（一）探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果自变量自变量因变量因变量普通洗衣粉和加酶洗衣粉普通洗衣粉和
10、加酶洗衣粉洗涤效果洗涤效果 如何测定因变量？如何测定因变量？比较污物的残留状况，如：已消失、颜色变浅、比较污物的残留状况，如：已消失、颜色变浅、面积缩小等，最好能进行定量的比较。面积缩小等，最好能进行定量的比较。无关变量有哪些？无关变量有哪些？水量、水温、水质、洗衣粉的用量水量、水温、水质、洗衣粉的用量污染物的量污染物的量实实验用布验用布的质地、大小、浸泡时间、洗涤时间、及搅拌的质地、大小、浸泡时间、洗涤时间、及搅拌力度等。力度等。阅读阅读资料一资料一“如何有效地控制变量如何有效地控制变量”2、A同学的实验方案存在问题吗？若有问题，请说明同学的实验方案存在问题吗？若有问题，请说明 存在的问题。
11、存在的问题。1、你同意、你同意B同学的观点吗？请说明你的理由。同学的观点吗？请说明你的理由。有问题。未说明控制相同的适宜温度等。有问题。未说明控制相同的适宜温度等。不同意。不同意。B B同学忽略了实验中变量的控制问题。同学忽略了实验中变量的控制问题。取两只大烧杯并编号取两只大烧杯并编号A A、B B，都加，都加500ml500ml水。水。实验步骤：实验步骤：取取1g1g普通洗衣粉和普通洗衣粉和1g1g加酶洗衣粉，分别放入加酶洗衣粉，分别放入A A、B B两个两个 烧杯中，分别同时加入带同样等量污染物的白布。烧杯中，分别同时加入带同样等量污染物的白布。相同温度下用玻璃棒同时充分搅拌相同时间。相同
12、温度下用玻璃棒同时充分搅拌相同时间。观察洗涤效果。观察洗涤效果。实验结果：实验结果：B烧杯中白布的污物痕迹明显轻于烧杯中白布的污物痕迹明显轻于A烧杯中的白布。烧杯中的白布。实验结论：实验结论：加酶洗衣粉的洗涤效果比普通洗衣粉好加酶洗衣粉的洗涤效果比普通洗衣粉好（二）（二）探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响：探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响：建议：温度梯度可设为建议：温度梯度可设为1010、1515、2020、2525、3030、3535、4040、4545、5050、5555度。度。温度梯度设置不好，梯度差值偏大。应根据当地温度梯度设置不好，梯度差值偏大。应根据当地一年中实际气温变化来确定水
13、温。一年中实际气温变化来确定水温。1、请分析资料、请分析资料 资料二资料二中的方案是否完善、妥当，中的方案是否完善、妥当，2、若上述梯度测得、若上述梯度测得40时洗涤效果最好，能不能说时洗涤效果最好，能不能说 最适温度就是最适温度就是40？不能。可设置更细的试验组如不能。可设置更细的试验组如35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45度，直至测出具度，直至测出具体的最适温度。体的最适温度。并提出改进建议。并提出改进建议。（三）探究（三）探究不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果污染物污染物蛋白酶洗衣粉蛋白酶洗衣粉复合酶洗衣粉复合酶洗衣粉 普通洗衣粉普通
14、洗衣粉 油渍油渍 汗渍汗渍 血渍血渍自变量自变量因变量因变量洗涤效果洗涤效果不同种类的加酶洗衣粉不同种类的加酶洗衣粉下表是某同学设计的实验表格，你同意他的设计下表是某同学设计的实验表格，你同意他的设计方案吗？需要做怎样的改进？方案吗？需要做怎样的改进？增加加酶洗衣粉的种类。如脂肪酶、淀粉酶等增加加酶洗衣粉的种类。如脂肪酶、淀粉酶等1 1、“衣领净衣领净”含高效表面活性剂、还原增白剂、液体蛋含高效表面活性剂、还原增白剂、液体蛋白白三、相关链接：三、相关链接：（2 2）用于清洗灶具、排气扇油垢的清洗剂。它渗透能力、）用于清洗灶具、排气扇油垢的清洗剂。它渗透能力、（3 3）马桶污垢洗涤剂分）马桶污垢
