《酶的研究与应用》学案

专题4酶的研究与应用澤穎解读思维导图：课题1果胶酶在果汁生产中的作用一．基础知识1.果胶酶的作用：1．1果胶是的主要组成成分之一。植物细胞壁和胞间层1．2在果汁加工中，果胶的存在易导致果汁出汁率低，果汁浑浊。1．3果胶酶分解果胶的作用是：①瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁更容易，②把果胶分解为可溶性的半乳糖醛酸，使浑浊的果汁变得澄清，因此可以解决果汁加工中出现的问题。☆1．4果胶酶是一类酶的总称，包括：多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶。☆〖扩散--思考1〗在植物细胞工程中果胶酶的作用是与纤维素酶一起除去植物细胞的细胞壁。2.酶的活性与影响酶活性的因素：1．5酶的活性是指：酶催化一定化学反应的能力。1．6酶的活性高低可用一定条件下的酶促反应速度来表示，即单位时间、单位体积内反应物消耗量或产物生成量来表示。1．7影响酶活性的因素有：温度、PH、激活剂和抑制剂等。3：果胶酶的用量：1.8食品工业生产中最常用的果胶酶是通过霉菌发酵产生。其他条件最适宜时，当酶的用量增加到某个值后，再增加没得用量，过滤得到果汁的体积不再变化。2．实验设计资料一：探究温度和PH对酶的活性的影响：2．1实验目的：定量测定温度或pH对果胶酶活性的影响。2．2实验原理：果胶酶瓦解细胞壁和胞间层增大果汁产量；果胶酶催化分解果胶增大果汁澄清度。☆2．3变量设计与控制：①你确定的温度梯度（或pH梯度）为10℃或5℃（或0.5、1.0）。②实验的自变量是温度（或pH），控制自变量的方法是利用恒温水浴锅（或滴加酸碱等）。③实验的因变量是酶的活性，检测因变量的方法是测定果汁的产出量或澄清度。〖思考2〗果汁与果胶酶在混合之前，分装在不同试管中用同一恒温处理的目的是什么？保证果汁与果胶酶混合前后的温度相同，避免因混合导致温度变化而影响果胶酶活性。〖思考3〗该实验中是否设置了对照？若设置，那么它是如何设置的？若没有，则如何进行设置？已经设置了对照。不同的温度设置之间可以相互对照。☆（三）课堂总结、点评设计实验方案动手实验记录实验数据得出结论制备水果泥配制果胶酶水果泥与果胶酶分别水浴保温将水果泥和果胶酶混合保温过滤出果汁记录果汁量改变不同的温度后重复上面的实验课题2探讨加酶洗衣粉的洗涤效果1．基础知识1．1加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉,目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶。其中应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。☆☆☆1．2．影响酶活性的因素有温度、酸碱度和表面活性剂。〖思考3〗酶能直接添加到洗衣粉中吗？为什么？科学家是如何解决这一难题的？不能，因为洗衣粉中的表面活性物质会降低酶的活性。将基因工程生产出的酶用特殊水溶性物质包裹起来，与洗衣粉的其它成分隔离开来。〖思考4〗为什么说加酶洗衣粉能减少对环境的污染？☆加酶洗衣粉可以降低表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展。【补充】普通洗衣粉的化学成分有：表面活性剂、水软化剂、碱剂、漂白粉等成分，有的洗衣粉中还含有增白剂、香精和色素，以及填充剂等。2．实验设计[资料一]“有效地控制变量”，探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果的不同：2．1分析：A同学的实验方案存在问题吗？若有问题，请说明存在的问题。有问题。未说明控制相同的适宜温度；玻璃棒搅拌的强度难于控制相同；未确定布料颜色等。〖思考5〗你同意B同学观点吗？请说明理由。不同意。B同学忽略了实验中变量的控制问题。〖思考6〗影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有哪些？水温、水量、水质、洗衣粉的用量、衣物的质料、大小及侵泡时间和洗涤时间等。☆2．2设计：你认为应该控制的单一变量是普通洗衣粉和加酶洗衣粉的区别，其他条件（如洗衣粉用量、水温、水质、水量、布料的大小和颜色、洗涤方式、洗涤时间等）完全性同。活动3：阅读“[资料二]考虑实际生活中的具体情况”，探究温度对加酶洗衣粉效果的影响：2．3水温的控制：通常情况下春、夏、秋、冬四季可分别选取5℃、15℃、25℃、35℃。2．4其他条件控制：洗涤方式有半自动和全自动，相比之下采用全自动方式比较好，并且应尽量使用同一型号小容量的洗衣机，其机械搅拌作用相同；洗涤材料以（衣物、布料）作为实验材料比较可行，做对照实验时可以控制布料的大小、颜色以及污物的量（可用滴管控制）使其相同，同时也便于洗涤效果的比较；水量和洗衣粉用量与布料的大小是成正比的。3．实验操作4．结果分析与评价不同种类的洗衣粉对洗涤效果的列表比较：见课本［思考7］请列表比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉的不同比较项普通洗衣粉加酶洗衣粉相同点表面活性剂可以产生泡沫，可以将油脂分子分散开；水软化剂可以分散污垢；等等。不同点酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物，小分子有机物易于溶于水，从而与纤维分开。蛋白酶肽酶蛋白质多肽氨基酸C1酶、Cx酶葡萄糖苷酶纤维素纤维二糖葡萄糖脂肪酶脂肪甘油＋脂肪酸淀粉酶淀粉麦芽糖课题3酵母细胞的固定化一．基础知识1．固定化酶的应用实例――生产高果糖浆☆（1）高果糖浆的生产原理：☆（2）葡萄糖异构酶固定：将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上，装入反应柱中。（3）高果糖浆的生产操作（识图4－5反应柱）：从反应柱上端注入葡萄糖溶液，从下端流出果糖溶液，一个反应柱可连续使用半年。2．固定化技术的方法（识图4－6固定方法）：☆【比较】酶和细胞的固定方法和特点固定对象酶细胞适宜固定法化学结合法、物理吸附法包埋法特点体积小，固定一种酶。包埋法容易丢失体积大，固定一系列酶。难以化学结合和吸附类型优点不足直接使用酶催化效率高，低耗能、低污染等。对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。固定化酶酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用。一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能得到的。固定化细胞成本低，操作更容易。固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降等。3．固定细胞的材料：应当选用不溶于水的多孔性载体材料，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等二．实验设计1．制备固定化酵母细胞（1）酵母细胞的活化：活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。1g干酵母（处于休眠状态）＋10mL蒸馏水→50mL烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。（2）配制CaCl2溶液：0.83gCaCl2＋150mL蒸馏水→200mL烧杯→溶解备用。（3）配制海藻酸钠溶液：0.7g海藻酸＋10mL水→50mL烧杯→酒精灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化→蒸馏水定容到10mL。（4）海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：☆将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化酵母细胞液，搅拌后吸入到注射器中。〖思考5〗为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？防止高温杀死酵母细胞。（5）固定化酵母细胞：☆以恒定速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中，形成凝胶珠状颗粒。（6）冲洗：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗2～3次。（7）发酵：150mL10％葡萄糖＋固定化酵母细胞→200mL锤形瓶→密封→25℃发酵24h。葡萄糖异构酶果糖葡萄糖