“果汁中的果膠和果膠酶”實驗探討*

夏 天 （浙江省余姚市第四中學 浙江余姚 315400）

0 引言

“果汁中的果膠和果膠酶”是浙科版高中生物學選修1第2部分“酶的應用”中的實驗［1］。通過本實驗，檢測果膠酶的活性，觀察果膠酶對果汁形成的作用，說明果膠的化學性質及果膠酶的作用原理［2］。為了使實驗目的更明確、現象更明顯、增強可操作性，對本實驗進行了適當調整，主要如下：①榨汁代替勻漿；②明確果膠酶用量、實驗處理時間；③最后一步如果直接向各試管加入95%乙醇，前、后析出的固形物就會混合，無法區分實驗現象。因此最后吸取1號、3號試管的清液和2號、4號試管的懸濁液，再分別加入95%乙醇，這樣各試管的實驗現象區別很明顯，也易于解釋實驗現象。

1 實驗過程及結果

蘋果切塊，用榨汁機榨汁，蘋果汁呈褐色、渾濁。取2個200mL 的燒杯，編號A、B，各加入10g蘋果汁，再向A 號燒杯中加入20mL 2%果膠酶溶液，B 號燒杯中加入20mL 蒸餾水，攪拌30min。取4支試管，編號1～4。將A 燒杯中的混合物放入1號和2號試管中，每管放入4mL；將B 燒杯中的混合物放入3號和4號試管中，每管也放入4mL。此時，經果膠酶處理的蘋果汁（1號、2號試管）的顏色略淺于未經果膠酶處理的蘋果汁（3號、4號試管），無其他明顯差別（圖1A，本文附圖見封二）。將1號和3號試管沸水浴10min，2號試管和4號試管不加熱。處理后，1號、3號試管出現明顯分層，大量固形物浮于上層，其中1號試管固形物較多，且有少量沉于試管底部，此外，1號試管的下層清液明顯清于2號試管；2號、4號試管由于靜置，底部顏色略有變深，無其他明顯變化（圖1B）。

再取4支試管，編號1～4，從1號、3號試管吸取清液2mL 加入對應試管，從2號、4號試管吸取懸濁液2mL 加入對應試管。再向各試管加入95%的乙醇2mL。此時4支試管均析出絮狀固形物，絮狀固形物含量：1號試管＜3號試管＜2號試管＜4號試管，澄清度：1號試管＞3號試管＞2號試管＞4號試管（圖2）。

2 實驗結果分析

實驗結果如表1所示。果汁中含有果膠，果膠阻礙了固體粒子的沉降，有很高的黏度，致使果汁渾濁［3］。果膠酶可水解果膠，這樣固形物更易沉淀，從而使果汁澄清。因此，經果膠酶處理的1號、2號試管會略清于作為對照的3號、4號試管。此處差異并不是非常明顯，可能由于酶促反應不夠充分所致，可通過增加酶量、延長反應時間或調節到果膠酶最適溫度使實驗現象明顯。例如，王永根等［4］加入果膠酶后45℃水浴10min，沉淀明顯，而未加果膠酶的對照組則無沉淀。

表1 “果汁中的果膠和果膠酶”實驗結果

1號、3號試管經沸水浴后明顯分層，大量固形物浮于上層。這是由于沸水浴使纖維素等固形物凝聚［4］。1號試管由于經果膠酶處理，析出的固形物明顯多于3號試管。因此，1號試管的下層液體也要明顯清于3號試管。為什么固形物會存在上浮和下沉2種情況？ 這是因為在榨汁過程中進入許多氣體而使一些有氣體附著的固形物上浮，或含有脂質較多的物質上浮，另一些比重較大的固形物下沉［5］。2號、4號試管由于未加熱依然渾濁，但由于較長時間的靜置，底部顏色變深，可能由于固形物下沉所致。

果膠不溶于乙醇［1］，最后加95%乙醇這一步用于鑒定是否還含有果膠。取1號、3號試管下層清液和2號、4號試管懸濁液，加入95%乙醇，均析出絮狀固形物。由于1號試管在前面的步驟中已分離出大量固形物，所以此步中析出固形物最少，果汁也最澄清；3號試管由于沸水浴除去了較多固形物，所以此步中析出固形物較少，果汁澄清度次之；2號試管經果膠酶處理但分離出的固形物較少，所以此步中析出固形物較多，果汁澄清度第3；4號試管未經果膠酶和沸水浴處理，所以此步中析出固形物最多，果汁也最不澄清。

3 教學探討

實驗之前，教師先對果膠和果膠酶的作用、性質等進行簡要介紹，為學生進行實驗做鋪墊。這部分內容可以聯系必修1中酶的相關知識，在介紹果膠酶水解果膠的作用時，還可聯系“制作并觀察植物細胞有絲分裂的臨時裝片”的實驗，在這個實驗中，10%鹽酸起到水解果膠的作用；選修3的植物細胞原生質體制備中則用纖維素酶和果膠酶水解細胞壁。

在實驗過程中，引導學生運用已有知識解釋實驗現象。例如，沸水浴后為什么固形物會上?。坎⒂柧殞W生分析對照實驗： 根據1號、3號試管和2號、4號試管的結果，可知果膠酶可水解果膠，在沸水浴后固形物析出；根據1號、2號試管和3號、4號試管的結果，可知沸水浴可使大量固形物析出。其次，讓學生關注實驗細節，例如，對于1號試管來說，沸水浴不僅使固形物析出，還使酶失活。

在本實驗中，由于實驗操作的差異，實驗現象可能會存在差異。例如，不同榨汁法會影響實驗現象［4］。教師應讓學生充分討論不同的實驗結果，得出合理的解釋。此外，《浙江省普通高中學科教學指導意見 生物（2014版）》對本實驗還有一條要求：得出制作果汁的最佳條件［2］。上述實驗實際上檢測了果膠和果膠酶的性質和作用。若要得出制作果汁的最佳條件，則要設計梯度實驗把果膠酶置于不同條件下進行催化反應，探究其發揮作用的最佳條件［2］。可參考人教版教材的相應實驗，探究果膠酶的最適溫度、最適pH 和最適用量［6］。

“‘果汁中的果膠和果膠酶’實驗探討”一文附圖