對果膠酶活性影響因素的實驗改進

唐林

摘 要：通過對“酶的研究與應用”專題中的課題1：果膠酶在果汁生產中的作用涉及的實驗從實驗取材、實驗設計、實驗步驟等多方面進行改進和優化，為教師能夠有效地開展實驗提供了新形勢下實驗操作的新思路和意見。

關鍵詞：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上，通過定量分析來進行溫度和pH對酶活性的影響，同時還探究了果膠酶的最適用量。

一、材料與方法

1.材料：蘋果、質量濃度2%果膠酶、0.1mol/L NaOH溶液、

0.1mol/L HCl溶液。

2.儀器：攪碎機、pH計、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，放入攪碎機攪碎至勻漿狀態；（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：設置pH梯度2、3、4、5、6、7、8，先將果汁和果膠酶分別調至相應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20分鐘；（4）觀察分層現象及果汁的澄清度，并記錄。（5）過濾，并且記錄過濾后的果汁的體積。（6）計算出汁率：出汁率=（果汁質量-水的質量）/蘋果質量。

二、結果與分析

1.最適溫度。酶的本質是蛋白質，只有在有效溫度范圍內，酶才具有催化作用。當溫度為最適溫度時，酶催化反應的速率達到最大。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，當溫度為55℃時，果汁量和出汁率達到最大值，分別為

5.4mL和52%，此時酶活性最強；同時，果汁出現的分層現象最明顯，并且果汁澄清度也最佳。最終，可以得出結論，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的穩定性。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pH=4時，果汁量和果汁率達到最大值，同時，果汁出現分層現象，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，果膠物質不完全分解，澄清度差；用量過多，在工業生產中，會增加生產成本，并且酶蛋白又會使果汁產生成本。從表3中可以看出，當酶用量為小于3.5mL時，果汁量隨酶用量的增加而增加；果膠酶用量增加到3.5mL時，出汁率達到55%，并且基本變化不大。因此，酶的最適用量為3.5mL。

三、結論與分析

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，便于用吸管定量吸取，增加了實驗的準確性和操作性。

2.合理設置單因素梯度。由于時間等因素，在大班學生分組實驗中，設置合理的梯度是很有必要的。例如，本實驗的溫度梯度可設置為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間，并且也能達到理想的實驗效果。

3.設置固定的pH值，使用pH試紙的準確性不高，并且pH計對學生不易操作和大部分學校不具備較好實驗條件。多次實驗結果表明，通過滴加不同滴數的0.1mol/L HCL溶液和NaOH溶液進行定性分析，再測定溶液的pH值，能達到很好的實驗效果。此實驗改進，可大大降低實驗的復雜性，并且可以達到實驗目的。

通過果膠酶對蘋果汁處理的單因素實驗結果表明，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：

[1]王愛麗.“果汁中的果膠和果膠酶”的實驗改進與創新[J].生物學通報，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].農業工程學報，2003，19（3）：161-164.