15、洗涤剂分酸性、中性和碱性产品。酸性、中性和碱性产品。目前市场目前市场 上以酸性为主，清洗效果最佳。如洁厕灵，主要成分上以酸性为主，清洗效果最佳。如洁厕灵，主要成分 是：各种有机酸、缓蚀剂、增稠剂、表面活性剂、香是：各种有机酸、缓蚀剂、增稠剂、表面活性剂、香 精等。精等。2 2、厨房的洗涤剂有两大类、厨房的洗涤剂有两大类（1 1）清洗食具的洗涤剂（如洗洁净），重要的成分是烷）清洗食具的洗涤剂（如洗洁净），重要的成分是烷基基 酶制剂等成分，可洗去领口、袖口的顽渍。酶制剂等成分，可洗去领口、袖口的顽渍。类活性剂，对皮肤有刺激性，残留的烷基苯磺酸盐对类活性剂，对皮肤有刺激性，残留的烷基苯磺酸盐对人体有
16、一定的危害。人体有一定的危害。脱脂能力强，碱性也强，对皮肤有损伤。加入少量的脱脂能力强，碱性也强，对皮肤有损伤。加入少量的脂肪酶。脂肪酶。课题课题3 3 酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化1 1、在食品、化工、轻纺、医药等领域大规模使用、在食品、化工、轻纺、医药等领域大规模使用 酶制剂，酶制剂使用有哪些优点呢？酶制剂，酶制剂使用有哪些优点呢？催化效率高、能耗低、污染低等催化效率高、能耗低、污染低等。2 2、在生产中直接使用酶有什么缺点？、在生产中直接使用酶有什么缺点？易失活（对强酸、碱、高温、有机溶剂等敏感）易失活（对强酸、碱、高温、有机溶剂等敏感）成本高（酶不能反复利用）成本高（酶不能反复利用
17、）影响质量（反应后酶混在产物中）影响质量（反应后酶混在产物中）固定化酶技术，将酶固定在不溶于水的载体上固定化酶技术，将酶固定在不溶于水的载体上3 3、如何解决上述问题？、如何解决上述问题？课题背景课题背景6 6、固定化细胞技术有何优点？、固定化细胞技术有何优点？成本更低，操作更容易。成本更低，操作更容易。（1 1）酶既能与反应物接触，又能与产物分离，提高）酶既能与反应物接触，又能与产物分离，提高 产品的质量；产品的质量；（2 2）可以反复）可以反复利用。利用。4 4、固定化酶技术有何优点？、固定化酶技术有何优点？5 5、生产实际中用固定化酶技术有何不足、生产实际中用固定化酶技术有何不足?如何解
18、决如何解决?一种酶只催化一种化学反应，生产中很多产物的一种酶只催化一种化学反应，生产中很多产物的形成都通过一系列酶促反应才能进行，操作麻烦。形成都通过一系列酶促反应才能进行，操作麻烦。用固定化细胞技术。用固定化细胞技术。（一）固定化酶的应用实例（一）固定化酶的应用实例-高果糖浆的生产高果糖浆的生产1 1、生产高果糖浆所需酶是什么？有什么作用？、生产高果糖浆所需酶是什么？有什么作用？葡萄糖异构酶，将葡萄糖转化为果糖。葡萄糖异构酶，将葡萄糖转化为果糖。一、基础知识：一、基础知识：2 2、你能解释固定化酶反应柱的工作原理吗？、你能解释固定化酶反应柱的工作原理吗？3 3、该反应柱在生产上有何意义？、该
19、反应柱在生产上有何意义？将酶固定在颗粒状的载体上，再将酶将酶固定在颗粒状的载体上，再将酶颗粒装到反应柱内，柱子底端分布着颗粒装到反应柱内，柱子底端分布着许多小孔的筛板。酶颗粒不能通过小许多小孔的筛板。酶颗粒不能通过小孔，而反应溶液可以自由进入。孔，而反应溶液可以自由进入。反应柱能用半年，降低成本，提高产量和质量。反应柱能用半年，降低成本，提高产量和质量。（二）固定化细胞技术（二）固定化细胞技术利用物理或化学方法将酶或细利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间胞固定在一定空间的技术。的技术。1 1、什么叫固定化酶和固定化细胞技术？、什么叫固定化酶和固定化细胞技术？2 2、酶或细胞固定化的方法、
