果胶酶在果汁生产中的作用
一、选择题
1．果胶是构成哪一部分的成分( )
A．细胞核 B．细胞质
C．细胞间隙 D．细胞壁及胞间层
解析 果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种不溶于水的高分子化合物，是构成细胞壁和胞间层的主要组成成分之一。
答案 D
2．果胶酶能将果胶分解为( )
A．透明果汁 B．半乳糖醛酸
C．丙酮酸 D．酶制剂
解析 果胶酶的作用是分解果胶，瓦解植物的细胞壁和胞间层，把果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，同时使浑浊的果汁变得澄清。
答案 B
3．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 从果胶酶的化学本质和生理作用两方面分析。果胶酶可以分解细胞壁中的果胶；果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的高分子化合物；果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括多种酶，其化学本质是蛋白质。
答案 C
4．下列不是果胶酶成分的是( )
A．纤维素酶 B．果胶分解酶
C．多聚半乳糖醛酸酶 D．果胶酯酶
解析 果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括果胶分解酶，多聚半乳糖醛酸酶和果胶酯酶，不包括纤维素酶。在生产实践中，果胶酶常与纤维素酶配合使用，分解细胞壁中果胶和纤维素。
答案 A
5．酶是活细胞产生的，下列关于酶的论述错误的是( )
A．有些酶是核酸
B．酶的数量因参与化学反应而减少
C．酶的活性与pH有关
D．酶的催化效率很高
解析 酶是活细胞产生的具催化能力的有机物，大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；酶在生物体中含量很少；但作为催化剂却具有高效性、专一性等特点；催化剂改变化学反应速率，在反应前后本身质量和化学性质没有变化；酶的活性受温度、pH等影响。
答案 B
6．果胶酶的作用底物是果胶，下列有关叙述正确的是( )
A．果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一
B．果胶酶可催化果胶分解成可溶性的半乳糖，使得浑浊的果汁变澄清
C．果胶是由半乳糖聚合而成的一种高分子化合物
D．果胶酶就是果胶分解酶的简称
解析 果胶是由半乳糖醛酸聚合而成的高分子化合物，水解最终形成半乳糖醛酸；果胶酶是多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶的总称。
答案 A
7．pH对果胶酶活性影响的实验中，不正确的是( )
A．自变量是不同的pH
B．控制不变的量有温度、底物浓度、酶浓度、反应时间等
C．可通过测定滤出的果汁体积判断果胶酶最适pH
D．pH过低时，果胶酶活性变小，但不失活
解析 在影响酶活性因素中，强酸、强碱、高温均会导致酶变性失活，而低温只是使果胶酶活性降低，但不会变性失活。
答案 D
8．在“探索果胶酶的用量”实验中，下列说法不正确的是( )
A．实验时可配制不同浓度的果胶酶溶液
B．底物浓度一定时，酶用量越大，滤出果汁越多
C．本实验应控制在适宜温度和pH条件下
D．反应液pH必须相同
解析 底物浓度一定时，在一定范围内，随酶用量增加，滤出果汁逐渐增多，当酶量增加到一定值时，再增加酶的用量，滤出果汁体积将不再增加。该实验变量为果胶酶的量，根据单一变量原则，其他条件应保持相同且适宜。
答案 B
9．在用果胶酶处理苹果泥时，为了使果胶酶能够充分地催化反应，应采取的措施是( )
A．加大苹果泥用量
B．加大果胶酶用量
C．进一步提高温度
D．用玻璃棒不时地搅拌反应混合物
解析 在用果胶酶处理苹果泥时，若让果胶酶充分催化反应，可用玻璃棒不时地搅拌反应混合物，扩大果胶酶和苹果泥的接触面积。
答案 D
10．在观察果胶酶对苹果匀浆的作用的实验中，将苹果匀浆放在90 ℃恒温水中保温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．使果胶酶变性失活，以排除对实验的干扰
D．果胶酶的最适温度为90 ℃，此时酶的活性最高
解析 因为苹果匀浆中含有果胶酶，而实验需验证果胶酶的作用，故实验前应使原来存在的酶失活，以保证变量的控制，从而排除其对实验的影响。
答案 C
11．在果胶酶溶液中加入双缩脲试剂，其结果应该是( )
A．产生气泡 B．溶液呈蓝色
C．溶液呈紫色 D．产生砖红色沉淀
解析 果胶酶本质是蛋白质，加入双缩脲试剂，溶液呈紫色。
答案 C
12．关于果胶酶的叙述中错误的是( )
A．组成植物细胞壁的主要成分是果胶和纤维素，用果胶酶可去除植物细胞壁
