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第30講酶的利用,考點(diǎn)酶的利用,1.(2018浙江4月選考節(jié)選)某植物富含有果膠、淀粉、蛋白質(zhì)和纖維素成分。某小組開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)在用以上提取過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題?？商砑觃_______________________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題。(3)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__________________來(lái)調(diào)節(jié)。,解析本題考查選修一酶的應(yīng)用，試題側(cè)重與社會(huì)生產(chǎn)中利用酶的相關(guān)內(nèi)容結(jié)合。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)上，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。答案(1)C(2)果膠酶和果膠甲酯酶淀粉酶使淀粉分解(3)固定化的量、反應(yīng)液溫度控制反應(yīng)器液體流量(或體積),2.(2016浙江10月選考節(jié)選)請(qǐng)回答脲酶固定化實(shí)驗(yàn)的有關(guān)問題：制備固定化酶時(shí)，用石英砂吸附脲酶，裝柱。再用蒸餾水洗滌固定化酶柱，其作用是________________。解析用石英砂吸附法固定化酶，裝柱完成后，再用蒸餾水洗滌固定化酶柱，其作用是洗去未被吸附的酶，以免影響產(chǎn)物的純度。答案除去游離的脲酶,3.(2016浙江4月選考節(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)果膠粗提取物(經(jīng)酶處理后的混合物)進(jìn)行________處理，從而得到干制品。,解析(1)果膠主要是由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯縮聚而成的，屬于多糖。果膠主要在相鄰的植物細(xì)胞之間起粘合的作用。(2)果膠酶和果膠甲酯酶可以將果膠分解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯，用適量且濃度適宜的上述兩種酶處理果汁可以使果汁澄清，果汁的出汁率、澄清度與酶的活性高低呈正相關(guān)。(3)由于果膠不溶于乙醇，經(jīng)酶處理后的混合物用乙醇進(jìn)行沉淀脫水處理，可獲得干制品。答案(1)D粘合(2)半乳糖醛酸果膠甲酯活性(3)脫水(沉淀),本題組對(duì)應(yīng)選修一P33～P35，果汁中的果膠和果膠酶；選修一P38～P40，α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測(cè),一、果汁中的果膠和果膠酶1.果膠及其特性果膠是植物的主要成分，由和組成。果膠起著的作用，去掉果膠植物組織將變得。果膠中，這是鑒別果膠的一種簡(jiǎn)易方法。2.果膠酶的組成及作用果膠酶包括和酶，能使果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸和，瓦解和胞間層，果汁制作時(shí)，使用有利于提高出汁率和。,細(xì)胞壁,3.果膠酶的來(lái)源、蘋果青霉等都可以用于生產(chǎn)果膠酶。,半乳糖醛酸,半乳糖醛酸甲酯,粘合細(xì)胞,松散,不溶于乙醇,果膠酶,果膠甲酯,半乳糖醛酸甲酯,植物細(xì)胞壁,果膠酶,澄清度,黑曲霉,二、α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測(cè)1.固定化酶(1)固定化酶的含義：是指將的酶用或的方法固定在某種介質(zhì)上，使之成為而又有的制劑。(2)固定化的方法：、、交聯(lián)法和等。(3)固定化酶的優(yōu)點(diǎn)：①提高；②易分離；③。2.α－淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測(cè)(1)淀粉的水解過程：,水溶性,物理,化學(xué),不溶于水,酶活性,吸附法,共價(jià)偶聯(lián)法,包埋法,穩(wěn)定性,可反復(fù)利用,糊精,麥芽糖,葡萄糖,(2)α－淀粉酶的固定化(如右圖)。5mgα－淀粉酶溶于4mL，加入5g石英砂，攪拌30min。(3)將裝入含氣門心并用夾子封住的注射器中。用40mL蒸餾水用流速1mL/min來(lái)洗滌除去。(4)使淀粉溶液以0.3mL/min的流速過柱，在流出5mL后接收0.5mL流出液。加入1～2滴溶液，觀察顏色變化。(5)實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果：水解產(chǎn)物糊精遇碘呈。,蒸餾水,石英砂,未吸附的游離淀粉酶,KI-I2,紅色,探究利用蘋果或山楂勻漿制作果汁的最佳條件的實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)原理①果膠半乳糖醛酸＋半乳糖醛酸甲酯。②果膠酶的活性受溫度(或pH)的影響，處于最適溫度(或pH)時(shí)活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的呈正相關(guān)。③果膠不溶于乙醇。,活性大小,(2)實(shí)驗(yàn)流程,(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：果膠酶能分解果膠，提高果汁的出汁率和澄清度。,1、3、4,2,1、3、4,2,角度酶的利用1.(2018紹興模擬)回答與α－淀粉酶的制備和固定化過程有關(guān)的問題：(1)為了獲得優(yōu)良的枯草桿菌菌株，研究者取5克土樣加到有95mL________的三角瓶中，振蕩10分鐘，即成10－1土壤液。為了進(jìn)一步稀釋土壤液，應(yīng)用________吸取懸液，制成10－2、10－3、10－4、10－5的土壤稀釋液。