2019-2020学年人教版生物选修一抢分教程能力提升：专题4课题1　果胶酶在果汁生产中的应用

2019-2020学年人教版生物选修一抢分教程能力提升：专题4课题1　果胶酶在果汁生产中的应用

专题 4 课题 1 果胶酶在果汁生产中的 应用 [随堂巩固] 1．下列不属于果胶酶的是 A．多聚半乳糖醛酸酶 B．果胶分解酶 C．果胶酯酶 D．半乳糖醛酸酶 解析 果胶酶主要包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等，不 包括半乳糖醛酸酶。 答案 D 2．探究温度对果胶酶活性的影响、pH 对酶活性的影响、果胶酶的最适用 量三个实验中，实验自变量依次为 A．反应时间、酶活性、酶用量 B．苹果泥用量、pH、果汁量 C．温度、pH、果胶酶用量 D．温度、酶活性、酶用量 解析 探究温度对果胶酶活性的影响实验中，温度是自变量；探究 pH 对酶 活性的影响实验中，pH 是自变量；探究果胶酶的最适用量实验中，果胶酶的用 量是自变量，故选 C。 答案 C 3．下列关于果胶酶说法正确的是 A．果胶酶可以分解细胞壁的主要成分纤维素 B．果胶酶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物 C．果胶酶不特指某种酶，而是分解果胶的一类酶的总称 D．果胶酶的化学本质是蛋白质或 RNA 解析 酶具有专一性，果胶酶可以分解细胞壁的果胶，A 错误；果胶是由半 乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，B 错误；果胶酶不特指某种酶，而是分 解果胶的三种酶的总称，C 正确；果胶酶的化学本质是蛋白质，D 错误。 答案 C 4．在观察果胶酶对苹果匀浆作用的实验中，将苹果匀浆放在 90 ℃的恒温 水浴中保温 4 min，其目的是 A．杀灭苹果匀浆中的微生物 B．使果胶分解，从而提高出汁率 C．使苹果匀浆中的果胶酶变性失活，以排除对实验结果的干扰 D．果胶酶最适温度为 90 ℃，此时酶的活性最高 解析 本实验是对照试验，其实验目的是证明果胶酶能将果胶分解，单一 变量为是否有果胶酶。但由于植物组织中有可能含有果胶酶，如果不进行处理， 会导致实验中未加入果胶酶的一组也混入果胶酶，违背单一变量原则。所以将 苹果匀浆放在 90 ℃恒温水中保温 4 min，使植物细胞原有的果胶酶失活，再进 行下一步实验。 答案 C 5．果胶酶能分解果胶等物质，可以用来澄清果蔬饮料，在食品加工业中有 着广泛的应用。回答下列问题： (1) 果 胶 酶 是 分 解 果 胶 的 酶 的 总 称 ， 包 括 ________ 、 果 胶 分 解 酶 和 ____________。食品工业中之所以使用果胶酶澄清果蔬饮料，是因为果胶酶能 破坏植物的________结构。 (2)微生物是生产果胶酶的优良生物资源。分离和筛选能产生果胶酶的微生 物，使用的培养基应该以____________为唯一碳源；为了纯化该生物，需要在 ________(填“固体”或“液体”)培养基上接种菌种，最常用的接种方法有 ____________________________________________________________________。 (3)在榨制果汁前，要将果胶酶和果泥混匀保温，目的是提高出汁率；过滤 后要用果胶酶处理果汁，目的是________________________________________。 (4)根据下表实验结果，________(填“能”或“不能”)确定 40 ℃就是果胶 酶的最适温度。 10 20 30 40 50 60 70 80 8 13 15 25 15 12 11 10 解析 (1)果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，果胶酶包括 多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等，它们能催化果胶的分解，瓦解 植物细胞壁。 (2)筛选和分离能够产生果胶酶的微生物时，应该使用以果胶为唯一碳源的 选择培养基，为了纯化该生物，需要在固体培养基上进行，最常用的接种方法 有平板划线法或稀释涂布平板法。 (3)榨制果汁前，要将果胶酶与果泥混匀保温，目的是分解细胞壁，提高出 汁率．过滤后要用果胶酶处理果汁，目的是分解果汁中的果胶，使果汁变澄清。 (4)该实验只能得出在所设计的温度下，40 ℃的酶活性高，由于没有设计 40℃左右，缩小温度梯度的实验，如梯度为 1 的实验，观察果汁量，因此不能 确定 40℃就是果胶酶的最适温度。 