实验-4果汁中的果胶和果胶酶

第二部分酶的研究与应用实验四果汁中的果胶和果胶酶•果汁的优点是：(1)尽量保留水果中的营养成分；(2)具有水果的原始口味；(3)有更多的固形物；(4)分散程度好，不沉淀，不上浮；(5)有原始的水果色彩；(6)除去所有的机械组织，更易消化。一、课题背景•我国水果生产发展迅速，每年上市的新鲜水果品种多、数量大。但由于收获的季节性强，易造成积压滞销，腐烂变质。•水果的加工技术，不仅可以缓解产销矛盾，而且能够提高产品的附加值，满足人们不同层次的需求。•水果的加工包括制作果汁、果干、果粉和果酒等。•课题：果胶酶在果汁生产中的应用刚压榨出来的果汁黏度大,常会形成分层和浑浊,影响产品感观,制约着产品的合理利用.造成果汁混浊的主要原因是其中的果胶成分.果胶由于自身的理化特性,对悬浮物形成稳定的胶体保护体系,一般的过滤和分离很难达到理想的效果,利用果胶水解酶就可以很容易地破坏这一体系,果胶酶与果胶作用生成低甲氧基果胶,使浑浊颗粒失去胶体保护而相互絮凝,从而大大提高了澄清效果,然后再用沉淀及过滤后就可以得到澄清的果汁果胶•果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成。不溶于乙醇,这是鉴别果胶的一种简易方法。•果胶可结合大量的水分，降低植物组织的分散性，因此起着将植物细胞粘合在一起的作用，是很好的凝固剂，用煮沸的山楂泥可制成山楂糕，就是利用果胶的作用。•在果汁加工中，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。果胶2、作用1、化学组成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯植物细胞壁的主要成分将植物细胞粘合在一起（作为粘合剂、凝固剂）〖资料〗果胶是植物细胞壁的以及胞间层的主要成分之一，由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成。下面是果胶的结构式：3、特性果胶不溶于乙醇乙醇沉淀法制取果胶：加乙醇，果胶沉淀析出果胶酶概述果胶酶本质上是聚半乳糖醛酸水解酶,水解果胶主要生成β-半乳糖醛酸,果胶酶由黑曲霉经发酵而得。外观呈浅黄色粉末状。功能能完全降解果汁中的果胶质，使果汁迅速澄清能裂解果蔬细胞壁，提高果蔬汁得率；能降低果汁粘度，提高过滤速度；能有效预防产品的浑浊，延长果汁保质期。果胶酶和果胶甲酯酶可水解果胶，瓦解植物的细胞壁和胞间层。有些微生物，如黑曲霉、苹果青霉等都可用于生产果胶酶。在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率(果汁量）和澄清度.果胶酶作用•果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得容易；而且可使果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，使浑浊的果汁变得澄清。•除用于制备果汁外，还用于果酒澄清，同时也作为洗衣粉的添加剂。如加果胶酶的洗衣粉可除去衣服上的果汁、果酒等污垢。果胶酶•组成：并不特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶（PG）、果胶分解酶和果胶甲酯酶（PE）。[特别提示：果胶酶和纤维素酶都是复合酶，是一类酶的总称。]果胶分解酶PEPG可溶性果胶果胶酸半乳糖醛酸来源：植物、霉菌、酵母菌、细菌等用量添加量应根据水果含果胶质的多少而定，一般为20～100ml/吨果汁(浆），对于果胶含量高的浆果类用量在100～300ml/吨果浆，其最佳用量范围应通过实验确定。产品特点PH值特性：作用PH：2.5-6.0，最适作用PH3.5;温度特性：作用温度为15-55℃左右。最适作用温度为50℃。应用范围适用于果蔬汁加工。贮存最佳贮藏条件为4-15℃，一般为室温贮藏，避免阳光直射。果胶酶1、种类果胶酶和果胶甲酯酶2、来源植物黑曲霉、苹果青霉等微生物3、作用果胶果胶酶果胶甲酯酶半乳糖醛酸半乳糖醛酸甲酯4、应用果汁生产：提高果汁量和澄清度应用原理：水解果胶，使水果组织的分散性加大果胶酶在食品加工中的应用•1、在植物未成熟的果实中，果胶质含量较多，果肉细胞结合得很紧密，因而果实较硬。在果实的成熟过程中，果实细胞不断生成果胶酶。果胶酶能把果胶质分解成小分子有机酸，使果肉细胞相互分离，因而果实由硬变软。果胶酶在食品加工中的应用•2、在适宜条件下，果胶酶能使果汁中的不溶性果胶溶解，可溶性果胶的黏度下降，使果汁易于澄清和过滤。这不仅能使果汁易于压榨，而且还能提高出汁率。果汁的制作过程：①先用匀浆器将果实捣成匀浆；②加入果胶酶降低匀浆液的黏稠度，使细胞分散，减少固形物；③过滤、收集滤液；④浓缩保存。如果不加果胶酶，则不易过滤，且含有的有效成分减少，口感差。果胶的应用浓缩水果饮料糖果产品牛奶制品果酱制品2、酶的活性与影响酶活性的因素酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力。温度、pH和酶的抑制剂会影响酶的活性。3、果胶酶的用量生产果汁时，为了使果胶酶得到充分的利用，节约成本，需要控制好酶的用量。果胶酶试剂二、探究制作果汁的最佳条件1、实验原理：（1）果胶是植物细胞壁的主要成分。果胶酶能分解果胶提高果汁出汁率，粘度下降，澄清度增加。（2）果胶不溶于酒精。工业常用95%的酒精沉淀、鉴别果胶。