果汁中的果膠和果膠酶1.果膠(1)果膠的化學(xué)組成:由　　　　　　　　　　　　　　　　組成,是　　　　　　　　的主要成分。?(2)果膠與果汁加工:果膠不僅影響　　　　　,還會(huì)使果汁渾濁。?2.果膠酶(1)來(lái)源:　　　　　、蘋(píng)果青霉等。?(2)組成:果膠酶并不是特指某一種酶,而是分解果膠的一類(lèi)酶的總稱(chēng),主要包括果膠酶和　　　　　　酶。?(3)作用:將果膠分解成可溶性的分子。
半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯
3.探究利用蘋(píng)果或山楂勻漿制作果汁的最佳條件(1)實(shí)驗(yàn)原理
②果膠酶的活性受溫度或pH的影響,處于　　　　　　或pH時(shí)活性最高。果汁的出汁率、澄清度與果膠酶的　　　　成正比。?③果膠不溶于乙醇。
考向一　果汁中的果膠和果膠酶【典例1-1】 (2018浙江杭州學(xué)軍中學(xué)高三3月選考模擬)回答下列有關(guān)果膠、果汁和果膠酶等的問(wèn)題。(1)果膠是植物細(xì)胞壁的主要成分,起著將植物細(xì)胞　　　　　在一起的作用。制作果汁時(shí)可加入果膠酶和　　　　　　　　　　以分解果膠,提高果汁出汁率和澄清度。?(2)生產(chǎn)果膠酶可從黑曲霉中提取,下列適于黑曲霉擴(kuò)大培養(yǎng)的培養(yǎng)基是　　　(A.蛋白胨和酵母提取物培養(yǎng)基　B.尿素固體培養(yǎng)基　C.MS培養(yǎng)基　D.添加蔗糖的豆芽汁培養(yǎng)基)。由于果膠酶溶于水,不利于重復(fù)使用,可通過(guò)物理或化學(xué)方法將果膠酶固定在某種介質(zhì)上,使之成為不溶于水而又有　　　　　　　的制劑。?
(3)用果汁制作果酒,以果汁為原料,加入一定比例的蔗糖目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。最后倒入酵母懸液,混勻,加蓋;發(fā)酵開(kāi)始時(shí),由于微生物的需氧呼吸會(huì)使發(fā)酵瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)　　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　。?
答案:(1)粘合　果膠甲酯酶　(2)D　酶活性　(3)提高果酒的酒精和糖的含量　負(fù)壓　需氧呼吸消耗氧氣,產(chǎn)生的二氧化碳易溶于水
解析:(1)果膠是植物細(xì)胞壁成分之一,存在于相鄰細(xì)胞壁間的胞間層中,起著將細(xì)胞粘合在一起的作用。制作果汁時(shí)可加入果膠酶和果膠甲酯酶以分解果膠,提高果汁出汁率和澄清度。(2)黑曲霉是異養(yǎng)需氧微生物,擴(kuò)大培養(yǎng)需要含有有機(jī)物的液體培養(yǎng)基,添加蔗糖的豆芽汁培養(yǎng)基是液體培養(yǎng)基且含有有機(jī)物蔗糖,適合擴(kuò)大培養(yǎng)黑曲霉,故選D項(xiàng)。由于果膠酶溶于水,不利于重復(fù)使用,可通過(guò)物理或化學(xué)方法將果膠酶固定在某種介質(zhì)上,使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。(3)用果汁制作果酒,以果汁為原料,加入一定比例的蔗糖,目的是提高果酒的酒精和糖的含量。最后倒入酵母懸液,混勻,發(fā)酵開(kāi)始時(shí),由于微生物的需氧呼吸會(huì)使發(fā)酵瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)負(fù)壓,原因是需氧呼吸消耗氧氣,產(chǎn)生的二氧化碳易溶于水。
導(dǎo)師點(diǎn)睛(1)果膠酶不是指某一種酶,而是分解果膠的一類(lèi)酶的總稱(chēng),包括果膠酶、果膠甲酯酶等。(2)果膠不溶于乙醇,可以利用無(wú)水乙醇制備果膠沉淀物,然后將其烘干后,用于各種生產(chǎn)實(shí)踐,如一些黏合劑等。(3)制取果汁時(shí),果膠酶的活性可以通過(guò)果汁的出汁率和澄清度反映出來(lái);而果汁的澄清度或出汁率的高低與果膠酶的活性或數(shù)量有關(guān)。
考向二　探究制備果汁的最佳條件【典例1-2】 葡萄收獲的季節(jié)性較強(qiáng),并且不易運(yùn)輸,易造成積壓,腐爛變質(zhì)。為了解決上述問(wèn)題且滿(mǎn)足不同人群的需求,可以將其加工制作成果汁、果酒、果醋等。如圖1是簡(jiǎn)單的生產(chǎn)流程圖,結(jié)合所學(xué)知識(shí)回答下列問(wèn)題。
(1)果膠酶的使用過(guò)程①中,需要對(duì)酶的活性、酶的用量進(jìn)行研究。在圖2甲、乙兩個(gè)曲線中,果膠酶活性受環(huán)境因素影響的變化曲線是　　　　,縱軸還可以用　　　　　　　　　　　　　　　　來(lái)表示,自變量X可以代表　　　　　　　等;自變量Y可代表　　　　　　　　　　　　　。?(2)果膠酶的最適用量是圖2中的　　　點(diǎn)對(duì)應(yīng)的量。?(3)③→⑤過(guò)程中不用滅菌一般也不會(huì)受到雜菌的污染,原因是　　　　　　　　　　。?