20、酶或细胞固定化的方法化学结合法化学结合法物理吸附法物理吸附法包埋法包埋法包埋在细微网格包埋在细微网格相互连接起来相互连接起来吸附在载体表面吸附在载体表面适用范围适用范围细胞细胞酶酶酶酶原因原因细胞大细胞大难被吸难被吸附结合附结合酶小易漏出酶小易漏出4 4、固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？、固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？5 5、如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该、如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该6 6、如果反应物是大分子物质，应该采用哪种方法？、如果反应物是大分子物质，应该采用哪种方法？固定化酶，因为大分子物质难自由通过细胞膜固定化酶，因为大分子物质难自由
21、通过细胞膜固定化细胞固定化细胞3 3、从操作角度来考虑，你认为哪一种方法更容易？、从操作角度来考虑，你认为哪一种方法更容易？固定化细胞固定化细胞一系列酶一系列酶7 7、包埋法固定细胞常用的不溶于水的多孔性载体有哪些？、包埋法固定细胞常用的不溶于水的多孔性载体有哪些？明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等 哪一种方法对酶的活性影响最小？哪一种方法对酶的活性影响最小？选择哪种方法？选择哪种方法？本实验采用本实验采用 法固定酵母细胞法固定酵母细胞,用用 作作载体包埋酵母细胞。载体包埋酵母细胞。二、实验操作：二、实验操作：（一）制备固定化酵母细
22、胞（一）制备固定化酵母细胞（二）用固定化酵母细胞发酵（二）用固定化酵母细胞发酵包埋包埋海藻酸钠海藻酸钠利用固定化酵母细胞进行酒精发酵利用固定化酵母细胞进行酒精发酵实验步骤：实验步骤：酵母细胞的活化酵母细胞的活化配制物质的量浓度配制物质的量浓度0.05mol/L0.05mol/L的的CaClCaCl2 2配制海藻酸钠溶液配制海藻酸钠溶液海藻酸钠溶液与海藻酸钠溶液与酵母细胞混合酵母细胞混合固定化酵母细胞固定化酵母细胞加热时用小火，或者加热时用小火，或者间断加热。间断加热。防止焦糊防止焦糊冷却至室温，与酵母冷却至室温，与酵母细胞混匀移至注射器细胞混匀移至注射器休眠的酵母恢复正常生活状态休眠的酵母恢复
23、正常生活状态以恒定速度缓慢将注射器中的溶液滴到以恒定速度缓慢将注射器中的溶液滴到氯化钙溶液，浸泡氯化钙溶液，浸泡3030分钟。分钟。形成凝胶珠形成凝胶珠（一）制备固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞促进胶体聚沉促进胶体聚沉（二）用固定化酵母细胞发酵（二）用固定化酵母细胞发酵1 1、凝胶珠用、凝胶珠用蒸馏水蒸馏水冲洗冲洗2 2到到3 3次。次。2 2、将、将10%10%的葡萄糖溶液加入锥形瓶中，再加入固定的葡萄糖溶液加入锥形瓶中，再加入固定 好的酵母细胞，置于好的酵母细胞，置于2525下发酵下发酵24h24h。（葡萄糖。（葡萄糖 可进入凝胶珠内的酵母细胞）可进入凝胶珠内的酵母细胞）产生很多气泡
24、，闻到酒味。产生很多气泡，闻到酒味。思考：如何判断固定的酵母细胞进行了发酵？思考：如何判断固定的酵母细胞进行了发酵？类型类型优点优点不足不足直接直接使用使用酶酶固定固定化酶化酶固定固定化细化细胞胞练习练习催化效率高，耗催化效率高，耗能低、污染低能低、污染低易失活，难回收，高易失活，难回收，高成本，影响产品质量成本，影响产品质量酶能与反应物接触，酶能与反应物接触，又能与产物分离，又能与产物分离，可反复利用。可反复利用。不能催化一系列的酶促反应不能催化一系列的酶促反应成本更低，成本更低，操作更易。操作更易。固定后的细胞与反应物不容固定后的细胞与反应物不容易接近易接近,尤其是大分子物质尤其是大分子物质