在应用果胶酶处理苹果榨汁时，要注意pH值、温度、作用时间、酶的用量等对实验效果均有影响。4、实验目的(1)探究制作果汁的最佳条件(2)检测果胶酶活性(3)探究温度和pH对酶活性的影响了解果胶酶对果汁形成的作用，95%的酒精沉淀果胶。3、实验仪器及用具：•匀浆机、烧杯、电热恒温热水浴锅、试管、量筒、移液器、吸管、点样板等。4、实验材料和试剂：•苹果、2%果胶酶、95%乙醇。果胶酶的来源：曲霉、青霉植物、霉菌、酵母菌、细菌均可果汁匀浆果汁匀浆果胶酶溶液5、实验步骤：（1）制苹果匀浆：将苹果洗净，去柄，并切成小块，放入匀浆机中。（2）分组：取两只100nl烧杯编号A、B，A：5g匀浆+10ml果胶酶溶液。B：5g匀浆+10ml水。搅拌20-30分钟。（3）取4支试管编号1、2、3、4。1：A混合液，45℃水浴10分钟；2：A混合液，不加热10分钟；3：B混合液，45℃水浴10分钟；4：B混合液，不加热10分钟；（4）观察实验现象记录；然后每只试管各加4ml的95%乙醇，观察记录现象。实验过程制备果实匀浆烧杯A烧杯B+水+果胶酶试管1试管2试管3试管4(加热)(加热)+乙醇浑浊度：加水；加果胶酶45℃水浴5-10分钟，过滤加入蒸馏水加入果胶酶加入蒸馏水的滤液加入果胶酶的滤液A实验组：澄清且果汁量多B对照组：浑浊且果汁量少因为果胶不溶于乙醇，所以可以用这种方法鉴别果汁中的果胶。在工业生产时常用95%的乙醇沉淀果胶。苹果汁乙醇加入乙醇和蒸馏水后的结果果汁中加入乙醇后有沉淀6、观察实验现象并填表（实验结果）试管条件处理现象加乙醇1号2号果汁加果胶酶水浴热不加热3号4号果汁加蒸馏水水浴热不加热澄清出汁多稍澄清出汁少沉淀少沉淀较多浑浊出汁最少沉淀多三、探究果胶酶的最佳温度试管编号1号2号3号4号控制变量50mL苹果匀浆控制变量5mL果胶酶自变量恒温水浴20℃40℃60℃80℃控制变量分开保温10分钟因变量检测果汁量试管编号1234567果胶酶的作用温度10℃20℃30℃40℃50℃60℃70℃过滤后苹果汁的体积/mL4.86.87.58.07.05.54.8,/SPAN4.8过滤后苹果汁的澄清度混浊澄清澄清澄清澄清半混浊混浊最适温度：35-50℃左右四、探究果胶酶的最佳PH值试管编号1号2号3号4号无关变量50mL苹果匀浆无关变量5mL果胶酶自变量PH2.53.54.55.5无关变量50℃保温10分钟因变量检测果汁量试管：12345678果胶酶的作用pH值23456789苹果汁的体积/mL1010.510.510.585.85.75.8苹果汁的澄清度澄清澄清澄清澄清半混浊混浊混浊混浊最适PH：3-5探究果胶酶的最佳温度和PH值实验结果操作提示•制取苹果泥时，可将苹果切成小块放入榨汁机中，加入适量的水后再进行搅拌；如果用橙子做实验，不必去掉橙皮。•在探究不同pH对果胶酶活性的影响时，可以用体积分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸进行调节。•在用果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶能够充分地催化反应，应用玻璃棒不时地搅拌反应混合物。结果分析与评价•温度、pH是如何影响果胶酶的活性的？请将你的实验数据转换成曲线图。•在最适温度和pH条件下制作1L苹果汁，使用多少果胶酶最合适？为什么？•你做出了澄清的苹果汁了吗？粗略地估算你制作1L苹果汁的成本，其价格接近于市场价吗？如果有明显不同，你能分析产生差异的原因吗？•如果从你绘制的曲线图中无法判断出果胶酶的最适pH或温度，你将如何改进实验方法？1、关于果胶酶的说法正确的是A、果胶酶可以分解细胞壁的主要成分——纤维素B、果胶酶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物C、果胶酶不特指某种酶，而是分解果胶的一类酶的总称D、果胶酶的化学本质是蛋白质或RNA√2.果胶是植物组织的组成成分之一,它主要存在于植物组织的哪一部分?Ａ．细胞核Ｂ．细胞质Ｃ．细胞间隙Ｄ．细胞壁及胞间层3．果胶酶能将植物组织内的果胶分解成Ａ．透明果汁Ｂ．半乳糖醛酸Ｃ．丙酮酸Ｄ．酶制剂4．果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，它不包括A.多聚半乳糖醛酸酶B.果胶分解酶C.乳糖分解酶D.果胶酯酶5.在果汁加工中,果胶不仅会影响出汁率,还会使果汁浑浊,因此应加入果胶酶去除果胶,这表现酶的A.多样性B.高效性C.专一性D.受温度影响√√√√6、在用果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶能够充分的催化反应，应采取的措施是A、加大苹果泥用量B、加大果胶酶用量C、进一步提高温度D、用玻璃棒不时地搅拌反应混合物√7、下列说法中不正确的是A、在探究果胶酶用量实验中，虽然实验的变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的思想方法是不变的B、植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶C、通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法来判断果胶酶活性高低D、人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果汁面临的问题√