1、第31讲 酶的作用,知识 酶与酶的固定化,知识梳理,知识 酶与酶的固定化一、果汁中的果胶和果胶酶,教材研读,1.果胶 (1)果胶的功能:果胶是植物细胞壁以及 胞间层 的主要成分。 (2)果胶的组成:果胶是由 半乳糖醛酸 和 半乳糖醛酸甲酯 组成的高分子化合物, 不 溶于水。 (3)果胶的特性:果胶不溶于 乙醇 ,这是鉴别果胶的一种简易方法。,2.果胶酶 (1)果胶酶的化学本质:果胶酶是分解果胶的一类酶的总称,主要包括 果胶酶、果胶甲酯酶 等,它的化学本质是 蛋白质 。 (2)作用:在果汁加工中,不仅会影响出汁率,还会使果汁浑浊。 果胶 酶 可水解果胶,瓦解植物细胞的细胞壁和胞间层,使榨取果汁更
2、容易, 而果胶分解成可溶性的 半乳糖醛酸 和 半乳糖醛酸甲酯 ,也 使得浑浊的果汁变得澄清。,二、固定化酶与-淀粉酶的固定化 1.酶与固定化酶 (1)固定化酶:将 水溶性 的酶用物理或化学方法固定在某种介质 上,使之成为 不溶于水 而又有 酶活性 的制剂。 (2)将酶改造成固定化酶的原因:由于酶在水溶液中很不稳定,且不利于 工业化使用,所以要将酶改造成 固定化酶 。,(3)酶固定化的方法: 吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法 等。-淀粉酶固定化实验用的是 吸附 法。 (4)固定化酶作用的机理:将固定化酶装柱,当底物经过该柱时,在酶的作 用下转变为 产物 。,2.-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的
3、检测 淀粉水解的过程及其在淀粉指示剂下的颜色反应: 淀粉 糊精 麦芽糖 葡萄 糖遇碘显蓝色 遇碘显红色 遇碘不显色 遇碘 不显色,1.下列有关果胶酶的说法,错误的是 ( D ) A.果胶酶是一种催化剂,可以改变反应速率 B.温度、pH和酶抑制剂都会影响果胶酶的活性 C.果胶酶能分解果胶,因此能提高果肉的出汁率 D.生产果汁时,果胶酶的用量越多所得果汁就越多,解析 果胶酶是催化剂,温度、pH和酶抑制剂都会影响其活性。果 胶酶能分解果胶,提高出汁率,当果泥量确定时,果胶酶的用量也需控制, 并非酶的用量越多所得果汁就越多。,2.酶在大规模产业化应用中的核心问题是固定化技术,而酶固定化所依 据的基本原
4、理在于酶具有 ( D ) A.热稳定性 B.催化高效性 C.催化特异性 D.可反复使用性,解析 本题考查酶的特性及固定化酶技术。大多数酶遇高温失活, 只有少数酶耐高温,具有热稳定性。而高效性、特异性(专一性)是酶的 重要特性,但不是酶固定化所依据的基本原理。酶固定化所依据的基本 原理是酶可反复使用。,3.固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。东北农业大 学科研人员利用双重固定法,即采用戊二醛作交联剂(使酶相互连接),海 藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶,研究固定化酶的性质,并对其最佳 固定条件进行了探究。如图显示的是部分研究结果(注:酶活力为固定 化酶催化化学反应的总效率,包括酶活
5、性和酶的数量),分析回答下列问 题:,(1)上述固定小麦酯酶的方法为 。 (2)根据研究结果,下列叙述错误的是 ( ) A.由图甲可知,固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强 B.由图乙可知,用浓度为3%的海藻酸钠包埋效果好 C.由图丙可知,固定化酯酶一般可重复使用3次,之后若继续使用则酶活 力明显下降 D.固定化酯酶的酶活力较高,主要原因是增加了酶与底物的接触面积 (3)图乙中,当海藻酸钠浓度较低时,酶活力较低的原因是,。 (4)固定小麦酯酶不仅采用海藻酸钠直接包埋,同时用戊二醛作交联剂, 这是因为 。,答案 (1)交联法、包埋法 (2)D (3)海藻酸钠浓度较低时,包埋不紧密,酶分子容易
6、漏出,导致酶数量不足 (4)酶分子很小,很容易从包埋材料中漏出,解析 (1)因为是双重固定法,所以回答时既要说出海藻酸钠的包埋法, 也要答出用戊二醛的交联法,两者缺一不可。(2)由图甲可知,当温度变 化时,游离酯酶的酶活力比固定化酯酶变化明显,说明固定化酯酶比游 离酯酶对温度变化适应性更强且应用范围较广,故A项正确。当海藻酸 钠浓度较低时,凝胶的孔径较大,酶容易流失,所以酶活力较低,海藻酸钠 浓度过大难以形成凝胶珠,故B项正确。由图丙可知,当使用次数多于3 次时,酶活力显著下降,故C项正确。固定化酶的优点是不溶于水,易与 产物分离,可反复使用,能连续化生产且稳定性好,故D项错误。 (3)酶活,
