第二部分第二部分 酶的研究与应用酶的研究与应用实验四实验四 果汁中的果胶和果胶酶果汁中的果胶和果胶酶一、课题背景一、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，每年上市的新鲜水果品种多、数量大。但由于收获的季节水果品种多、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，满足人们不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、果粉和果酒等。果酒等。课题：果胶酶在果汁生产中的应用课题：果胶酶在果汁生产中的应用刚压榨出来的果汁黏度大刚压榨出来的果汁黏度大, ,常会形成分层常会形成分层和浑浊和浑浊, ,影响产品感观影响产品感观, ,制约着产品的合制约着产品的合理利用理利用. .造成果汁混浊的主要原因是其中造成果汁混浊的主要原因是其中的果胶成分的果胶成分. .果胶由于自身的理化特性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对悬浮物形成稳定的胶体保护体系, ,一般一般的过滤和分离很难达到理想的效果的过滤和分离很难达到理想的效果, ,利用利用果胶水解酶就可以很容易地破坏这一体果胶水解酶就可以很容易地破坏这一体系系, ,果胶酶与果胶作用生成低甲氧基果胶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使浑浊颗粒失去胶体保护而相互絮凝, ,从从而大大提高了澄清效果而大大提高了澄清效果, ,然后再用沉淀及然后再用沉淀及过滤后就可以得到澄清的果汁过滤后就可以得到澄清的果汁 果胶：半乳糖醛酸和半乳糖果胶：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、果胶酶和果胶甲酯酶水解果胶胶成可溶性的半乳糖醛酸成可溶性的半乳糖醛酸，使，使浑浊的果汁变得澄清。浑浊的果汁变得澄清。果胶酶概述概述 果胶酶本质上是聚半乳糖醛酸水解酶,水解果胶主要生成-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。用量用量 添加量应根据水果含果胶质的多少而定，一般为20100ml/吨果汁 (浆），对于果胶含量高的浆果类用量在100300ml/吨果浆，其最 佳用量范围应通过实验确定。产品特点产品特点 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。应用范围应用范围 适用于果蔬汁加工。贮存贮存 最佳贮藏条件为4-15，一般为室温贮藏，避免阳光直射。果胶结构式： 果胶酶果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变的更容易，而更容易，而果胶分解成可溶性的半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，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，是果胶酶并不特指某一种酶，是一一类酶类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶，果胶分解酶和果胶酯酶。酶，果胶分解酶和果胶酯酶。 果胶的应用浓浓缩缩水水果果饮饮料料糖糖果果产产品品牛牛奶奶制制品品果果酱酱制制品品2 2、酶、酶的的活性与影响酶活性的因素活性与影响酶活性的因素 酶的活性酶的活性是指酶催化一定化学反是指酶催化一定化学反应的能力。应的能力。 温度、温度、pHpH和酶的抑制剂和酶的抑制剂会影响酶会影响酶的活性。的活性。3 3、果胶酶的用量、果胶酶的用量 生产果汁时，为生产果汁时，为了使果胶酶得到充了使果胶酶得到充分的利用，节约成分的利用，节约成本，需要控制好酶本，需要控制好酶的用量。的用量。果胶酶试剂果胶酶试剂二、二、探究制作果汁的最佳条件探究制作果汁的最佳条件1 1、实验原理：、实验原理： （1 1） 果胶是植物细胞壁的主要成分。果胶是植物细胞壁的主要成分。果胶果胶酶能分解果胶提高果汁出汁率酶能分解果胶提高果汁出汁率，粘度下降，粘度下降，澄清度增加。澄清度增加。（2 2） 果胶不溶于酒精果胶不溶于酒精。工业常用。工业常用95%95%的酒精的酒精沉淀、鉴别沉淀、鉴别果胶。果胶。 在应用果胶酶处理苹果榨汁时，要注意在应用果胶酶处理苹果榨汁时，要注意pHpH值、温度、作用时间、酶的用量值、温度、作用时间、酶的用量等对实等对实验效果均有影响。验效果均有影响。 4 4、实验目的、实验目的 ( (1)1)探究制作果汁的最佳条件探究制作果汁的最佳条件 (2)(2)检测果胶酶活性检测果胶酶活性 (3)(3)探究温度和探究温度和pHpH对酶活性的影对酶活性的影响响 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%95%的酒精沉淀果胶。的酒精沉淀果胶。3 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 4、实验材料和试剂：、实验材料和试剂：苹果、苹果、2%2%果胶酶、果胶酶、95%95%乙醇。乙醇。果胶酶的来源：果胶酶的来源：曲霉、青霉曲霉、青霉植物、霉菌、酵母菌、细菌植物、霉菌、酵母菌、细菌均可均可果果汁汁匀匀浆浆果果汁汁匀匀浆浆果果胶胶酶酶溶溶液液5 5、实验步骤：、实验步骤：（1 1）制苹果匀浆：制苹果匀浆：将苹果洗净，去柄，并切成小块，将苹果洗净，去柄，并切成小块，放入匀浆机中。放入匀浆机中。（2 2）分组分组：取两只：取两只100nl100nl烧杯编号烧杯编号A A、B B， A A： 5g5g匀浆匀浆 + 10ml+ 10ml果胶酶溶液。果胶酶溶液。 B B： 5g5g匀浆匀浆 + + 10ml10ml水。水。 搅拌搅拌20-3020-30分钟。分钟。