答案 (1)多聚半乳糖醛酸酶 果胶酯酶 细胞壁 (2)果胶 固体 平板划线法或稀释涂布平板法 (3)使果汁变澄清 (4)不能 [限时检测] [时间 45 分钟，满分 80 分] 一、选择题(每小题 5 分，共 50 分) 1．某同学为探究温度对果胶酶活性的影响，在不同温度下，将等量的果胶 酶加入到等量的苹果泥中，在反应同样的时间后，再将反应液滤过同样的时间， 用量筒测定出苹果汁的体积，如图曲线能正确反映实验结果的是 解析 酶的催化需要适宜的温度，在最适温度，酶的催化活性是最高的， 低于最适温度或高于最适温度，酶的催化活性都较低，由此，在最适温度，苹 果汁的体积是最大的，故 B 正确。 答案 B 2．关于探究果胶酶最适用量的实验，叙述错误的是 A．配制不同浓度的果胶酶溶液，并在各组中加入等量的该溶液 B．调节 pH，使各组中的 pH 相同而且处于适宜状态 C．用玻璃棒搅拌加酶的果泥，搅拌时间可以不同 D．在相同且适宜的温度条件下进行实验 解析 实验的目的是探究果胶酶最适用量，所以可配制不同浓度的果胶酶 溶液作为自变量，A 正确；该实验中 PH 值为无关变量，故调节 pH 值，使各组 中的 pH 值相同而且处于适宜状态，B 正确；用玻璃棒搅拌加酶的果泥，属于无 关变量，所以搅拌时间必须相同，C 错误；实验应在相同的适宜温度条件下进行 实验，D 正确。 答案 C 3．下列关于果胶酶的说法错误的是 A．果胶酶的活性是指一定量的果胶酶催化一定量的果胶进行化学反应的能 力 B．温度、pH 和酶的抑制剂等条件会影响果胶酶的活性 C．果胶酶能催化果胶分解，但不能提高水果的出汁率，只能使果汁变得澄 清 D．生产果汁时，为了使果胶酶得到充分的利用，节约成本，需要控制好酶 的用量 解析 果胶酶不仅能使果汁变得澄清，而且还能提高水果的出汁率。 答案 C 4．如图表示某研究小组在探究果胶酶的用量的实验结果。下列有关说法不 正确的是 A．在 AB 段限制反应速率的主要因素是酶的用量 B．在 BC 段限制反应速率的因素是温度、pH、反应物浓度 C．在 AC 段增加反应物浓度，可以明显加快反应速率 D．在该实验给定条件下，果胶酶的最佳用量是 B 点对应的值 解析 在 AB 段，限制反应速率的主要因素是酶的用量，A 正确；在 BC 段 限制反应速率的因素是温度、pH、反应物浓度等，B 正确；在 AB 段，增加反 应物浓度，反应速率不变；在 BC 段，增加反应物浓度，反应速率加快，C 错误； 在该实验给定条件下，果胶酶的最佳用量是 B 点对应的值，D 正确。 答案 C 5．探究温度对果胶酶活性影响的实验中，得到如下实验结果。据此分析不 正确的是 温度 (℃) 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 果汁量 (ml) 3.5 4.6 8.6 10.9 12.3 11.7 10.1 5.4 3.9 4.8 5.6 A.实验过程中应先将苹果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合 B．为了实验结果的科学性，各组混合处理时间和过滤果汁时间均应相同 C．应在 50－55 ℃之间设置更细温度梯度进行实验探究果胶酶的最适温度 D．该实验结果表明高温能使果胶酶失活，但高温也可能促进果胶分解 解析 实验过程中应先将苹果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合，A 正确；为了实验结果的科学性和控制单一变量，各组混合处理时间和过滤果汁 时间均应相同，B 正确；实验中的温度梯度跨度较大，要想确定最适温度，需要 设置更细温度梯度进行实验，分析数据，应该在 45～55℃之间设置更细温度梯 度进行实验探究果胶酶的最适温度，C 错误；高温可以使酶失活，由表格数据可 以看出，高温也可能促进果胶分解，D 正确。 答案 C 6．下图表示果胶酶加入苹果泥后在 0～80 ℃的环境中，苹果泥的分解总量 与温度的关系图，依图判断，在 0～80 ℃环境中，酶的活性变化曲线(pH 适宜) 解析 由题图可知，当温度为 37 ℃左右时，分解苹果泥的速率最快(即曲线 斜率最大)，此时酶的活性最高；温度达到大约 50 ℃时，苹果泥分解总量不再改 变，说明此时酶已经变性失活，酶的活性为零。 答案 B 7．加工橘子罐头时采用酸碱处理脱去中果皮(橘络)会产生严重污染。目前 使用酶解法去除橘络可减少污染。下列生长在特定环境中的 4 类微生物，不能 产生所用酶的是 A．生长在麦麸上的黑曲霉 B．生长在酸奶中的乳酸菌 C．生长在棉籽壳上的平菇 D．生长在木屑上的木霉 解析 橘络的主要成分是纤维素，使用酶解法去除橘络应选用纤维素酶。 麦麸、棉籽壳、木屑的主要成分是纤维素，能在其上生长的微生物一定可以产 生纤维素酶。