高中课题1 果酒和果醋的制作学案设计

这是一份高中课题1 果酒和果醋的制作学案设计，共2页。学案主要包含了酶和固定化酶，固定化酶的制作原理，淀粉水解产物的检测，问题解答等内容，欢迎下载使用。

一、酶和固定化酶
1．酶：酶是生物体内催化各种反应的催化剂。酶作为催化剂与一般的催化剂有共同特点：①用量少而催化效率高；②不改变化学反应的平衡点，酶本身在反应反应前后也不发生变化；③可降低反应的活化能。酶作为生物催化剂的特性有：①催化效率高；②有高度的专一性；③易失活等。
通常情况下酶都是在水溶液中催化底物反应，因此酶在反应系统中是与底物、产物混在一起的，反应结束后，即使仍有较高活力，也很难再回收利用。另外，在水溶液中起作用的酶也给产物进一步分离纯化带来了一定困难。
2．固定化酶：固定化酶又称固相酶、水不溶性酶，它是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。 固定化酶与游离酶相比不但稳定性好，而且与底物和产物容易分离，且易于控制，能反复多次使用，便于运输和贮存，有利于自动化生产。因此，固定化酶在工业、医学和生化分析等方面的应用发展较快。
直接使用酶和固定化酶催化的优缺点比较
二、固定化酶的制作原理
酶固定化方法由酶的性质和载体特性所决定，主要包括：吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。
1．吸附法：有物理吸附法和离子交换法两种。物理吸附法是将酶蛋白的分子吸附在惰性载体上，但要选择不引起变性且能保持一定酶活力的载体，对蛋白质有高度吸附能力的有机硅胶、活性碳和石英砂等。离子交换法是利用蛋白质的两性性质，使其带有电荷的基团与离子交换剂形成离子键，而被交换结合至交换剂上。
2．共价偶联法（载体偶联法）：酶蛋白的一些基团，包括羧基末端、氨基末端等，在温和的条件下能与载体共价结合，从而被固定。但结合的部位必须不是酶的活性中心，也不是维持其空间结构的必需基团。这种结合稳定性好，酶不易脱落，可使用较长时间。
3．交联法：是指通过双功能试剂，将酶和酶联结成网状结构的方法，交联法使用的交联剂是戊二醛等水溶性化合物。
4．包埋法：是指将酶包裹在多孔的载体中，如将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中，或包裹在硝酸纤维素等半透性高分子膜中。前者包埋成格子型，后者包埋成微胶囊型。
三、淀粉水解产物的检测
淀粉 糊精 麦芽糖 葡萄糖
α－淀粉酶 β－淀粉酶 糖化淀粉酶
遇碘显蓝色 遇碘显红色 遇碘不显色
淀粉水解过程
α－淀粉酶只将淀粉水解为糊精，淀粉溶液加入KI－I2指示剂溶液时显现蓝色，而转变成糊精后显现红色。如果将吸附α－淀粉酶的石英砂装柱，使淀粉溶液通过柱时，柱的流出液在加入KI－I2指示剂时可看到溶液呈现暗红色。
四、问题解答
1．如何证明洗涤固定化淀粉酶柱的流出液中没有淀粉酶?
答：可在试管中加入1ml可溶性淀粉溶液，再加入几滴淀粉酶柱的流出液，混合后用手握住试管增加温度，几分钟后加1～2滴KI—I2指示剂，如仍显蓝色，即流出液中没有淀粉酶了。用固定在石英砂上的淀粉酶柱再作用于淀粉溶液，使其自柱中流出，作用的结果才能表明是淀粉酶的固相酶作用的结果。
2．耐高温的淀粉酶有哪些可能的用途?
答：在实际生产中，总希望反应的时间愈短愈好，这就要提高反应温度。通常生产上淀粉酶是一次性使用的，加温虽在短时间内会使酶变性失活，但没有关系，只要使淀粉在短时间内水解即可。寻找耐高温的淀粉酶的目的是在高温下使淀粉水解快，而且酶不会因高温而在短时间内变性。在发酵生产中使用的往往是植物淀粉，如青霉素发酵、丙酮一丁醇发酵、乙醇发酵（生产啤酒）等都要水解淀粉。所以耐高温淀粉酶用途广泛。
3．如何测定木瓜蛋白酶亲和柱水解蛋白质?
答：木瓜、菠萝、无花果等植物的果实中蛋白酶的含量较高。我们在食用这类水果时，应注意不能食用太多，而且最好不要在饥饿时食用，否则会损伤胃壁。已有实验报道多孔玻璃可吸附木瓜蛋白酶，我国广州有木瓜蛋白酶液的产品出售，用来澄清啤酒。因此，我们可以用市场上出售的木瓜蛋白酶做成固相酶柱，用含有0.1％蛋白质（如市售酪蛋白、马铃薯蛋白、大豆蛋白等）的溶液通过柱体，用流出液进行检测。
蛋白质被蛋白酶水解后肽键减少，用双缩脲反应测定因肽键减少而发生的颜色变化，即可了解酶的水解作用。类型
优 点
不 足
直接使用酶
催化效率高，低耗能、低污染等。
对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。
使用固定化酶
酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用。
一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能得到的。