答案:(1)甲　過(guò)濾得到的果汁的體積　溫度、pH　果膠酶的濃度(或用量)　(2)B　(3)培養(yǎng)液中缺氧環(huán)境及酵母菌產(chǎn)生的酒精能抑制絕大多數(shù)微生物的生長(zhǎng)繁殖
解析:(1)果膠酶的活性受溫度、pH等條件的影響,每一種酶的最適pH和最適溫度是一定的,衡量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的指標(biāo)有兩個(gè),一個(gè)是果汁的體積,另一個(gè)是果汁的澄清度。(2)果膠酶的最適用量是過(guò)濾得到果汁澄清度最高時(shí)對(duì)應(yīng)的最小酶量,B點(diǎn)后酶量增加而澄清度不再增加,因此B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的量為最適用量。(3)缺氧條件不利于大多數(shù)細(xì)菌的生存,同時(shí)酵母菌產(chǎn)生的酒精有殺菌作用。
易錯(cuò)提醒探究制備果汁的最佳條件實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)(1)探究果膠酶的用量是建立在探究最適溫度和pH對(duì)果膠酶活性影響的基礎(chǔ)之上的。實(shí)驗(yàn)的自變量是果膠酶的用量,其他因素都應(yīng)保持適宜且相同。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)可以配制不同濃度的果膠酶溶液,也可以只配制一種濃度的果膠酶溶液,然后使用不同的體積。需要注意的是,反應(yīng)液的pH必須相同,否則將影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測(cè)1.α-淀粉酶的固定化(1)固定化酶①概念:將水溶性的酶用　　　　　　　　　　的方法固定在某種介質(zhì)上,使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。?②方法:吸附法、　　　　　　　　、交聯(lián)法和包埋法等。?(2)α-淀粉酶的固定化①α-淀粉酶作用的最適條件:最適pH為　　　　　　　　　,最適溫度為　　　　　　。?②方法:　　　　法。?
2.淀粉水解作用的檢測(cè)(1)原理
(2)實(shí)驗(yàn)步驟固定化α-淀粉酶,裝入注射器中以0.3 mL/min的流速滴加　　　　　　,使該溶液過(guò)柱?流出5 mL淀粉液后接收 0.5 mL 流出液滴加1~2滴　　　　　　溶液,觀察顏色,用水稀釋1倍后再觀察顏色?用　　　　柱體積的蒸餾水洗滌固定化柱,放置在4 ℃冰箱中,幾天后取出,重復(fù)實(shí)驗(yàn)?
考向一　固定化酶【典例2-1】 在20世紀(jì)50年代,酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域,到了70年代又發(fā)明了固定化酶技術(shù)。請(qǐng)回答下列相關(guān)問(wèn)題。
(1)固定化酶技術(shù)將酶固定在　　　　　　　　　　　　　上,使酶既能與　　　　　　接觸,又能與　　　　　分離,同時(shí)固定在載體上的酶還能　　　　　　　　　。常用的固定方法有吸附法、共價(jià)偶聯(lián)法、交聯(lián)法和包埋法等。?
