文档文本内容
一、果胶酶及其作用
二、影响酶活性的因素及实验探究
三、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
四、酵母细胞的固定化
果胶酶的提取、固定化酶与固定化细胞
一、果胶酶及其作用
1、酶的相关知识回顾
①定义：由活细胞产生的具有催化作用的有机物。
②
命名：
a.根据酶所作用的底物命名：如，淀粉酶、蛋白酶
b.根据酶所催化的反应命名：如，转氨酶、脱氢酶
c.在底物、反应基础上加上酶的来源或其他特点命名：如，胰
蛋白酶、唾液淀粉酶
一、果胶酶及其作用
1、酶的相关知识回顾
③
特征：
a.高效性: 催化效率一般是无机催化剂的107~1013倍。
b.专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
c.作用条件温和：
④影响酶活性的因素：温度
PH 酶的抑制剂
一、果胶酶及其作用
2、果胶酶
①
果胶：
果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，是由半
乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。
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2、果胶酶
①
果胶：
一、果胶酶及其作用
一、果胶酶及其作用
2、果胶酶
①
果胶：
果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，是由半
乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。
在果汁加工中，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。
2、果胶酶
果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果
胶分解酶和果胶酯酶等。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及
胞间层。
3、果胶酶作用
a.它能把果胶质分解成可溶性的半乳糖醛酸，使果实由硬变软。
b.它能使果汁中的不溶性果胶溶解，可溶性果胶的黏度下降，使
果汁易于澄清和过滤，可以提高出汁率。
一、果胶酶及其作用
3、果胶酶作用
果胶酶
一、果胶酶及其作用
2
3、果胶酶作用
一、果胶酶及其作用
右侧试管加
入了果胶酶
4、果胶酶提取
一、果胶酶及其作用
4、果胶酶提取
一、果胶酶及其作用
注意：
①需要添加适量的激活剂：10%的NaCl.
②低温保存：高温会使酶变性，因此一般将酶保存在0～4℃的
低温环境中.
③适宜的pH 值：果胶酶的pH 在3～4 之间。
二、影响酶活性的因素及实验探究
1、酶的活性
酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力，温度、pH 和酶的
抑制剂等条件均会影响酶的活性。
酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化的某一反应的反
应速率来表示；在科研与工业生产中，酶反应速度用单位时间内、
单位体积中反应物的减少量或者产物的增加量来表示。
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2、影响酶活的因素
温度、pH 和酶的抑制剂
二、影响酶活性的因素及实验探究
3、影响酶活因素的实验探究
①探究温度对酶活性的影响
二、影响酶活性的因素及实验探究
3、影响酶活因素的实验探究
①探究温度对酶活性的影响
a.搅拌机搅拌制苹果泥,并等量分装，配制酶溶液并等量分装；
b.将分别装有苹果泥和果胶酶的试管在恒温水浴中保温（保证各
组pH一致的情况下，设置不同的温度梯度：30 ℃35 ℃40 ℃
45 ℃…65 ℃70℃）；
c.酶和底物混合后发生反应一段时间；
d.过滤果汁（过滤时间保持一致），观察实验现象，并记录实验
数据（果汁体积）；
e.得出结论。
3、影响酶活因素的实验探究
①探究温度对酶活性的影响
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3、影响酶活因素的实验探究
②探究PH对酶活性的影响
探究pH对果胶酶活性的影响，只须将温度梯度改成pH梯度，并
选定一个适宜的温度进行水浴加热。反应液中的pH可以通过体积分
数为0.1%的氢氧化钠或盐酸溶液进行调节。
3、影响酶活因素的实验探究
②探究PH对酶活性的影响
a. 搅拌机搅拌制苹果泥,并等量分装，配制酶溶液并等量分装
b.将分别装有苹果泥和果胶酶的试管在恒温水浴中保温（将每个
试管中的物质调节至不同的pH，pH梯度可以是：5 6 7 8 9）；
c.酶和底物混合后发生反应一段时间；
d.过滤果汁（过滤时间保持一致），观察实验现象，并记录实验
数据；
e.得出结论。
②探究PH对酶活性的影响
3、影响酶活因素的实验探究
3、影响酶活因素的实验探究
②探究PH对酶活性的影响
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3、影响酶活因素的实验探究
注意：
a. 制取苹果泥时，可以先将苹果切成小块放入搅拌机，加入适量
的水再进行搅拌；如果用橙子做实验可以不用去皮。
b. 果泥的用量可以采用5 mL左右，果胶酶的用量可采用质量浓度
为2%的果胶酶溶液2 mL。
c. 水浴时间可以为20～30 min，但各组之间保持一致，同时注意用
玻璃棒不时搅拌反应混合物，使果胶酶能充分催化反应。
3、影响酶活因素的实验探究
注意：
d. 过滤果汁时，漏斗中应放置滤纸，过滤时间保持一致。
e. 在实验中要保持单一变量，其它条件保持相同。
f. 果胶酶活性的测定方法:测量相同时间内过滤产生的果汁的量&
观察果汁的澄清度。
二、影响酶活性的因素及实验探究
4、探究果胶酶的最适用量
探究果胶酶的用量是建立在探究最适温度和pH 对果胶酶
活性影响的基础上，此时，研究的变量是果胶酶的用量，其他
因素都应保持不变且适宜。
实验时可以配制不同浓度的果胶酶溶液，也可以只配制一
种浓度的果胶酶溶液，然后使用不同的体积即可。需要注意的
是，反应液的pH、温度必须相同，否则将影响实验结果的准确
性。
二、影响酶活性的因素及实验探究
4、探究果胶酶的最适用量
实验结果分析：
如果随着酶浓度的增大，过滤得到的果汁的体积也增加，
说明酶的用量不足；当酶的浓度增大到某个值后，再增加酶的