生长在酸奶中的乳酸菌以葡萄糖为原料经无氧呼吸产生乳酸，不 会产生纤维素酶。 考点：本题主要考查微生物的利用，考查对酶专一性的理解。 答案 B 8．下列关于果胶酶在果汁生产实验中作用的操作，错误的是 A．用橙子做本课题实验，应去掉橙皮 B．用体积分数为 0.1%的 NaOH 溶液和盐酸进行 pH 调节 C．为了使果胶酶能够充分地催化反应，应用玻璃棒不时地搅拌反应混合物 D．制作苹果泥时，可先将苹果切成小块放入榨汁机中 解析 在用橙子制作果汁时，不必去除橙皮，这样可以增加果汁的口味和 颜色，A 项错误；调节 pH 用体积分数为 0.1%的 NaOH 或 HCl 溶液，B 项正确； 玻璃棒搅拌可使混合物均匀，能够使果胶酶充分地催化反应，C 项正确；制作苹 果泥时，为方便榨汁，可先将苹果切成小块，再放入榨汁机中，D 项正确。 答案 A 9．探究果胶酶被加热到 65 ℃后是否影响其活性(果胶酶的最适温度为 40 ℃)。某小组进行了如下实验，下列说法不正确的是 甲组： 甲烧杯(40 ℃清水) 乙组： 乙烧杯(65 ℃清水) 第一步 A1 试管 5 mL 苹 果泥 B1 试管 2 mL 果 胶酶溶液 A2 试管 5 mL 苹果泥 B2 试管 2 mL 果胶酶溶液 保温 5 min 第二步 将 B1 注入 A1 中 将 B2 注入 A2 中 保温 10 min 第三步 过滤并测量果汁的体积 T1 过滤并测量果汁的体积 T2 第四步 将 A2 试管放入甲烧杯中 A.该实验的自变量是温度，其中乙组为实验组 B．实验中两次保温的目的不同 C．若 T1＞T2，说明 65 ℃使果胶酶的活性降低 D．第四步实验的目的是进行对照 解析 该实验是探究 65 ℃处理对酶活性的影响，自变量是温度，因变量是 果汁的体积，A 项正确；第一次保温的目的是使果胶酶与苹果泥都达到预设温度， 第二次保温的目的是使酶促反应在预设温度下进行相同的时间，B 项正确；若 T1＞T2，说明 65 ℃时获得的果汁少，65 ℃降低了酶的活性，C 项正确；将 A2 试管放入甲烧杯中一段时间后若果汁量增加，说明 65 ℃处理并未使果胶酶失活， D 项错误。 答案 D 10．果胶酶在果汁生产中发挥重要作用，下列说法正确的是 A．果胶酶只存在于植物中 B．果胶酶易溶于水，而不溶于乙醇 C．果胶酶和纤维素酶均能分解果胶 D．果胶酶和纤维素酶一起使用可以除去植物细胞壁 解析 A．果胶酶由黑曲霉经发酵精制而得，A 错误；B.果胶酶不溶于水， B 错误；C.酶具有专一性，只有果胶酶能够分解果胶，C 错误；D.植物细胞壁的 成分主要是纤维素和果胶，因此果胶酶和纤维素酶一起使用可以除去植物细胞 壁，D 正确。 答案 D 二、非选择题(共 3 小题，共 30 分) 11．(12 分)工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高水果的 出汁率，为研究温度对果胶酶活性的影响，某同学设计了如下实验： Ⅰ.将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在 10 ℃水浴中恒温处理 10 min(如 图甲)。 Ⅱ.将步骤Ⅰ处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在 10 ℃水浴中恒温处理 10 min(如图乙)。 Ⅲ.将步骤Ⅱ处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量(如图丙)。 Ⅳ.在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如下表： 果汁量/mL 8 13 15 25 15 12 11 10 温度/℃ 10 20 30 40 50 60 70 80 根据上述实验，请分析回答下列问题。 (1)果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以分解细胞壁中的果胶，产物是 ________________。 (2)实验结果表明，当温度为________左右时，果汁量最多，此时果胶酶的 活性________________。本实验是否设置了对照实验________(“是”或“否”) (3)为什么该实验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？____________________。 解析 (1)果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一，是由半乳糖醛酸 聚合而成的一种高分子化合物。果胶酶可以将细胞壁中的果胶分解成可溶性的 半乳糖醛酸。 (2)本实验设置了不同温度下的对照实验。实验结果数据表明，当温度为 40 ℃左右时，果汁量最多，说明此时果胶酶的活性最高。 (3)果胶酶将果胶分解为小分子物质半乳糖醛酸，小分子物质可以通过滤纸， 果胶酶的分解能力大，产生的果汁多，因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶催 化果胶分解的能力。 答案 (1)半乳糖醛酸 (2)40 ℃ 最高 是 (3)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 汁的体积大小反映了果胶酶催化果胶分解的能力(答案合理得分) 12．(8 分)生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁率。回答下列 相关问题： (1)果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中果胶的水解，产 物是____________。 (2)果胶酶作用于一定量的某种物质(底物)，保持温度、pH 在最适值，生成 物 量 与 反 应 时 间 的 关 系 如 下 图 ： 在 35 min 后 曲 线 变 成 水 平 是 因 为 ________________。若增加果胶酶浓度，其他条件不变，请在图中画出生成物量 变化的示意曲线。 解析 (1)果胶酶催化植物细胞壁中的果胶分解为半乳糖醛酸。 (2)图 2 是当果胶酶作用于一定量的某种物质，并保持温度、pH 在最适宜时， 生成物量与反应时间的关系图，35min 后底物消耗完毕，生成物的量不再增加， 因此曲线变成水平，若从反应开始时就增加该酶的浓度，会加快反应的速率， 但不会改变化学反应的平衡点，因此在其他条件不变的情况下，生成物量变化 的曲线如下： 答案 (1)半乳糖醛酸 (2)底物量一定，底物已被消耗尽 13．(10 分)果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。果胶酶能够分解 果胶，瓦解植物的细胞壁和胞间层。在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率 和澄清度。请你帮助完成以下有关果胶酶和果汁生产的实验课题。 实验用具和材料：磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、纱 布等；苹果、质量分数为 2%的果胶酶溶液、蒸馏水等。 实验方法及步骤： ①将苹果洗净去皮，用磨浆机制成苹果泥，加入适量蒸馏水备用。 ②取 7 个洁净烧杯和 7 支试管并分别编号。 ③烧杯中注入等量的苹果泥，试管中注入等量的 2%的果胶酶溶液，之后进 行下面两种操作： 方法一：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥相混合，再把混合液的 pH 分别调至 4、5、6、…10。 方法二：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的 pH 分别调至 4、5、6、 …10，再把 pH 相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。 (1)请问上述哪一种方法更科学？________。 理由是：________________________________________________________。 (2)该实验步骤中也有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使________________， 以减少实验误差。 (3)如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，以横坐标表示 pH， 纵坐标表示____________(填“果汁体积”或“试管体积”)，实验操作和记录是 比较切实可行的。根据你对酶特性的了解，在下图中选择一个最可能是实验结 果的曲线图____________。 解析 (1)分析两种方法可知方法二比较科学，因为其操作能确保酶的反应 环境从一开始便达到实验预设的 pH。 (2)玻璃棒搅拌的操作目的是酶和反应物(果胶)充分地接触。 (3)如果用曲线图的方式记录实验结果，以横坐标表示 pH，纵坐标表示果汁 体积，果胶酶发挥最大作用有适宜的 pH，故应为甲图。 答案 (1)方法二 方法二的操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实 验预设的 pH (2)酶和反应物充分地接触 (3)果汁体积 甲