对果胶酶活性影响因素的实验改进

唐林

摘 要：通过对“酶的研究与应用”专题中的课题1：果胶酶在果汁生产中的作用涉及的实验从实验取材、实验设计、实验步骤等多方面进行改进和优化，为教师能够有效地开展实验提供了新形势下实验操作的新思路和意见。

关键词：果胶酶；温度；pH；酶用量

在高中必修一模块“探究影响酶活性的条件”中，是通过定性分析探究酶的最适温度和pH，而本课题是建立在此基础上，通过定量分析来进行温度和pH对酶活性的影响，同时还探究了果胶酶的最适用量。

一、材料与方法

1.材料：苹果、质量浓度2%果胶酶、0.1mol/L NaOH溶液、

0.1mol/L HCl溶液。

2.仪器：搅碎机、pH计、电热恒温水浴锅、刻度试管、量筒、漏斗、滤纸、吸管。

3.方法：（1）将苹果洗净切丁，按照苹果：水=2：1的比例，放入搅碎机搅碎至匀浆状态；（2）用双层纱布过滤苹果匀浆，至烧杯中待用；（3）①探究最适温度：设置温度梯度30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃，果汁用量5毫升，果胶酶用量为2毫升，果汁和果胶酶先分别水浴2分钟，然后将果胶酶加入果汁中水浴20分钟；②探究最适pH：设置pH梯度2、3、4、5、6、7、8，先将果汁和果胶酶分别调至相应pH值，然后按照果胶酶5毫升、果胶酶2毫升的用量混合均匀，在50℃水浴中反应20分钟；③探究果胶酶的最适用量：使用相同浓度的果胶酶溶液，使用不同的体积，设置酶量梯度为0.5mL、1mL、1.5mL、2mL、2.5mL、3mL、3.5mL、4mL。果汁用量为5mL，加入不同体积的果胶酶，通过加入蒸馏水保证每组液体体积相同，在50℃水浴中反应20分钟；（4）观察分层现象及果汁的澄清度，并记录。（5）过滤，并且记录过滤后的果汁的体积。（6）计算出汁率：出汁率=（果汁质量-水的质量）/苹果质量。

二、结果与分析

1.最适温度。酶的本质是蛋白质，只有在有效温度范围内，酶才具有催化作用。当温度为最适温度时，酶催化反应的速率达到最大。从表1中得出，随着温度的增加，果汁量及出汁率先增加后减少，当温度为55℃时，果汁量和出汁率达到最大值，分别为

5.4mL和52%，此时酶活性最强；同时，果汁出现的分层现象最明显，并且果汁澄清度也最佳。最终，可以得出结论，此果胶酶的最适温度为55℃。

2.最适pH值。果汁的pH值不仅影响果胶酶对果胶的作用，而且还影响果胶胶体物质的稳定性。从表2中得出，随着pH值的增加，果汁量及果汁率先增加后减少，當pH=4时，果汁量和果汁率达到最大值，同时，果汁出现分层现象，澄清度最佳。因此，pH=4为此果胶酶的最适pH值。

3.最适酶用量。果胶酶的用量对果汁澄清效果有很大影响。果胶酶用量少时，果胶物质不完全分解，澄清度差；用量过多，在工业生产中，会增加生产成本，并且酶蛋白又会使果汁产生成本。从表3中可以看出，当酶用量为小于3.5mL时，果汁量随酶用量的增加而增加；果胶酶用量增加到3.5mL时，出汁率达到55%，并且基本变化不大。因此，酶的最适用量为3.5mL。

三、结论与分析

1.在制作果汁过程中，增加使用纱布过滤的步骤。使用纱布过滤后，果汁为均匀的溶液状态，便于用吸管定量吸取，增加了实验的准确性和操作性。

2.合理设置单因素梯度。由于时间等因素，在大班学生分组实验中，设置合理的梯度是很有必要的。例如，本实验的温度梯度可设置为45℃、50℃、55℃、60℃，pH值梯度为2、3、4、5，酶用量梯度为2mL、2.5mL、3mL、3.5mL、4mL。这样既能合理利用有限的课堂时间，并且也能达到理想的实验效果。

3.设置固定的pH值，使用pH试纸的准确性不高，并且pH计对学生不易操作和大部分学校不具备较好实验条件。多次实验结果表明，通过滴加不同滴数的0.1mol/L HCL溶液和NaOH溶液进行定性分析，再测定溶液的pH值，能达到很好的实验效果。此实验改进，可大大降低实验的复杂性，并且可以达到实验目的。

通过果胶酶对苹果汁处理的单因素实验结果表明，果胶酶的最适温度为55℃，最适pH值为4，最适酶用量为3.5mL。

参考文献：

[1]王爱丽.“果汁中的果胶和果胶酶”的实验改进与创新[J].生物学通报，2010，45（7）：57-59.

[2]王鸿飞.果胶酶对果莓果汁澄清效果的研究[J].农业工程学报，2003，19（3）：161-164.