用量，过滤得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。
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5、小结——典型问题：
①为什么探究温度的影响时，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？
②在进行探究温度或pH的影响实验时，是否有对照？
二、影响酶活性的因素及实验探究
5、小结——典型问题：
③为什么能够通过测定滤出的苹果汁体积大小来判断果胶酶活性的高
低？
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。
二、影响酶活性的因素及实验探究
拓展：工业制作果汁的流程
大规模生产与实验室制备果汁的主要不同点：
①有两次瞬间高温灭菌；
②酶处理的时间相对较长；
③有离心分离步骤和浓缩步骤。
二、影响酶活性的因素及实验探究
三、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
1、加酶洗衣粉
①普通洗衣粉
成分：表面活性剂，软水剂，碱剂，漂白剂，荧光增白剂，
填充剂，以及一些香料和色素。
对环境影响：表面活性剂中含有大量的磷元素，磷被排放在水
中会造成水体的富营养化，使得藻类或微生物大量爆发，降低
水中的含氧量，导致鱼虾的死亡。
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②加酶洗衣粉
加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂主
要有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。
蛋白酶可以催化水解肉、蛋和奶渍；
淀粉酶可以催化水解酱、粥等污渍；
脂肪酶可以催化水解各类动植物油脂和人体皮脂腺分泌物及化妆
品污垢；
纤维素酶可使织物增艳（新）、去除颗粒性污垢，但过量使用，
也能损伤棉、麻等天然纤维织物。
②加酶洗衣粉
其中，应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。
碱性蛋白酶能使蛋白质水解成可溶于水的多肽和氨基酸。衣物上
附着的血渍、汗渍、奶渍、酱油渍等污物，都会在碱性蛋白酶的作用
下，结构松弛、膨胀解体，稍加搓洗，污迹就会从衣物上脱落。
②加酶洗衣粉
注意事项：
a.碱性蛋白酶能使蛋白质水解，因此，蛋白质类纤维织物（如羊
毛、蚕丝等）织物不能用加酶洗衣粉来洗涤。
b.添加了碱性蛋白酶的洗衣粉可以分解人体皮肤表面的蛋白质
，而使人患过敏性皮炎、湿疹等，因此，应避免与这类洗衣粉
长时间地接触。
c.使用加酶洗衣粉时，必须注意洗涤用水的温度。碱性蛋白酶在
35-50℃时活性最强，在低温下或70℃以上就会失效。
②加酶洗衣粉
注意事项：
温度、酸碱度和表面活性剂都会影响酶的活性。如果将酶直接
添加到洗衣粉中，过不了多久，酶就会失活。
为了解决这个难题，科学家通过基因工程生产出了耐酸、耐碱、
耐受表面活性剂和较高温度的酶，并且通过特殊的化学物质将酶层
层包裹，与洗衣粉的其它成分隔离。
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②加酶洗衣粉
注意事项：
2、探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响
影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有水温、水量、水质、洗衣
粉的用量，衣物的质料、大小及浸泡时间和洗涤的时间等。
在这些因素中，水温是我们要研究的对象，而其他因素应在
实验中保持不变。
探究思路：
确定研究课题→针对课题分析变量→讨论如何控制变量→设计实
验方案→动手实验→得出结论
三、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
2、探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响
①
实验材料&仪器：
添加了复合酶的洗衣粉，大小相同的白棉布4块（在上面分别滴加4
滴同种的植物油，放置至干燥）1000 mL的烧杯、玻璃棒等；
②水温、水质及水量：
水温的温度梯度为5 ℃、15 ℃、25 ℃和35 ℃（其中5 ℃可以通过
冰箱冷藏室来控制，其他温度可以通过水浴控制）；水质为自来水；
水量为500 mL。
三、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
2、探究温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响
③
实验流程：
a.取1000mL 的烧杯四个,加入等量水500ml,调整水温分别为5 ℃、
15 ℃、25 ℃和35 ℃，加入1g 加酶洗衣粉；
b.烧杯中加入有污渍的棉布,用玻璃棒搅拌；
c.观察结果，可在洗涤后比较污物的残留状况，如：污物已消失、
颜色变浅、面积缩小等；
三、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
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3、不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果
市场中的洗衣粉有多种类型，应选择不同种类的加酶洗衣粉
和普通洗衣粉。污物的选择也应该多样化，只有这样才具有实
践指导意义。
此外，也可以针对污渍相同、布料（如化纤或棉布）的不
同情况，探究不同种类洗衣粉的洗涤效果。
三、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
四、酵母细胞的固定化
1、固定化酶的应用实例
①常用固定方法：
固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或细胞
固定在一定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法（将酶分子和
细胞相互结合，或将其结合到载体上）和物理吸附法。
一般来说，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细
胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞体积大，而酶分子很小；体
