“果胶酶在果汁生产中的作用”的实验设计和实施
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2011年（第36卷）第12期
“果胶酶在果汁生产中的作用”的实验设计和实施
陆
摘
要
奇沈红梅蒋选荣
（江苏省扬州市新华中学225009）
“果胶酶在果汁生产中的作用”本文介绍了在普通高级中学实验室允许的条件下开展定量实验的案例，并对课题的实验果胶酶
生产应用
实验设计
步骤及设计、实验结果分析等具体问题进行讨论。关键词
“果胶酶在果汁生产中的作用”是人教版（选修）《生物技术实践》“酶的研究与应用”一专题四中的课题一，课题要求学生能设计实验探究温度和pH对果此内容与学胶酶活性的影响以及果胶酶的最适用量，
“探究影响酶生的日常生活联系紧密，并且又有必修一活性的条件”作基础，因此对于学生来说并不困难，适教材要求有实验方案的合进行实际动手操作。但是，
设计，还涉及到实验变量的梯度设计，要想获得理想的结果，必须进行反复多次的实验和摸索。在实际教学学生对教材和参考资料中的实验方案进行了过程中，
讨论和实践，并提出了改进措施，本文小结如下。11．1
实验方案预实验
确定水果的种类→确定制备果汁的方
1支加入1mL水作为空白对照，另加入10mL苹果泥，
5支各加入1mL2%的果胶酶溶液，加酶的5支试管依5min、10min、15min、20min。处次在室温下处理1min、
过滤15min，量取滤出的苹果理完用沸水浴使酶失活，
汁的体积，确定果胶酶的作用时间。2．6
探究不同温度对果胶酶活性的影响
设定温度
20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃，取7支梯度：10℃、
试管，编号后各加入10mL苹果泥，另取7支试管，编号后各加入1mL2%的果胶酶溶液，先将苹果泥和果胶20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃酶溶液分别在10℃、
水浴保温10min，然后将相同温度处理的苹果泥和果胶酶溶液混匀后在相应的温度下再保温5min，处理完用沸水浴使酶失活，过滤15min，量取滤出的苹果汁的确定不同温度对果胶酶活性的影响。体积，2．7
探究不同pH对果胶酶活性的影响
设定pH梯
3、4、5、6、7、8、9，取8支试管，编号后各加入度：2、
10mL苹果泥，另取8支试管，编号后各加入1mL2%的果胶酶溶液，用0．1mol/L的HCl溶液和质量分数为1%的NaOH溶液分别将苹果泥和果胶酶溶液pH调节3、4、5、6、7、8、9等8个梯度，然后将相同pH的苹成2、
果泥和果胶酶溶液混合，得到8种不同pH梯度的反应用蒸馏水将8支试管中溶液的体积调成一致（本体系，
实验反应溶液总体积为16mL），室温下保温5min，处理完用沸水浴使酶失活，过滤15min，量取滤出的苹果汁的体积，确定不同pH对果胶酶活性的影响。3
结果与分析
2%果胶酶用量对果汁滤出量的影响
设置2%
3．1
法→确定制备果汁的用量→确定果胶酶作用的检测指标→确定果胶酶的用量→确定果胶酶的作用时间。1．222．1
探究实验
①探究不同温度对果胶酶活性的影
响；②探究不同pH对果胶酶活性的影响。
实验材料与方法实验材料
本实验选用苹果作为实验材料，榨成
汁后使用；实验中使用的果胶酶购自上海蓝季生物技术有限公司，配成质量分数为2%溶液后使用。2．2
制备果汁的方法
选取一个中等大小的苹果（约
200g）洗净后，不去皮，切成小块，放入榨汁机中，加入约200mL水，榨取2min，制得苹果泥。量取一定体积的苹果泥，不同条件下处理后，用滤纸进行过滤即可得到果汁。2．3
果胶酶活性的检测指标
果胶酶能将果胶分解
成小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，苹果汁的体积大小体现了果胶酶催化分解果胶的能力。通过测定滤出的苹果汁的体积大小作为果胶酶活性的检测指标。2．4
确定果胶酶的最适用量
取5支试管，编号后各
0．5mL、1mL、2mL、4mL加入10mL苹果泥，依次加入水、2%的果胶酶溶液，加水使每支试管反应体系的终体积室温下作用足够长时间，过滤15min，量取皆为14mL，
滤出的苹果汁的体积，确定果胶酶的最适用量。2．5
确定果胶酶的作用时间
取6支试管，编号后各
果胶酶溶液体积梯度，分别催化相同体积的苹果泥（10mL），催化后过滤，得到的苹果汁的体积及澄清度如表1所示。
由表1可知，用不同量的果胶酶在室温下处理10mL苹果泥足够长时间，在1～4号支试管中，随着果胶酶量的增加，所得苹果汁的体积随之增加，但当2%的果胶酶溶液达到1mL后，继续增加酶的量，所得苹说明底物已经耗尽，由此可果汁的体积几乎不再增加，
