探究pH和溫度對多酚氧化酶活性的影響

沈唯軍

(江蘇省無錫市輔仁高級中學 214123)

在人教版高中生物學教材必修一“探究影響酶活性的條件”實驗中，探究了pH和溫度對酶活性的影響。但由于反應底物H2O2和淀粉在高溫或強酸的條件下會發生分解，要求教師引導學生選擇合適的實驗材料。

在日常生活中，削了皮的蘋果和土豆塊的切口經一段時間后會發生褐變的現象。這是存在于果蔬中的多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)通過氧化兒茶酚等多酚物質而引起了這種褐變現象。當多酚氧化酶活性越大時，果蔬褐變就越明顯[1]。本實驗采用常見的土豆(含有多酚氧化酶)和茶多酚進行設計[1，2]，能更好地適應高溫和強酸堿的實驗條件并且貼近學生的生活實踐。通過對褐變程度的量化，幫助學生更好地運用數學知識進行建模，以探索酶活性伴隨溫度﹑pH的變化趨勢。

1 實驗準備

約1 cm 見方的土豆塊(含有多酚氧化酶)、1%兒茶酚溶液、5% NaOH溶液、5% HCl溶液、蒸餾水、冰塊、恒溫水浴鍋、試管、量筒、燒杯、pH試紙等。

2 實驗設計與實施

(1)指導學生進行變量分析，完成表1。

表1 變量分析

(2)為了方便學生進行定量的檢測和記錄，按圖1規定褐變程度的不同等級：

圖1 褐變程度的不同等級

(3)實驗步驟:分兩個實驗小組，分別進行溫度、pH對酶活性影響的實驗(表1、2)。

表1 實驗小組1：溫度對酶活性影響的實驗

表2 實驗小組2：pH對酶活性影響的實驗

3 分析結果，得出結論

學生拍攝照片，并按照圖2以pH或溫度為橫坐標﹑以褐變等級為縱坐標進行數學建模，用數學知識對曲線的變化趨勢進行描述。最后，通過“剛采摘的茶葉經過高溫殺青可以制成的綠茶，而不殺青則變為紅茶[3]”的問題，聯系生產實踐升華學生的知識。

圖2 pH和溫度對于多酚氧化酶活性影響的數學建模