积大的细胞难以被吸附或结合，而体积小的酶容易从包埋材料中漏
出。
②典型实例：高果糖浆的生产
高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶，它能将葡萄糖转化为
果糖。
这种酶的稳定性好，可以持续发挥作用。但是，酶溶解于葡萄
糖溶液后，就无法从糖浆中回收，造成很大的浪费。使用固定化酶
技术，将这种酶固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到
一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法
通过筛板上的小孔，而反应液却可以自由出入。
四、酵母细胞的固定化
1、固定化酶的应用实例
固定化酶反应柱示意图
四、酵母细胞的固定化
1、固定化酶的应用实例
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生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液
流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触转化成果糖，从反应柱的下
端流出，反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖
的产量和质量。
四、酵母细胞的固定化
1、固定化酶的应用实例
2、固定化细胞技术
固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在
一定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法（将酶分子和细胞相互
结合，或将其结合到载体上）和物理吸附法。
一般来说，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞
多采用包埋法固定化。这是因为细胞体积大，难以被吸附或结合。
包埋法固定化细胞即将微生物细胞包埋在不溶于水的多孔性载体
中，常用的载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰
胺等。
四、酵母细胞的固定化
3、酵母细胞的固定化操作
①酵母细胞的活化；
②配制物质的量浓度为0.05mol/L 的CaCl2 溶液；
③配制海藻酸钠溶液；
④海藻酸钠溶液与酵母细胞结合；
⑤固定化酵母细胞。
3、酵母细胞的固定化操作
①酵母细胞的活化：
在缺水状态下，微生物会处于休眠状态。活化就是让处于
休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。
酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要0.5-1h。此外酵
母细胞活化时体积会变大，因此活化前应该选择体积足够大的
容器，以免溢出。
操作：称取1g干酵母,放入50mL的小烧杯中,加入蒸馏水10mL,用
玻璃板搅拌,混匀成糊状,放置1h左右,使其活化。
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①酵母细胞的活化：
3、酵母细胞的固定化操作
②
配制物质的量浓度为0.05mol/L 的CaCl2 溶液：称取无水
CaCl2 0.83g，放入200ml烧杯中，加入150ml蒸馏水，使其充
分溶解待用。
③配制海藻酸钠溶液：
称取0.7g海藻酸钠,放入50mL的小烧杯中,加入10 mL水,用酒精灯
加热，边加热边搅拌，将海藻酸钠调成糊状，直至完全溶化,用
蒸馏水定容至10mL。
3、酵母细胞的固定化操作
加热使海藻钠溶化是操作最重要的一环，关系到实验的成败，海
藻酸钠在水中的溶解速度较慢，需要通过加热促进其溶解.溶解海藻
酸钠，最好采用小火或者间断加热的方法，直至其溶化。
如果加热太快，海藻酸钠会发生焦糊。海藻酸钠的浓度影响固定
化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果海
藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包理的酵母细胞的数目少，影响实
验效果。
③配制海藻酸钠溶液：
3、酵母细胞的固定化操作
④海藻酸钠溶液与酵母细胞结合：
将熔化好的海藻酸钠冷却至室温，加入已活化的酵母细胞，进行
充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器。
注意：海藻酸钠与酵母细胞混合时要控制合适的温度。将溶化后的
海藻酸钠冷却室温再与酵母细胞混合，温度过高会杀死酵母细胞。
3、酵母细胞的固定化操作
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⑤固定化酵母细胞：
以恒定的速度将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，
观察液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠的情形。将这些凝胶珠在CaCl2
溶液中浸泡30min左右。
注意：a.刚形成的凝胶珠应在CaCl2 溶液中浸泡一段时间，以便形
成稳定的结构（CaCl2 溶液可以促使胶体聚沉）。
3、酵母细胞的固定化操作
⑤固定化酵母细胞：
注意：b. 如果制作的凝胶珠颜色过浅，说明海藻酸钠的浓度偏低，
固定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，
则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。
对于成形的凝胶珠的进行质量检验，可以使用下列方法：一是
用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易
破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功；二是在实验桌上
用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠
是成功的。
⑤固定化酵母细胞：
4、用固定化酵母细胞发酵
①将固定好的酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2-3次。
②将150ml质量分数为10%的葡萄糖溶液转移到200ml的锥
