第二部分 酶的研究与应用
实验四 果汁中的果胶和果胶酶
一、课题背景
• 我国水果生产发展迅速，每年上市的新鲜 我国水果生产发展迅速， 水果品种多、数量大。 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。 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， 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， 而且能够提高产品的附加值，满足人们不 同层次的需求。 同层次的需求。 • 水果的加工包括制作果汁、果干、果粉和 水果的加工包括制作果汁、果干、 果酒等。 果酒等。 • 课题：果胶酶在果汁生产中的应用 课题：
3、实验仪器及用具： 实验仪器及用具： • 匀浆机、烧杯、电热恒温热水浴锅、试管、 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。 量筒、移液器、吸管、点样板等。 4、实验材料和试剂： 实验材料和试剂： • 苹果、2%果胶酶、95%乙醇。 苹果、2%果胶酶、95%乙醇。 果胶酶 乙醇
果胶酶的作用温度 10℃20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 70℃ 过滤后苹果汁的体积/mL 过滤后苹果汁的体积/mL 6.8 7.5 8.0 7.0 5.5 4.8<, /SPAN>4.8
过滤后苹果汁的 澄清度 澄清 澄清 澄清 澄清 半混浊 混浊 混浊
最适温度： 最适温度：
35-50℃左右 ℃
果胶的应用
浓 缩 水 果 饮 料
果 酱 制 品
糖 果 产 品
牛 奶 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 酶的活性是指酶催化一定化学反 应的能力。 应的能力。 温度、pH和酶的抑制剂 和酶的抑制剂会影响酶 温度、pH和酶的抑制剂会影响酶 的活性。 的活性。
3、果胶酶的用量 生产果汁时， 生产果汁时，为 了使果胶酶得到充 分的利用， 分的利用，节约成 本，需要控制好酶 的用量。 的用量。 果胶酶试剂
试管： 试管：
1
2
3
4
5
6
7
8
果胶酶的作用pH值 果胶酶的作用pH值 pH 2 3 4 5 6 7 8 9
苹果汁的体积/mL 苹果汁的体积/mL 10 10.5 10.5 10.5 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： 最适PH：3-5 PH 8 5.8 5.7 5.8
二、探究制作果汁的最佳条件
1、实验原理： 实验原理： 果胶是植物细胞壁的主要成分。 （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， 酶能分解果胶提高果汁出汁率，粘度下降， 澄清度增加。 澄清度增加。 果胶不溶于酒精。工业常用95% 95%的酒精 （2） 果胶不溶于酒精。工业常用95%的酒精 沉淀、鉴别果胶 果胶。 沉淀、鉴别果胶。 在应用果胶酶处理苹果榨汁时， 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 pH值、温度、作用时间、酶的用量等对实 验效果均有影响。 验效果均有影响。
探究果胶酶的最佳温度和PH值实验结果 探究果胶酶的最佳温度和PH值实验结果 PH
操作提示
• 制取苹果泥时，可将苹果切成小块放入榨 制取苹果泥时， 汁机中，加入适量的水后再进行搅拌 后再进行搅拌； 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。 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 在探究不同pH对果胶酶活性的影响时， pH对果胶酶活性的影响时 以用体积分数为0.1% 0.1%的 以用体积分数为0.1%的 NaOH 溶液和盐酸 进行调节。 进行调节。 • 在用果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶能 在用果胶酶处理果泥时， 够充分地催化反应， 够充分地催化反应，应用玻璃棒不时地搅 拌反应混合物。 拌反应混合物。
浑浊度： 浑浊度： 加水 ；加果胶酶
45℃水浴5 10分钟， 45℃水浴5-10分钟，过滤 水浴 分钟
加入果 胶酶
加入蒸馏 水
A实验组：澄清且果汁量多 实验组：Байду номын сангаас
B对照组：浑浊且果汁量少 对照组：浑浊且果汁量少 对照组
加 入 果 胶 酶 的 滤 液
加 入 蒸 馏 水 的 滤 液
因为果胶不溶于乙醇， 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。 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 95%的乙醇沉淀果胶。 产时常用95%的乙醇沉淀果胶。
果胶： 果胶：半乳糖醛酸和半乳糖 醛酸甲酯组成，不溶于乙醇。 醛酸甲酯组成，不溶于乙醇。 1、果胶酶和果胶甲酯酶水解果 、 胶成可溶性的半乳糖醛酸，使 成可溶性的半乳糖醛酸， 浑浊的果汁变得澄清。 浑浊的果汁变得澄清。