（3 3）取）取4 4支试管编号支试管编号1 1、2 2、3 3、4 4。 1 1： A A混合液，混合液， 4545水浴水浴1010分钟；分钟； 2 2： A A混合液，混合液， 不加热不加热1010分钟；分钟； 3 3： B B混合液，混合液， 4545水浴水浴1010分钟；分钟； 4 4： B B混合液，混合液， 不加热不加热1010分钟；分钟； （4 4）观察实验现象记录；然后每只试管各加）观察实验现象记录；然后每只试管各加4ml4ml的的95%95%乙醇，观察记录现象。乙醇，观察记录现象。 浑浊度：浑浊度： 加水加水 ；加果胶酶；加果胶酶 4545水浴水浴5-105-10分钟，过滤分钟，过滤加入蒸馏加入蒸馏水水加入果加入果胶酶胶酶加加入入蒸蒸馏馏水水的的滤滤液液加加入入果果胶胶酶酶的的滤滤液液A实验组：实验组：澄清且果汁量多澄清且果汁量多B对照组：浑浊且对照组：浑浊且果汁量少果汁量少 因为果胶不溶于乙醇，所以可以用这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。在工业生产种方法鉴别果汁中的果胶。在工业生产时常用时常用95%95%的乙醇的乙醇沉淀果胶沉淀果胶。苹苹果果汁汁乙乙醇醇 加入乙醇和蒸馏水后的结果加入乙醇和蒸馏水后的结果 果汁中加入乙果汁中加入乙醇后有沉淀醇后有沉淀6 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）试管试管条件条件处理处理现象现象加乙醇加乙醇1 1号号2 2号号果汁果汁加果加果胶胶酶酶水浴热水浴热不加热不加热3 3号号4 4号号果汁果汁加蒸加蒸馏馏水水水浴热水浴热不加热不加热澄清出汁多澄清出汁多澄清出汁多澄清出汁多稍澄清出汁少稍澄清出汁少稍澄清出汁少稍澄清出汁少沉淀少沉淀少沉淀较多沉淀较多浑浊出汁最浑浊出汁最浑浊出汁最浑浊出汁最少少少少沉淀多沉淀多三、三、探究果胶酶的最佳温度探究果胶酶的最佳温度试管编号试管编号 1号号2号号3号号4号号控制变量控制变量 50mL苹果匀浆苹果匀浆 控制变量控制变量 5mL5mL果胶酶果胶酶 自变量自变量 恒温水浴恒温水浴 20 40 60 80 控制变量控制变量 分开保温分开保温1010分钟分钟 因变量因变量检检测果汁量测果汁量 试管编号试管编号 1 2 3 4 5 6 71 2 3 4 5 6 7果胶酶的作用温度果胶酶的作用温度 1020 30 40 50 60 701020 30 40 50 60 70过滤后苹果汁的体积过滤后苹果汁的体积/mL /mL 6.8 7.5 8.0 7.0 5.5 4.84.8 6.8 7.5 8.0 7.0 5.5 4.84.8 过滤后苹果汁的过滤后苹果汁的澄清度澄清度 澄清澄清 澄清澄清 澄清澄清 澄清澄清 半混浊半混浊 混浊混浊 混浊混浊最适温度：最适温度： 35-50左右左右四、四、探究果胶酶的最佳探究果胶酶的最佳PHPH值值试管编号试管编号 1号号2号号3号号4号号无关变量无关变量 50mL苹果匀浆苹果匀浆无关变量无关变量 5mL5mL果胶酶果胶酶 自变量自变量PHPH 2.5 3.5 4.5 5.5 无关变量无关变量 50保温保温1010分钟分钟 因变量因变量检检测果汁量测果汁量 试管：试管： 1 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4 5 6 7 8果胶酶的作用果胶酶的作用pHpH值值 2 3 4 5 6 7 8 92 3 4 5 6 7 8 9苹果汁的体积苹果汁的体积/mL/mL 10 10.5 10.5 10.5 8 5.8 5.7 5.8 10 10.5 10.5 10.5 8 5.8 5.7 5.8 苹果汁的澄清度苹果汁的澄清度 澄清澄清 澄清澄清 澄清澄清 澄清澄清 半混浊混浊混浊混浊半混浊混浊混浊混浊最适最适PHPH：3-53-5 探究果胶酶的最佳温度和探究果胶酶的最佳温度和PHPH值实验结果值实验结果操作提示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，可将苹果切成小块放入榨汁机中，汁机中，加入适量的水加入适量的水后再进行搅拌；如后再进行搅拌；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。在探究不同在探究不同pHpH对果胶酶活性的影响时，可对果胶酶活性的影响时，可以用体积分数为以用体积分数为0.1%0.1%的的 NaOH NaOH 溶液和盐酸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，为了使果胶酶能够充分地催化反应，应用玻璃棒不时地搅够充分地催化反应，应用玻璃棒不时地搅拌反应混合物。拌反应混合物。结果分析与评价结果分析与评价温度、温度、pHpH是如何影响果胶酶的活性的？请将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。你的实验数据转换成曲线图。在最适温度和在最适温度和pHpH条件下制作条件下制作1 L1 L苹果汁，使用苹果汁，使用多少果胶酶最合适？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？粗略地估算你制作制作1 L1 L苹果汁的成本，其价格接近于市场价苹果汁的成本，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如果从你绘制的曲线图中无法判断出果胶酶的最适的最适pHpH或温度，你将如何改进实验方法？或温度，你将如何改进实验方法？二、二、探究果胶酶的最佳温度探究果胶酶的最佳温度试管编号试管编号 1号号2号号3号号4号号控制变量控制变量 50mL苹果汁苹果汁 控制变量控制变量 5mL5mL质量分数为质量分数为2%2%果胶酶果胶酶 自变量自变量 恒温水浴恒温水浴 20 40 60 80 控制变量控制变量 分开保温分开保温1010分钟分钟 因变量因变量检检测果汁量测果汁量