B．果胶有多种，果胶酶也有多种，如半乳糖醛酸酶、果胶分解酶等
C．果胶酶在食品工业中有广泛的用途，在其他方面则无用处，体现了酶的专一性
D．果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶配合使用，可分解植物细胞壁中的果胶和纤维素，促使淀粉、脂质、维生素和蛋白质的释放，以提高饲料的营养价值
解析 果胶酶的作用是分解细胞壁中的果胶，可以使果汁产量增加，提高透明度。果胶酶包括半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等，在食品工业如制作果汁、提高葡萄酒质量等方面作用很大，也常与纤维素酶等共同使用，提高饲料营养和降低饲料黏度，促进饲料在动物消化道内的消化等。因此C项错误。
答案 C
13．下列实验操作错误的是( )
A．测定pH和温度对酶活性的影响时，两个条件同时变化
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 实验设计过程中，要保持单一变量，所以A错。
答案 A
14．将肠液和果胶酶混合一段时间后，向混合液中加入果汁，果汁会( )
A．变得澄清 B．仍然浑浊
C．无色透明 D．无法判断
解析 果胶酶本质是蛋白质，肠液中含有蛋白酶，把果胶酶水解，失去催化能力，故果汁无变化。
答案 B
15．下列对果胶酶的作用的叙述中，错误的是( )
A．果胶酶是一种催化剂，可以改变反应速度
B．果胶酶能瓦解植物的细胞壁及胞间层
C．在果汁中加入果胶酶后可使果汁变得澄清
D．果胶酶能将半乳糖醛酸分解成多聚半乳糖醛酸
解析 果胶酶是一种催化剂，所以可以改变反应速度，A项正确；果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水，果胶酶能够分解果胶使果胶分解成半乳糖醛酸，使浑浊的果汁变的澄清，B、C项正确，D项错。
答案 D
二、非选择题
16.
胰蛋白酶作用于一定量的某种物质(底物)，温度保持在37 ℃，pH保持在最适值，生成物量与反应时间的关系如图所示，请回答下列问题：
(1)该酶作用的底物是________。
(2)在140 min后，曲线变成水平，这是因为________________________________________________________________________。
(3)若增加胰蛋白酶浓度，其他条件不变，请在原来图上画出生成物量变化的示意曲线。
(4)若胰蛋白酶浓度和其他条件不变，反应液pH由2逐渐升高到10，则酶催化反应的速度将________，原因是________________。
(5)下图中能正确表示胰蛋白酶对底物的分解速度和温度关系的是________。
解析 酶具有专一性，所以蛋白酶催化的底物为蛋白质，改变酶的浓度，只改变反应速率，不改变反应结果，故反应加快，反应时间变短，最终生成物量不变。酶催化活性受pH影响，pH＝2时，胰蛋白酶已失活且为不可逆，故pH改变，活性也不会改变，酶催化受温度影响，胰蛋白酶最适温度为37 ℃，高于或低于37 ℃，酶活性均会降低。
答案 (1)蛋白质
(2)酶量一定，底物已被耗尽
(3)如下图虚线
(4)不变 在pH＝2时酶已失活
(5)C
17．生产中使用的普通淀粉酶的最适温度在40～60 ℃之间，而极端耐热淀粉酶在100 ℃仍能保持较高的活性，因此具有更为广泛的应用前景，某同学正在设计一个实验以探究温度对两种淀粉酶活性的影响，其中有些问题需要你的帮助。
(1)此实验中除自变量和因变量外，还需要考虑______________、______________及________等因素。
(2)在此实验中，因变量可以用碘液和斐林试剂检测，两种试剂各与何种物质反应生色？检测的是底物还是产物？
________________________________________________________________________。
(3)假设实验结果如下表。请以坐标图的形式呈现出实验结果：
解析 (1)在这个实验中，温度是自变量，可以改变酶的催化活性。但在整个实验过程中，我们是通过测定反应速率来推知酶的活性的，因此，只要是影响酶活性的pH或直接影响反应速率的其他因素，如反应物的浓度，甚至实验的操作顺序都需要考虑在内。
(2)碘液遇淀粉呈蓝色，该实验中，淀粉是反应物(即底物)。斐林试剂与还原糖在沸水浴的条件下生成砖红色沉淀，该实验中，淀粉在酶的催化下水解成麦芽糖，是还原糖，因此斐林试剂鉴定的是产物。
(3)自变量温度一般作为横坐标，酶的相对活性作为纵坐标。
答案 (1)底物淀粉液的浓度和数量 pH及添加试剂的量 实验操作顺序
(2)碘液与淀粉反应，碘液检测的是底物；斐林试剂与还原糖反应，检测的是产物
(3)
18．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，瓦解植物的细胞壁及胞间层。请你完成以下有关果胶酶和果汁生产的内容。