7、力为固定化酶催化化学反应的总效率,包括酶活性和酶的数量。海藻酸 钠浓度较低时,包埋不紧密,酶分子容易漏出,导致酶数量不足,酶活力较 低。(4)采用双重固定法可以更好地固定酶分子,避免因为酶分子很小, 从包埋材料中漏出,导致酶活力下降。,果汁中的果胶和果胶酶 1.探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件的实验 (1)实验原理 果胶 半乳糖醛酸+半乳糖醛酸甲酯 果胶酶的活性受温度(或pH)的影响,处于最适温度(或pH)时活性最 高。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。,考点突破,果胶不溶于乙醇。 (2)实验流程,(3)实验结论:果胶酶能分解果胶,提高果汁的澄清度。,2.影响果汁产量
8、的物质及处理方法 (1)影响果汁产量的物质 纤维素和果胶的存在使制作果汁时出现两个问题:一是果肉的出汁率 低,耗时长;二是榨取的果汁浑浊、黏度高、容易发生沉淀。 (2)处理方法酶解法,-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测,1.固定化酶 含义:将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上,使之成为 不溶于水而又有酶活性的制剂。,2.常见固定化方法及其优缺点,3.实验原理 淀粉 糊精 麦芽糖 葡萄糖 遇碘显蓝色 遇碘显红色 遇碘不显色,4.实验流程 固定-淀粉酶滴管滴加淀粉溶液加KI-I2溶液观察洗涤几天 后重复实验。知能拓展 (1)在固定化-淀粉酶后,用10倍柱体积的蒸馏水洗涤固定 化酶柱以除
9、去未吸附的游离淀粉酶。 (2)实验结束后,用10倍柱体积的蒸馏水洗涤固定化酶柱是为了洗去残 留的淀粉溶液和产物。,典例 2016浙江4月选考,32(一),7分请回答与“果汁中的果胶和果胶 酶”实验有关的问题: (1)果胶是细胞壁的重要组成成分,其化学本质是 (A.蛋白质 B.脂质 C.核酸 D.多糖)。它在细胞壁形成过程中的主要作用是将相 邻的细胞 在一起。,(2)制取果汁时,先用果胶酶将果胶分解成 和半乳糖醛酸 甲酯等物质,再用 酶处理,可得到比较澄清的果汁。用适量且 浓度适宜的上述两种酶处理时,果汁的出汁率、澄清度与酶的 高低呈正相关。 (3)由于果胶不溶于乙醇,故可用乙醇对果胶粗提物(经
10、酶处理后的混合 物)进行 处理,从而得到干制品。,答案 (1)D 粘合 (2)半乳糖醛酸 果胶甲酯 活性 (3)脱水(沉淀),解析 (1)果胶是植物细胞壁的重要组成成分,其化学本质是多糖。它 在细胞壁形成过程中的主要作用是将相邻的细胞粘合在一起。(2)制取 果汁时,先用果胶酶将果胶分解成半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯等物 质,再用果胶甲酯酶处理,可得到比较澄清的果汁。用适量且浓度适宜 的上述两种酶处理时,果汁的出汁率、澄清度与酶的活性高低呈正相 关。(3)由于果胶不溶于乙醇,故可用乙醇对果胶粗提物(经酶处理后的 混合物)进行脱水(沉淀)处理,从而得到干制品。,1-1 果胶酶是催化果胶分解的一类酶,
11、在果汁或果酒加工、造纸业中 的生物制浆、医药及纺织工业等方面得到广泛应用,是世界四大酶制剂 之一。目前果胶酶的需求量较大,但多为一次性使用,为了提高果胶酶 的利用率,科学家进行了固定化果胶酶的相关研究。,(1)果胶酶的固定化:取磁性壳聚糖微球固体颗粒,加入果胶酶溶液,30 条件下振荡1 h,装入图甲反应柱中,用蒸馏水洗去 , 放置在4 冰箱中保存。上述固定化果胶酶的方法属于 。,A.包埋法 B.吸附法 C.共价偶联法 D.交联法 (2)果胶酶活力测定方法:以果胶酶单位时间内催化产生的主要产物 的量计算酶的活力。已知3,5-二硝基水杨酸与果胶水解的主要 产物共热能产生棕红色的氨基化合物,在一定范
12、围内,产物的量和反应 液颜色深浅成正比,可用 法测定产物的量。此方法需要制作标 准曲线,如图中乙所示,其中纵坐标一般为 。 (3)下图是固定化果胶酶的部分研究结果,据图可知,用上述方法制备的,固定化果胶酶与游离酶相比最适温度 (填“升高”或“降 低”),最适pH (填“升高”或“降低”)。,答案 (1)未固定的游离果胶酶 B (2)半乳糖醛酸 光电比色 光密 度值(OD值) (3)升高 降低,解析 (1)在酶的固定化过程中,用蒸馏水可洗去未固定的游离酶,磁性 壳聚糖微球固体颗粒可吸附果胶酶。(2)果胶酶水解果胶的主要产物是 半乳糖醛酸。根据题干信息可判断,半乳糖醛酸可采用光电比色法进行 定量测定,标准曲线的建立是以标准样液为横坐标,以测得的光密度值 为纵坐标。(3)据图判断,固定化果胶酶与游离酶相比最适温度升高,而 最适pH降低。,