推断处理10mL苹果泥的果胶酶溶液最适用量应为1mL左右。
2011年（第36卷）第12期
表1
试管编号2%的果胶酶溶液过滤后苹果汁的体积过滤后苹果汁的.澄清度
酶量对苹果汁滤出量的影响105．4mL混浊
20．5mL8．5mL澄清
31mL9．3mL澄清
42mL9．5mL澄清
54mL9．5mL澄清
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3．2酶处理时间对果汁滤出量的影响
表2
试管编号果胶酶作用时间过滤后苹果汁的体积过滤后苹果汁的澄清度
取2%的果用不同的时间，得到的苹果汁的体积及澄清度如表2所示。
35min7．8mL澄清
410min8．0mL澄清
515min8．0mL澄清
620min8．1mL澄清
分别作胶酶溶液1mL催化相同体积的苹果泥（10mL），
104．5mL混浊
21min5．9mL澄清
酶的作用时间对苹果汁滤出量的影响
由表2可知，在1～4支试管中，随着果胶酶作用时间的增加，所得苹果汁的体积随之增加，但当酶作用时间增加到10min后，继续增加酶的作用时间，所得苹说明底物已经耗尽，而当酶果汁的体积几乎不再增加，
作用时间为5min（试管3）时，苹果汁的体积几乎到达
表3
试管编号
果胶酶的作用温度
过滤后苹果汁的体积（mL）过滤后苹果汁的澄清度
110℃6．8澄清
220℃7．5澄清
所以1mL2%的果胶酶溶液完全处理10mL到最大值，
苹果泥大概需要5～10min。3．3
果胶酶最适作用温度
取1mL2%的果胶酶溶
在不同梯度的温度液催化相同体积的苹果泥（10mL），
下反应，得到的苹果汁的体积及澄清度如表3示。
330℃8．0澄清
440℃7．0澄清
550℃5．5半混浊
660℃4．8混浊
770℃4．8混浊
温度对酶活性的影响
由表3可知，在1～3试管中，随着果胶酶作用温苹果汁的体积随之增加，说明在10℃～度间的升高，
30℃温度区间内，酶的活性随着温度的增加而升高，当酶作用温度增加到30℃时，苹果汁的体积达到最大说明此时果胶酶的活性最强。在3～6试管中如果值，
继续升高温度，苹果汁的体积随之减少，说明在30℃～60℃温度区间内酶的活性随温度的升高而降低。当
表4
试管编号果胶酶的作用pH
苹果汁的体积（mL）苹果汁的澄清度
1210澄清
2310．5澄清
继续升高温度，苹果汁的滤出量不再温度达到60℃，
说明此时酶已经完全失活。因此，最佳作用温度改变，为30℃。3．4
最适pH
取1mL2%的果胶酶溶液催化相同体
在不同梯度的pH值下反应，得到积的苹果泥（10mL），
的苹果汁的体积及澄清度如表4所示。
pH对酶活性的影响3410．5澄清
4510．5澄清
568半混浊
675．8混浊
785．7混浊
895．8混浊
由表4可知，在1～4试管中，滤出的苹果汁的体说明在pH在2～5时果胶酶都有较大活性，积都较大，
果胶酶适宜的pH范围较广泛。其中2～4试管中滤得的苹果汁的体积最大，说明果胶酶的最适pH约在3～5之间。在4～6试管中，随着pH的增加，苹果汁的体积随之减少，说明pH在5～7时，酶的活性随着pH的pH达到7时，增大而升高，继续升高pH，苹果汁的滤出量不再改变，说明此时酶已经失活。4
讨论
果胶酶的最适温度和最适pH值都较广泛，究其果胶酶不是单一的一种酶，它是分解果胶的一类原因，
包括半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶酶的总称，
等，因此果胶酶的最适温度和最适pH是多种酶综合温度在10℃～40℃的适宜温度和适宜pH。具体地说，
时其活性都较强（表3），在实际生产中，这样的特性可以使果胶酶适应几乎所有的季节。果胶酶的最适pH约在3～5之间，大多数的水果榨汁液都偏酸性，如苹果泥pH在4左右，恰好在其最适pH范围内，果胶酶因有这样宽泛的作用条件，用于实际生产时，可以大大节约生产成本。
本实验的实验步骤较多，由多个小实验构成，每个小实验需要考虑的变量都不一样，比较容易忽略的无关变量有：①苹果泥的批次及黏稠度；本实验的大部分因此所有的实验都步骤及实验数据有逻辑上的关联，
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小麦叶片光合色素提取方法比较
李
摘
要
菲任美燕耿慧欣吕艳伟
（山东省聊城大学生命科学学院252059）
以小麦为实验材料，探究了2种提取方法（浸泡法和研磨法）和7种不同的提取液对光合色素提取效果的影响。结果表