形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于25℃下发酵24h。
现象：可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味。
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4、用固定化酵母细胞发酵
5、直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的优缺点
类型
优点
不足
直接使
用酶
催化效率高，低耗能、
低污染等。
对环境条件非常敏感，容易失活；
溶液中的酶很难回收，不能被再
次利用，提
高了生产成本；反应后酶会混
在产物中，可能影响产品质量。
固定化
酶
酶既能与反应物接
触，
又能与产物分离，
同时，固定在载体上
的酶还可以被反复利
用。
一种酶只能催化一种化学反应，
而在生产实践中，很多产物的形
成都通过一系列的酶促反应才能
得到的。
固定化
成本低、操作容易、
对酶活性的影响更小
固定后的酶或细胞与反应物不
容易接近，可能导致反应效果下
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【例1】★★
（2014 江苏）下列关于加酶洗衣粉的叙述，正确的是（
）
A．高温易使酶失活，因此冷水洗涤去污效果应该比温水好
B．洗衣粉中表面活性剂对碱性蛋白酶活性有一定的促进作用
C．在pH 低于7.0 的自来水中，碱性蛋白酶依然能起作用
D．洗衣粉中酶主要是通过快速分解溶在水里的污渍发挥作用
点对点练习
【例2】★★
（2012 江苏）下列关于“ 探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”
的叙述，合理的是（
）
A．先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度
B．实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度
C．相同pH 时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉
D．衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果
【例3】★★
（2015 江苏）下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是
（
）
A．固定化酶的主要目的是实现酶的重复利用
B．溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素
C．固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物
D．凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合
【例4】★★
（2013 江苏）下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是
（
）
A．可用包埋法制备固定化酵母细胞
B．反应产物对固定化酶的活性没有影响
C．葡萄糖异构酶固定前后专一性不同
D．固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应
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【例5】★★
（2012 江苏）下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，
错误的是（
）
A．从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小
B．作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药
C．尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用
D．将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌
【例6】★★
（2010 江苏，多选）下图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图
2 是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，下列叙述正确的是
( )
A．刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液
B．图1 中X 溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠
C．图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触
D．图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2 装置中
【例7】★★
某实验小组制作的固定化酵母凝胶珠颜色很浅且硬度大、易开裂．相
关分析正确的是（
）
A．酵母细胞没有充分活化
B．海藻酸钠溶液浓度偏低
C．CaCl2 溶液浓度过大
D．在CaCl2溶液中浸泡时间过短
【例8】★★★
(2015 山东)乳糖酶能够催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖，具有重要应
用价值．乳糖酶的制备及固定化步骤如下：
⑴筛选产乳糖酶的微生物L 时，宜用__________作为培养基中的唯一
碳源．培养基中琼脂的作用是______．从功能上讲，这种培养基属于
___________．
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【例8】★★★
⑵培养微生物L前，宜采用__方法对接种环进行灭菌．
⑶纯化后的乳糖酶可用电泳法检测其分子量大小．在相同条件下，带
电荷相同的蛋白质电泳速度越快，说明其分子量越___________.
⑷乳糖酶宜采用化学结合法（共价键结合法）进行固定化，可通过检
测固定化乳糖酶的______确定其应用价值．除化学结合法外，酶的固
定化方法还包括_____、
_________、离子吸附法及交联法等．
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