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，提过过滤速度； 能有效预防产品的后浑浊，延长果汁保质期。 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。
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） 观察实验现象并填表（实验结果）
试管 条件 1号 2号 3号 4号 处理 现象 澄清出汁多 稍澄清出汁少 浑浊出汁最 少 加乙醇
果汁 水浴热 加果 胶酶 不加热 果汁 水浴热 加蒸 馏水 不加热
沉淀少 沉淀较多 沉淀多
果胶结构式：
果胶酶能够分解果胶， 果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的 能够分解果胶 细胞壁及胞间层， 细胞壁及胞间层，使榨取果汁变的 更容易， 更容易，而果胶分解成可溶性的半 乳糖醛酸， 乳糖醛酸，也使得浑浊的果汁变得 澄清。 澄清。 果胶酶并不特指某一种酶， 果胶酶并不特指某一种酶，是一 类酶的总称 的总称， 类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸 果胶分解酶和果胶酯酶。 酶，果胶分解酶和果胶酯酶。
结果分析与评价
• 温度、pH是如何影响果胶酶的活性的？请将 温度、pH是如何影响果胶酶的活性的？ 是如何影响果胶酶的活性的 你的实验数据转换成曲线图。 你的实验数据转换成曲线图。 • 在最适温度和pH条件下制作1 L苹果汁，使用 在最适温度和pH条件下制作1 L苹果汁 pH条件下制作 苹果汁， 多少果胶酶最合适？为什么？ 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 你做出了澄清的苹果汁了吗？ 制作1 L苹果汁的成本 苹果汁的成本， 制作1 L苹果汁的成本，其价格接近于市场价 如果有明显不同， 吗？如果有明显不同，你能分析产生差异的 原因吗？ 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？ pH或温度 的最适pH或温度，你将如何改进实验方法？
四、探究果胶酶的最佳PH值 探究果胶酶的最佳PH值 PH
试管编号 无关变量 无关变量 自变量PH 自变量PH 无关变量 因变量检 因变量检 测果汁量 1号 5mL果胶酶 5mL果胶酶 2.5 3.5 4.5 5.5 50℃保温10分钟 ℃保温10分钟 10 2号 3号 4号
50mL苹果匀浆 苹果匀浆
二、探究果胶酶的最佳温度
试管编号 控制变量 控制变量 自变量 恒温水浴 控制变量 因变量检 因变量检 测果汁量 1号 2号 3号 4号
50mL苹果汁 苹果汁 5mL质量分数为2%果胶酶 5mL质量分数为2%果胶酶 质量分数为2% 20℃ ℃ 40℃ ℃ 60℃ ℃ 80℃ ℃
分开保温10分钟 分开保温10分钟 10
4、实验目的
1)探究制作果汁的最佳条件 (1)探究制作果汁的最佳条件 (2)检测果胶酶活性 (2)检测果胶酶活性 (3)探究温度和pH对酶活性的影 探究温度和pH (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， 了解果胶酶对果汁形成的作用，95% 的酒精沉淀果胶。 的酒精沉淀果胶。
三、探究果胶酶的最佳温度
试管编号 控制变量 控制变量 自变量 恒温水浴 控制变量 因变量检 因变量检 测果汁量 20℃ ℃ 1号 2号 5mL果胶酶 5mL果胶酶 40℃ ℃ 60℃ ℃ 80℃ ℃ 3号 4号
50mL苹果匀浆 苹果匀浆
分开保温10分钟 分开保温10分钟 10
试管编号 1 2 3 4 5 6 7
果胶酶的来源： 果胶酶的来源： 曲霉、 曲霉、青霉 植物、霉菌、酵母菌、 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： 实验步骤： 制苹果匀浆：将苹果洗净，去柄，并切成小块， （1）制苹果匀浆：将苹果洗净，去柄，并切成小块， 放入匀浆机中。 放入匀浆机中。 分组：取两只100nl烧杯编号A 100nl烧杯编号 （2）分组：取两只100nl烧杯编号A、B， 5g匀浆 10ml果胶酶溶液 果胶酶溶液。 A： 5g匀浆 + 10ml果胶酶溶液。 10ml水 5g匀浆 B： 5g匀浆 + 10ml水。 搅拌20 30分钟 20- 分钟。 搅拌20-30分钟。 支试管编号1 （3）取4支试管编号1、2、3、4。 混合液， 45℃水浴10分钟 水浴10分钟； 1： A混合液， 45℃水浴10分钟； 混合液， 不加热10分钟； 10分钟 2： A混合液， 不加热10分钟； 混合液， 45℃水浴10分钟 水浴10分钟； 3： B混合液， 45℃水浴10分钟； 混合液， 不加热10分钟； 10分钟 4： B混合液， 不加热10分钟； 观察实验现象记录；然后每只试管各加4ml 4ml的 （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。 乙醇， 95%乙醇，观察记录现象。