(2)“α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)”中:①α-淀粉酶固定在　　　　　　上,使用了圖　　　中　　　　　　法。?②實(shí)驗(yàn)中,用滴管滴加淀粉溶液時(shí),使淀粉溶液以　　　　　　　　　的流速過(guò)固定化酶柱,目的是　　　　　　　　。?③灌注了固定化酶的注射器在使用完后要　　　　　　　　　　　　　　　洗滌固定化柱,并放置在　　　　　　　　　　保存。?
答案:(1)不溶于水的載體　反應(yīng)物　產(chǎn)物　反復(fù)利用(2)①石英砂　乙　吸附?、?.3 mL/min　使淀粉充分與酶接觸　③用10倍體積的蒸餾水　4 ℃冰箱
解析:(1)固定化酶技術(shù)將酶固定在不溶于水的載體上使酶既能與反應(yīng)物接觸,又能與產(chǎn)物分離,同時(shí)固定在載體上的酶還能反復(fù)利用。(2)①α-淀粉酶固定在石英砂上,使用了圖乙——吸附法;②用滴管滴加淀粉溶液時(shí),使淀粉溶液以0.3 mL/min的流速通過(guò)固定化酶柱,目的是使淀粉充分與酶接觸;③灌注了固定化酶的注射器在使用完后要用10倍體積的蒸餾水洗滌固定化柱,并放置在4 ℃冰箱保存。
拓展提升1.固定化酶方法和原理(1)圖甲、乙、丙固定化酶的方法分別是包埋法、共價(jià)偶聯(lián)法和交聯(lián)法、吸附法。(2)圖甲的原理是將微生物細(xì)胞均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中。圖乙的原理是利用共價(jià)鍵、離子鍵將酶分子相互結(jié)合,或?qū)⑵浣Y(jié)合到載體上。圖丙的原理是通過(guò)物理吸附作用,把酶固定在纖維素、瓊脂糖、多孔玻璃和離子交換樹(shù)脂等載體上。
2.常見(jiàn)固定化方法及其優(yōu)缺點(diǎn)
考向二　固定化酶技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用【典例2-2】 請(qǐng)回答利用枯草桿菌生產(chǎn)α-淀粉酶及酶固定化實(shí)驗(yàn)的有關(guān)問(wèn)題。(1)篩選高表達(dá)菌株的最簡(jiǎn)便方法之一是　　　　　　　　。一般通過(guò)　　　　　　　　　　　　　　　　　　兩種手段實(shí)現(xiàn)。篩選出的菌株在發(fā)酵生產(chǎn)之前還需利用　　　　培養(yǎng)基進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。?(2)利用物理或化學(xué)的方法將α-淀粉酶固定在　　　　　　的介質(zhì)上成為固定化酶。?(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程涉及兩次蒸餾水洗滌反應(yīng)柱的操作,所用的蒸餾水體積為裝填體積的　　　　　,第二次洗滌的目的是除去　　　　　　　　　　　　　　　。?
(4)從反應(yīng)柱下端接取少量流出液進(jìn)行KI-I2顏色測(cè)試,結(jié)果未呈現(xiàn)紅色。下列有關(guān)此現(xiàn)象的解釋錯(cuò)誤的是　　　　。?A.反應(yīng)柱中沒(méi)有α-淀粉酶被固定B.流速過(guò)快淀粉未被水解C.接取的流出液是蒸餾水D.流速過(guò)慢淀粉被水解成葡萄糖
答案:(1)單菌落分離　劃線分離和涂布分離　液體(2)非水溶性(3)10倍　殘留的淀粉溶液(4)D
解析:(1)單菌落的分離是獲得高表達(dá)菌株的最簡(jiǎn)便方法之一。分離單菌落常用的方法是劃線分離法和涂布分離法。進(jìn)行微生物的擴(kuò)大培養(yǎng)通常用液體培養(yǎng)基。(2)固定化酶技術(shù)是利用物理或化學(xué)的方法將水溶性的酶固定在非水溶性的介質(zhì)上,使之成為具有酶活性而不溶于水的酶制劑。(3)制備固定化酶柱和淀粉水解檢測(cè)時(shí)都需要洗滌反應(yīng)柱,一般用10倍柱體積的蒸餾水進(jìn)行洗滌,但兩次洗滌的目的不同,第一次洗滌的目的是除去未吸附的游離的淀粉酶,第二次是除去殘留的淀粉溶液,以便于固定化酶柱重復(fù)使用。(4)從反應(yīng)柱下接取少量流出液,進(jìn)行KI-I2顏色測(cè)試,若未出現(xiàn)紅色,可能是固定化酶柱制備失敗,沒(méi)有酶制劑,無(wú)法催化淀粉水解,或者淀粉流速過(guò)快導(dǎo)致淀粉未被水解,或者接取的是酶柱中未除去的蒸餾水。
