對果膠酶活性影響因素的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

唐林

摘 要：通過對“酶的研究與應(yīng)用”專題中的課題1：果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用涉及的實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)取材、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)步驟等多方面進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，為教師能夠有效地開展實(shí)驗(yàn)提供了新形勢下實(shí)驗(yàn)操作的新思路和意見。

關(guān)鍵詞：果膠酶；溫度；pH；酶用量

在高中必修一模塊“探究影響酶活性的條件”中，是通過定性分析探究酶的最適溫度和pH，而本課題是建立在此基礎(chǔ)上，通過定量分析來進(jìn)行溫度和pH對酶活性的影響，同時(shí)還探究了果膠酶的最適用量。

一、材料與方法

1.材料：蘋果、質(zhì)量濃度2%果膠酶、0.1mol/L NaOH溶液、

0.1mol/L HCl溶液。

2.儀器：攪碎機(jī)、pH計(jì)、電熱恒溫水浴鍋、刻度試管、量筒、漏斗、濾紙、吸管。

3.方法：（1）將蘋果洗凈切丁，按照蘋果：水=2：1的比例，放入攪碎機(jī)攪碎至勻漿狀態(tài)；（2）用雙層紗布過濾蘋果勻漿，至燒杯中待用；（3）①探究最適溫度：設(shè)置溫度梯度30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃，果汁用量5毫升，果膠酶用量為2毫升，果汁和果膠酶先分別水浴2分鐘，然后將果膠酶加入果汁中水浴20分鐘；②探究最適pH：設(shè)置pH梯度2、3、4、5、6、7、8，先將果汁和果膠酶分別調(diào)至相應(yīng)pH值，然后按照果膠酶5毫升、果膠酶2毫升的用量混合均勻，在50℃水浴中反應(yīng)20分鐘；③探究果膠酶的最適用量：使用相同濃度的果膠酶溶液，使用不同的體積，設(shè)置酶量梯度為0.5mL、1mL、1.5mL、2mL、2.5mL、3mL、3.5mL、4mL。果汁用量為5mL，加入不同體積的果膠酶，通過加入蒸餾水保證每組液體體積相同，在50℃水浴中反應(yīng)20分鐘；（4）觀察分層現(xiàn)象及果汁的澄清度，并記錄。（5）過濾，并且記錄過濾后的果汁的體積。（6）計(jì)算出汁率：出汁率=（果汁質(zhì)量-水的質(zhì)量）/蘋果質(zhì)量。

二、結(jié)果與分析

1.最適溫度。酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，只有在有效溫度范圍內(nèi)，酶才具有催化作用。當(dāng)溫度為最適溫度時(shí)，酶催化反應(yīng)的速率達(dá)到最大。從表1中得出，隨著溫度的增加，果汁量及出汁率先增加后減少，當(dāng)溫度為55℃時(shí)，果汁量和出汁率達(dá)到最大值，分別為

5.4mL和52%，此時(shí)酶活性最強(qiáng)；同時(shí)，果汁出現(xiàn)的分層現(xiàn)象最明顯，并且果汁澄清度也最佳。最終，可以得出結(jié)論，此果膠酶的最適溫度為55℃。

2.最適pH值。果汁的pH值不僅影響果膠酶對果膠的作用，而且還影響果膠膠體物質(zhì)的穩(wěn)定性。從表2中得出，隨著pH值的增加，果汁量及果汁率先增加后減少，當(dāng)pH=4時(shí)，果汁量和果汁率達(dá)到最大值，同時(shí)，果汁出現(xiàn)分層現(xiàn)象，澄清度最佳。因此，pH=4為此果膠酶的最適pH值。

3.最適酶用量。果膠酶的用量對果汁澄清效果有很大影響。果膠酶用量少時(shí)，果膠物質(zhì)不完全分解，澄清度差；用量過多，在工業(yè)生產(chǎn)中，會增加生產(chǎn)成本，并且酶蛋白又會使果汁產(chǎn)生成本。從表3中可以看出，當(dāng)酶用量為小于3.5mL時(shí)，果汁量隨酶用量的增加而增加；果膠酶用量增加到3.5mL時(shí)，出汁率達(dá)到55%，并且基本變化不大。因此，酶的最適用量為3.5mL。

三、結(jié)論與分析

1.在制作果汁過程中，增加使用紗布過濾的步驟。使用紗布過濾后，果汁為均勻的溶液狀態(tài)，便于用吸管定量吸取，增加了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和操作性。

2.合理設(shè)置單因素梯度。由于時(shí)間等因素，在大班學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置合理的梯度是很有必要的。例如，本實(shí)驗(yàn)的溫度梯度可設(shè)置為45℃、50℃、55℃、60℃，pH值梯度為2、3、4、5，酶用量梯度為2mL、2.5mL、3mL、3.5mL、4mL。這樣既能合理利用有限的課堂時(shí)間，并且也能達(dá)到理想的實(shí)驗(yàn)效果。

3.設(shè)置固定的pH值，使用pH試紙的準(zhǔn)確性不高，并且pH計(jì)對學(xué)生不易操作和大部分學(xué)校不具備較好實(shí)驗(yàn)條件。多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過滴加不同滴數(shù)的0.1mol/L HCL溶液和NaOH溶液進(jìn)行定性分析，再測定溶液的pH值，能達(dá)到很好的實(shí)驗(yàn)效果。此實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，可大大降低實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性，并且可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

通過果膠酶對蘋果汁處理的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，果膠酶的最適溫度為55℃，最適pH值為4，最適酶用量為3.5mL。

參考文獻(xiàn)：

[1]王愛麗.“果汁中的果膠和果膠酶”的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新[J].生物學(xué)通報(bào)，2010，45（7）：57-59.

[2]王鴻飛.果膠酶對果莓果汁澄清效果的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2003，19（3）：161-164.