(1)在果汁生产中应用果胶酶可以提高________和________。
(2)某实验小组进行了“探索果胶酶催化果胶水解最适宜的pH”的课题研究。
本课题的实验步骤中，在完成“烧杯中分别加入苹果泥、试管中分别注入果胶酶溶液、编号、编组”之后，有下面两种操作：
方法一：将试管中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：将试管中果胶酶溶液和烧杯中苹果泥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请问哪一种方法更为科学：__________________，并说明理由________________________________________________________________________。
②实验操作中要用玻璃棒不时搅拌，其目的是________________________________________，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，当横坐标表示pH，纵坐标表示________时，实验的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：________。若实验所获得的最适宜pH＝m，请你在所选的曲线图中标出“m”点的位置。
解析 果胶酶的作用是分解细胞壁中果胶成分和胞间层的果胶，使果汁榨出更容易，也使果汁澄清度提高，为保证酶在实验设定条件下进行，应先将酶与底物在混合前调至所需条件。在生产中，一定时间内生产的果汁体积可反映酶活性的强弱。在最适pH下，果汁产量最大。
答案 (1)出汁率 澄清度
(2)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环境(或回答“方法一的操作会在达到预定pH之前就发生了酶的催化反应”也得分) ②使酶和反应物(果胶)充分地接触 ③果汁体积 甲 如下图
19．果汁是日常生活中的常用饮料，为提高果汁的出汁率及使果汁变得澄清，在果汁生产中常用到果胶酶。请根据有关材料回答下列问题：
下面是A同学探究温度对果胶酶活性影响的实验步骤：
用搅拌器制苹果泥，适量且等量的注入编号为1、2、3、4、5、6的6支试管中；分别向这6支试管依次注入适量且等量的果胶酶溶液，并混合均匀；
将6支试管分别放入25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃的恒温水浴锅保温10 min；过滤，比较获得果汁的体积。
(1)①上述实验步骤中有两处明显不严谨，请指出并改进
________________________________________________________________________________________________________________________________________________；
②有同学认为该实验缺乏对照，应补充一组果汁和蒸馏水相混合的实验，你认为有没有必要？说明理由________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)B同学探究的是35 ℃和45 ℃下果胶酶的最适用量，他在实验过程中除了温度以外还应该控制________________等因素保持不变(列举两个)。下表是该同学的实验结果，请根据他的实验结果画出曲线，并得出结论。
解析 (1)探究温度对果胶酶活性影响的实验，单一变量是温度，因变量是获得果汁的体积。据题意，步骤有两处明显不严谨：没有遵循重复性原则，应该每个温度下至少设置3个重复，防止偶然因素对实验结果的影响，因为酶具有高效性，不应将果泥和果胶酶混合后，再置于不同温度水浴，应先将果泥和果胶酶分别置于不同温度下，再将二者混合均匀。实验中已设置了相互对照，不需要空白对照。(2)探究35 ℃和45 ℃下果胶酶的最适用量，自变量是果胶酶的最适用量，无关变量有温度、pH、果泥量、反应时间等。根据表格和曲线图信息得出35 ℃下，最适酶浓度是0.6%,45 ℃下，最适酶浓度是0.4%；在相同的酶浓度下，35 ℃时果胶酶活性较45 ℃时高。
答案 (1)①没有遵循重复性原则，应该每个温度下至少设置3个重复；不应将果泥和果胶酶混合后，再置于不同温度水浴，应先将果泥和果胶酶分别置于不同温度下，再将二者混合均匀；②没有必要，A同学的实验中已设置了相互对照
(2)pH、果泥量、反应时间(合理均可) 横、纵坐标分别标出自变量和因变量、标出刻度及曲线上的标点、画出2条曲线、标明曲线名称。结论：35 ℃下，最适酶浓度是0.6%，45 ℃下，最适酶浓度是0.4%；在相同的酶浓度下，35 ℃时果胶酶活性较45 ℃高。