導(dǎo)師點(diǎn)睛α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中兩次洗滌固定化酶柱的目的
1.(2018浙江4月選考,32節(jié)選)回答與果膠、淀粉等提取和利用有關(guān)的問(wèn)題。某植物富含有果膠、淀粉、蛋白質(zhì)和纖維素成分。某小組開(kāi)展了該植物綜合利用的研究。(1)果膠提取工藝研究結(jié)果表明,原料先經(jīng)過(guò)一段時(shí)間沸水漂洗的果膠得率(提取得到的果膠占原料質(zhì)量的百分率)顯著高于常溫水漂洗的果膠得率,最主要原因是沸水漂洗　　　　(A.有助于清洗雜質(zhì)和去除可溶性糖　B.使植物組織變得松散　C.使有關(guān)酶失活　D.有利于細(xì)胞破裂和原料粉碎制漿)。?(2)在淀粉分離生產(chǎn)工藝研究中,為促進(jìn)淀粉絮凝沉降,添加生物絮凝劑(乳酸菌菌液),其菌株起重要作用。為了消除絮凝劑中的雜菌,通常將生產(chǎn)上使用的菌液,采用　　　　　,進(jìn)行單菌落分離,然后將其　　　　　　　,并進(jìn)行特性鑒定,篩選得到純的菌株。?
(3)在用以上提取過(guò)果膠和淀粉后的剩渣加工飲料工藝研究中,將剩渣制成的汁液經(jīng)蛋白酶和纖維素酶徹底酶解處理后,發(fā)現(xiàn)仍存在渾濁和沉淀問(wèn)題。可添加　　　　　　　　　　　　　　　使果膠徹底分解成半乳糖醛酸,再添加　　　　　　　　　　　　　　,以解決汁液渾濁和沉淀問(wèn)題。?(4)在建立和優(yōu)化固定化酶反應(yīng)器連續(xù)生產(chǎn)工藝研究中,通常要分析汁液中各種成分的濃度和所用酶的活性,然后主要優(yōu)化各固定化酶反應(yīng)器中的　　　　　　　　　　　　　　　　(答出2點(diǎn)即可)、反應(yīng)pH和酶反應(yīng)時(shí)間等因素。其中,酶反應(yīng)時(shí)間可通過(guò)　　　　　　　　　　　　　　　　　來(lái)調(diào)節(jié)。?
答案:(1)C(2)劃線分離法(或涂布分離法)　擴(kuò)大培養(yǎng)(3)果膠酶和果膠甲酯酶　淀粉酶使淀粉分解(4)固定化酶的量、反應(yīng)液溫度　控制反應(yīng)器液體流量(或體積)解析:果膠酶活性受溫度、pH或酶抑制劑的影響。固定化酶就是將水溶性的酶用物理或化學(xué)的方法固定在某種介質(zhì)(如石英砂),使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。常用方法有吸附法、共價(jià)偶聯(lián)法等。
2.(2016浙江4月選考,32節(jié)選)請(qǐng)回答與“果汁中的果膠和果膠酶”實(shí)驗(yàn)有關(guān)的問(wèn)題。(1)果膠是細(xì)胞壁的重要組成成分,其化學(xué)本質(zhì)是　　　(A.蛋白質(zhì)　B.脂質(zhì)　C.核酸　D.多糖)。它在細(xì)胞壁形成過(guò)程中的主要作用是將相鄰的細(xì)胞　　　　在一起。?(2)制取果汁時(shí),先用果膠酶將果膠分解成　　　　　　　　　　和半乳糖醛酸甲酯等物質(zhì),再用　　　　　　　　　酶處理,可得到比較澄清的果汁。用適量且濃度適宜的上述兩種酶處理時(shí),果汁的出汁率、澄清度與酶的　　　　　　高低呈正相關(guān)。?(3)由于果膠不溶于乙醇,故可用乙醇對(duì)果膠粗提物(經(jīng)酶處理后的混合物)進(jìn)行　　　　　　　　處理,從而得到干制品。?

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