(2)篩選產(chǎn)α－淀粉酶的枯草桿菌時(shí)，用較低濃度的________作為培養(yǎng)基中的唯一碳源，接種時(shí)宜采用________接種法。,(3)α－淀粉酶宜采用吸附法進(jìn)行固定化，下列關(guān)于反應(yīng)柱的理解，正確的是()A.反應(yīng)物和酶均可自由通過反應(yīng)柱B.反應(yīng)物和酶均不能通過反應(yīng)柱C.反應(yīng)物能通過反應(yīng)柱，酶不能通過反應(yīng)柱D.反應(yīng)物不能通過，酶能通過(4)為了確定篩選出的淀粉酶的應(yīng)用價(jià)值，還需要進(jìn)一步檢測(cè)固相α－淀粉酶的活性，在該實(shí)驗(yàn)中，親和層析洗脫液中加入KI－I2指示劑后，試管中呈現(xiàn)________色。相對(duì)于唾液淀粉酶，枯草桿菌產(chǎn)生的α－淀粉酶具有______特性，從而有利于工業(yè)生產(chǎn)。,解析在無(wú)菌條件下，用無(wú)菌水制備土壤稀釋液，產(chǎn)生α－淀粉酶的枯草桿菌能在以淀粉為唯一碳源的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，用淀粉作為培養(yǎng)基中的唯一碳源，可篩選產(chǎn)α－淀粉酶的枯草桿菌。α－淀粉酶經(jīng)固定后，裝入反應(yīng)柱，反應(yīng)物能通過反應(yīng)柱，酶不能通過反應(yīng)柱，使酶與產(chǎn)物分離。親和層析洗脫液是經(jīng)反應(yīng)柱后的流出液，含有淀粉水解后的產(chǎn)物糊精，加入KI－I2指示劑后呈紅色。α－淀粉酶的最適溫度是50～75℃，與唾液淀粉酶相比，具有耐高溫的特點(diǎn)。答案(1)無(wú)菌水移液器(2)淀粉涂布(3)C(4)紅耐高溫,2.某校生物興趣小組為探究不同濃度果膠酶對(duì)澄清蘋果汁出汁率的影響，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟：①制備蘋果汁：將蘋果洗凈，切成小塊，用榨汁機(jī)打碎成蘋果汁勻漿。加熱蘋果汁到100℃，再冷卻至50℃左右。②配制不同濃度的酶液：取5支10mL的試管，依次編號(hào)為2～6號(hào)。分別加入不同量的質(zhì)量濃度為10g/mL的果膠酶溶液，再分別加入蘋果酸定容至10mL，獲得質(zhì)量濃度分別為2g/mL、4g/mL、6g/mL、8g/mL、10g/mL的果膠酶溶液備用。,③降解蘋果汁(如下圖),④沉淀：向上述6只燒杯中添加明膠、活性炭等物質(zhì)攪拌處理，充分混勻后靜置，分別過濾。記錄并處理結(jié)果：用量筒測(cè)量澄清濾液(即蘋果汁)的體積，記入表格，并計(jì)算出汁率。,請(qǐng)回答下列問題：(1)果膠酶能提高蘋果的出汁率并使果汁澄清的原因是____________________________________________________________________。(2)步驟①中，蘋果汁先加熱到100℃的目的是____________________________________________________________________________________________。(3)步驟②中，在2～6號(hào)試管中加入10g/mL果膠酶溶液的量分別是____________________________________________________________________；步驟③中，在1號(hào)燒杯中加入1mL________。(4)根據(jù)預(yù)期結(jié)果，請(qǐng)繪制出澄清蘋果汁出汁率與果膠酶濃度之間大致的關(guān)系曲線，并在坐標(biāo)軸上標(biāo)出澄清蘋果汁最高出汁率所需的果膠酶最佳濃度。,解析(1)由于果膠酶能分解果膠，瓦解細(xì)胞壁，所以在蘋果泥中加入果膠酶，可以提高果汁的量和澄清度。(2)蘋果汁先加熱到100℃，可使蘋果中的酶失活，防止對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾。(3)根據(jù)圖中果膠酶溶液的濃度(10g/mL)和各試管中配制成的果膠酶溶液的濃度(2g/mL、4g/mL、6g/mL、8g/mL、10g/mL)可知，加入果膠酶溶液的體積分別是2mL、4mL、6mL、8mL、10mL。步驟③中，在1號(hào)燒杯中加入1mL蘋果酸，作為對(duì)照。(4)出汁率曲線起點(diǎn)于縱軸某點(diǎn)，表明沒有果膠酶時(shí)也有一定出汁率，在一定范圍內(nèi)隨果膠酶濃度升高，出汁率上升達(dá)飽和點(diǎn)后可穩(wěn)定。,答案(1)果膠酶能分解果膠，瓦解細(xì)胞壁(2)使蘋果中的酶失活，防止對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾(3)2mL、4mL、6mL、8mL、10mL蘋果酸(4)如圖關(guān)注坐標(biāo)含義、曲線變化趨勢(shì)、起點(diǎn)、最佳濃度。,[歸納小結(jié)]1.直接使用酶和固定化酶的優(yōu)缺點(diǎn)比較,2.酶的固定化方法及適用對(duì)象,3.探究影響果膠酶活性因素實(shí)驗(yàn)的分析(1)實(shí)驗(yàn)原則：?jiǎn)我蛔兞吭瓌t、對(duì)照性原則。嚴(yán)格控制變量，盡量減少無(wú)關(guān)變量的影響。(2)實(shí)驗(yàn)原理：果膠酶活性受溫度、pH或酶抑制劑的影響，在最適溫度或pH時(shí)，活性最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都與果膠酶的活性大小成正比。(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：①探究最適溫度時(shí)，pH為無(wú)關(guān)變量，最好是最適pH；探究最適pH時(shí)，溫度為無(wú)關(guān)變量，最好是最適溫度。②探究果膠酶的最適用量時(shí)，最適用量是在溫度、pH等適宜條件下測(cè)出來(lái)的，如果無(wú)關(guān)變量改變，最適用量也會(huì)發(fā)生變化。,