果胶酶在果汁生产中的应用讲义
一、过基础
（一）核心概念：果胶、果胶酶与酶活性
1. 果胶：由半乳糖醛酸聚合而成的高分子化合物，不溶于水，是植物细胞壁和胞间层的主要成分之。
2. 果胶酶：①种类：一类复合酶，包括半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶；②作用：将果胶分解成可溶性的小分子物质半乳糖醛酸，使混浊的果汁变得澄清，提高出汁率。③来源：植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶，工业用果胶酶主要来自霉菌发酵。
3. 酶活性（活力）：①概念：酶催化一定化学反应的能力；②表示方法：可用一定条件下，酶催化某一化学反应的速度来表示；③影响酶活性的因素：温度、pH和酶的抑制剂等。
（二）与果胶酶有关的几个探究实验
1. 探究果胶酶活性的最适条件
（1）实验原理：①果胶酶活性受温度和pH的影响，处于最适温度和最适pH时，活性最高。②果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶活性大小呈正相关。
（2）操作流程：制备果泥－>设置一系列具有梯度的PH或温度－>加入果胶酶反应一段时间－>过滤果汁。
【注意事项】①探究温度对酶活性的影响时，可以选用10℃作为温度梯度，设置的具体温度为10℃、20℃、30℃、40℃、50℃和60℃等，也可以根据酶的特点，尝试间隔为5℃的温度梯度。
②探究pH对酶活性的影响时，只需将温度梯度改成pH梯度，并在该酶的最适温度下进行。反应液中的pH可以用质量分数为0.1%的氢氧化钠溶液或盐酸进行调节。
③在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶达到相应的条件（温度或pH），避免混合后条件发生变化，确保实验结果的准确性。
（3）曲线模型：分光光度法测定
2. 探究果胶酶的用量
（1）实验原理：①在一定条件下，随着酶浓度的增加，过滤到的果汁的体积增加。②当酶的浓度达到一定值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁的体积不变。③过滤到的果汁的体积不变时的最低酶用量就是酶的最适用量。
②如果随酶浓度的增加，过滤到的果汁的体积也增加，说明酶的用量不足；当酶的浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁的体积不再改变，说明酶的用量已经足够，这个值就是酶的最适用量。
（3）曲线模型：
二、答疑难
（一）＂三变量＂法分析酶实验
（1）三个变量：人为改变的变量称作自变量；随着自变量的变化而变化的变量称作因变量；除自变量外，实验过程中还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响的变量称为无关变量。
（2）析题四问：①本实验的自变量是什么？ 因变量是什么？ 有哪些无关变量？ ②自变量如何进行定量控制？ ③因变量如何进行有效的检测？ ④怎样严格控制无关变量？
（3）应用案例：探究果胶酶活性的最适温度实验。
（二）酶活性不等同于酶促反应速率
同等条件下的酶促反应速度的快慢可以表示酶活性的高低，但酶活性与酶促反应速度仍然是两个完全不同的概念，其影响因素也不完全相同，如底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶活性。
（三）教材疑点问答
（1）为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？
提示：将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶活性的问题。
（2）在探究温度或pH对酶活性的影响时，是否需要设置对照？如果需要，是如何设置的？
提示：需要设置对照实验，不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间就可以作为对照，这种对照称为相互对照。
（3）果汁在加入果胶酶后，为什么会变得澄清透明?
提示：果胶在水溶液中以胶体的形式存在，带正电荷的蛋白质被带负电荷的果胶包裹形成稳定的浑浊体系，经过果胶酶的处理，果胶被分解，内部蛋白质相互吸引、聚集，最终形成聚合物凝沉，使果汁澄清。
（4）为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？
提示：果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反应了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH下，果胶酶的活性越大，苹果汁的体积就越大。
三、析典例
【典例1】下列有关果胶酶及果胶酶实验探究的叙述正确的是（ ）。
A.探究果胶酶的用量时，pH、温度不影响实验结果
B.果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等
C.探究温度对果胶酶活性的影响时，温度、苹果泥、果胶酶用量及反应时间等都是自变量
D.可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的用量
答案：D
解析：探究果胶酶的用量时，pH、温度属于无关变量，会影响实验结果；葡萄糖异构酶不属于果胶酶；探究温度对果胶酶活性的影响实验中，温度为单一自变量，其他因素保持不变。
点拨：在探究温度或pH对酶活性的影响及果胶酶的用量等实验中,可用滤出的苹果汁的体积多少或果汁的澄清度判断果胶酶活性的高低。
【典例2】（1）某同学用三种不同的果胶酶进行三组实验，各组实验除酶的来源不同外，其他条件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果胶酶的活性的平均值并进行比较。这一实验的目的是________。
（2）现有一种新分离出来的果胶酶，为探究其最适温度，某同学设计了如下实验：取试管16支，分别加入等量的果泥、果胶酶、缓冲液，混匀，平均分为4组，分别置于0 ℃、5 ℃、10 ℃、40 ℃下保温相同时间，然后，测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量平均值。该实验温度设置的不足之处有________和________。
答案：（1）探究不同来源果胶酶的活性 （2）温度梯度设置不合理 温度范围设置不合理
解析：（1）利用不同来源的果胶酶处理果泥，检测各组出汁量，据此可以比较不同来源的果胶酶的活性大小。（2）探究果胶酶的最适温度时，一般在20～70℃范围内，每隔5℃进行梯度设计。显然题中温度设置过低，温度梯度设置不均