“果汁中的果胶和果胶酶”实验探讨*

夏 天 （浙江省余姚市第四中学 浙江余姚 315400）

0 引言

“果汁中的果胶和果胶酶”是浙科版高中生物学选修1第2部分“酶的应用”中的实验［1］。通过本实验，检测果胶酶的活性，观察果胶酶对果汁形成的作用，说明果胶的化学性质及果胶酶的作用原理［2］。为了使实验目的更明确、现象更明显、增强可操作性，对本实验进行了适当调整，主要如下：①榨汁代替匀浆；②明确果胶酶用量、实验处理时间；③最后一步如果直接向各试管加入95%乙醇，前、后析出的固形物就会混合，无法区分实验现象。因此最后吸取1号、3号试管的清液和2号、4号试管的悬浊液，再分别加入95%乙醇，这样各试管的实验现象区别很明显，也易于解释实验现象。

1 实验过程及结果

苹果切块，用榨汁机榨汁，苹果汁呈褐色、浑浊。取2个200mL 的烧杯，编号A、B，各加入10g苹果汁，再向A 号烧杯中加入20mL 2%果胶酶溶液，B 号烧杯中加入20mL 蒸馏水，搅拌30min。取4支试管，编号1～4。将A 烧杯中的混合物放入1号和2号试管中，每管放入4mL；将B 烧杯中的混合物放入3号和4号试管中，每管也放入4mL。此时，经果胶酶处理的苹果汁（1号、2号试管）的颜色略浅于未经果胶酶处理的苹果汁（3号、4号试管），无其他明显差别（图1A，本文附图见封二）。将1号和3号试管沸水浴10min，2号试管和4号试管不加热。处理后，1号、3号试管出现明显分层，大量固形物浮于上层，其中1号试管固形物较多，且有少量沉于试管底部，此外，1号试管的下层清液明显清于2号试管；2号、4号试管由于静置，底部颜色略有变深，无其他明显变化（图1B）。

再取4支试管，编号1～4，从1号、3号试管吸取清液2mL 加入对应试管，从2号、4号试管吸取悬浊液2mL 加入对应试管。再向各试管加入95%的乙醇2mL。此时4支试管均析出絮状固形物，絮状固形物含量：1号试管＜3号试管＜2号试管＜4号试管，澄清度：1号试管＞3号试管＞2号试管＞4号试管（图2）。

2 实验结果分析

实验结果如表1所示。果汁中含有果胶，果胶阻碍了固体粒子的沉降，有很高的黏度，致使果汁浑浊［3］。果胶酶可水解果胶，这样固形物更易沉淀，从而使果汁澄清。因此，经果胶酶处理的1号、2号试管会略清于作为对照的3号、4号试管。此处差异并不是非常明显，可能由于酶促反应不够充分所致，可通过增加酶量、延长反应时间或调节到果胶酶最适温度使实验现象明显。例如，王永根等［4］加入果胶酶后45℃水浴10min，沉淀明显，而未加果胶酶的对照组则无沉淀。

表1 “果汁中的果胶和果胶酶”实验结果

1号、3号试管经沸水浴后明显分层，大量固形物浮于上层。这是由于沸水浴使纤维素等固形物凝聚［4］。1号试管由于经果胶酶处理，析出的固形物明显多于3号试管。因此，1号试管的下层液体也要明显清于3号试管。为什么固形物会存在上浮和下沉2种情况？ 这是因为在榨汁过程中进入许多气体而使一些有气体附着的固形物上浮，或含有脂质较多的物质上浮，另一些比重较大的固形物下沉［5］。2号、4号试管由于未加热依然浑浊，但由于较长时间的静置，底部颜色变深，可能由于固形物下沉所致。

果胶不溶于乙醇［1］，最后加95%乙醇这一步用于鉴定是否还含有果胶。取1号、3号试管下层清液和2号、4号试管悬浊液，加入95%乙醇，均析出絮状固形物。由于1号试管在前面的步骤中已分离出大量固形物，所以此步中析出固形物最少，果汁也最澄清；3号试管由于沸水浴除去了较多固形物，所以此步中析出固形物较少，果汁澄清度次之；2号试管经果胶酶处理但分离出的固形物较少，所以此步中析出固形物较多，果汁澄清度第3；4号试管未经果胶酶和沸水浴处理，所以此步中析出固形物最多，果汁也最不澄清。

3 教学探讨

实验之前，教师先对果胶和果胶酶的作用、性质等进行简要介绍，为学生进行实验做铺垫。这部分内容可以联系必修1中酶的相关知识，在介绍果胶酶水解果胶的作用时，还可联系“制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片”的实验，在这个实验中，10%盐酸起到水解果胶的作用；选修3的植物细胞原生质体制备中则用纤维素酶和果胶酶水解细胞壁。

在实验过程中，引导学生运用已有知识解释实验现象。例如，沸水浴后为什么固形物会上浮？并训练学生分析对照实验： 根据1号、3号试管和2号、4号试管的结果，可知果胶酶可水解果胶，在沸水浴后固形物析出；根据1号、2号试管和3号、4号试管的结果，可知沸水浴可使大量固形物析出。其次，让学生关注实验细节，例如，对于1号试管来说，沸水浴不仅使固形物析出，还使酶失活。

在本实验中，由于实验操作的差异，实验现象可能会存在差异。例如，不同榨汁法会影响实验现象［4］。教师应让学生充分讨论不同的实验结果，得出合理的解释。此外，《浙江省普通高中学科教学指导意见 生物（2014版）》对本实验还有一条要求：得出制作果汁的最佳条件［2］。上述实验实际上检测了果胶和果胶酶的性质和作用。若要得出制作果汁的最佳条件，则要设计梯度实验把果胶酶置于不同条件下进行催化反应，探究其发挥作用的最佳条件［2］。可参考人教版教材的相应实验，探究果胶酶的最适温度、最适pH 和最适用量［6］。

“‘果汁中的果胶和果胶酶’实验探讨”一文附图