明，研磨法操作复杂，但对叶绿素的提取效果较好，而且所用时间较短；浸泡法虽然操作简便，但是叶绿素的损失较大，而且所用时80%丙酮与95%乙醇体积比为1：3时，光合色素提取量最高，为本实验中最佳的间较长；mL在6种不同提取液的浸泡法比较中，光合色素提取方法。关键词
小麦
浸泡法
研磨法
光合色素含量
目前一般采用分光光度计法测定植物光合色素绝对含量
［1］
少量的碳酸钙和石英砂及5mL80%丙酮，将材料充分研磨，转移至7号10mL具塞离心管中，定容至刻度，离
［3］
心10min（2000r/min），取上清液测定。
。叶绿素提取方法有多种，例如Arnon法
（也称研磨法）、浸泡法。Arnon法是传统的叶绿素测定方法，是将材料在80%丙酮溶液中研磨并经过滤或测定提取液的光密度值来计算叶绿离心除去残渣后，素含量。
此法产率较高，所需反应时间较短；浸泡法是将洗乙醇和水的混合液以净的鲜叶直接进行浸提。丙酮、
及丙酮与乙醇混合液两者均能够进行提取叶绿素，这两种提取法来进行测量叶绿素可行性比较大。张宪政证明了用等用不同配比的混合液对叶绿素进行提取，混合液提取叶绿素的可行性11．1
材料与方法试验材料与仪器
培养皿、小麦种子、蒸馏水、滤
［2］
（2）浸泡法：将另外6份样品分别置于1～6号离80%丙酮并分别向其中加入80%丙酮（1号）、心管中，
∶95%乙醇=3∶1（2号）、80%丙酮∶95%乙醇=2∶1（380%丙酮∶95%乙醇=1∶1（4号）、80%丙酮∶95%号）、
80%丙酮：95%乙醇=1∶3（6号）、乙醇=1∶2（5号）、
（此比例为体积比）10mL，定容至刻度，于暗处静置72h浸取，取上清液测定（浸泡期间每3h震荡1次）1．4
光合色素含量测定方法
［3］
。
分别以相应的提取液
。本文在前人研究的基646nm和663nm处的吸光值测定470nm、为对照，
A470、A646和A663，利用Lichtenthaler法计算光合色素含量。其中Chla（Chla=12．21A663－2．81A646）为Chlb（Chlb=20．13A646－5．03叶绿素a浓度（mg/L），
A663）为叶绿素b浓度（mg/L），Car（Car=（1000A470－3．27Chla－104Chlb）/229）为类胡萝卜素浓度（mg/L）。根据提取液中光合色素浓度，换算成光合色素含量（mg/g）。1．5
数据统计分析
利用SPSS11．5软件对试验数据
进行单因素方差分析，若处理间差异显著，则利用Tur-key’s进行处理间的多重比较。22．1
结果与分析
不同提取方法对叶绿素a含量的影响
从提取
础上，就研磨法和浸泡法的差异进行了探究。
10mL移液管、纸、培养箱、剪刀、镊子、电子天平、洗耳10mL具塞离心管、烧杯、滴管、研钵、分光光度计、球、
80%丙酮、95%乙醇。离心机、碳酸钙、石英砂、1．2
幼苗培养及处理
选取大小一致、籽粒饱满的小
置于培养皿中，室温下用蒸馏水浸泡12h后麦种子，
25℃催芽。选取发芽一致的种子播于洁净的底部铺有两层滤纸的培养皿中，并向培养皿中加入适量的蒸馏共用6个培养皿。加盖后，放水。每个培养皿40粒，
入25℃恒温箱中培养。培养期间添加适量蒸馏水以补充蒸发的水分，使培养液保持恒量。培养至小麦第二片幼叶完全展开时，将叶片剪下。1．3
叶绿素的提取
将剪下的叶片剪成碎片，并分别
称取7份0．2g的样品。取7个10mL具塞离心管分别编号为1～7号。用以下方法进行叶绿素的提取：
（1）研磨法：将称取的0．2g样品置于研钵内，加入应该使用同一批次的苹果泥，同时果胶泥是黏稠物，进行每组实验时，都应该充分搅拌，减小实验误差；②同组对照实验反应体积的一致性；加入不同酶量或调节pH梯度时都会影响反应体系的体积，而不同体积的反应体系会影响苹果汁的滤出量，为控制无关变量，应用
含量上分析，其他6种提取方法均显著高于80%的丙80%的丙酮浸泡法酮浸泡法，而且呈上升趋势。其中，3∶1混合法、2∶1与其他6种提取方法相比差异显著，
3∶1混合法、2∶1混混合法与1∶1混合法无显著差异，
1∶3混合法、80%的丙酮研磨法具合法与1∶2混合法、有一定的差异（图1）。
蒸馏水将每组对照实验的总体积调至相同；③酶的作用时间；注意酶作用完要失活，否则过滤时，苹果泥中酶还在起作用，不能精确设定酶的作用时间；④过滤的时间。过滤时间不同也会影响苹果汁的滤出量，同组对照实验中酶作用完后，应保证过滤时间相同。?
檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿
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