试卷为双语(马来文/英文);课程以英语授课。

中四 · 代谢与酶

酶在日常生活中的应用

酶被应用于食品工业、洗涤剂制造和医药领域,因为它能在温和的温度下加快特定反应,使工业过程更快速、更温和、更高效。

酶在食品工业中的应用

食品生产中常用的酶。
应用
淀粉酶在烘焙和酿造中把淀粉分解成糖
凝乳酶在制作奶酪时使乳蛋白凝固
果胶酶分解果胶以澄清果汁
木瓜蛋白酶(来自木瓜)通过分解蛋白质使肉质变嫩
酒化酶(来自酵母菌)在酿造中把糖发酵产生酒精

酶在洗涤剂与医药中的应用

生物洗涤粉含有蛋白酶,能分解血渍、蛋渍等蛋白质类污渍,以及能分解油脂污渍的脂肪酶。这些酶在相对较低的洗涤温度下就能有效发挥作用,相较单靠高温热水洗涤更能节省能源。

在医药方面,酶被用于诊断试剂盒,例如用于检测尿液或血液中葡萄糖含量以监测糖尿病的葡萄糖氧化酶试纸。一些酶制剂也会给予自身无法产生足够消化酶的病人服用,帮助他们正常消化食物。

固定化酶

固定化酶是固定在固体支持物(如藻酸盐凝胶珠)表面或内部的酶,而不是自由存在于溶液中。这使酶能够被重复使用,与产物分开而不会造成污染,并且容易从反应混合物中分离出来,使工业过程更经济、更高效。

如何考查

考题通常会列出一种工业或家用应用,要求你辨认所涉及的酶并说明其作用,或要求你解释为什么使用酶比对应的非酶方法更高效。你也可能被要求解释在工业过程中使用固定化酶相较自由酶的一项优点。

考试风格例题

题目。一家食品公司想以低成本、大批量生产清澈的苹果汁。

它把果胶酶加入压碎的苹果中,并把该酶固定在装入柱中的小凝胶珠上,使果汁流过并从底部流出。(a) 说出果胶酶在制作苹果汁中的作用。

(b) 该酶被固定在珠上而不是自由混入果汁中,说出以这种方式使用的酶所称的名称。(c) 说出把酶固定在珠上给公司带来的两项优点。

(d) 解释为何该柱保持温热而不加热到很高温度。

参考答案。(a) 果胶酶分解压碎苹果中的果胶,从而澄清果汁并增加释放出的果汁量。

(b) 它是固定化酶。(c) 任选其二:酶可重复使用;果汁不被酶污染,所需纯化更少;酶易于与产物分离;过程可连续进行

(d) 接近酶最适温度的温热能提供快速的反应速率;温度过高会使酶变性,改变其活性部位的形状,使底物不再契合,反应停止。

练习题

试一试。生物洗涤粉含有蛋白酶与脂肪酶,建议在温热而非沸腾的温度下洗涤。

请从酶的角度解释,为何在温热温度下洗涤有效,而在沸水中洗涤则无效。

考试提示

重点术语

解释任何酶的应用都需要这些术语:

  • ,加快特定反应的生物催化剂。
  • 底物,酶所作用的分子。
  • 活性部位,底物契合进入的酶的部分。
  • 变性,在高温或极端 pH 下酶失去形状与活性。
  • 发酵,用于酿造与烘焙、由酶驱动的无氧过程。

来源:SRC-DSKP-EN

常见问题

为什么生物洗涤粉中要使用酶?
蛋白酶和脂肪酶等酶能把蛋白质和油脂污渍分解成更小、易溶于水的分子,方便冲洗掉。由于这些酶在较低的洗涤温度下就能有效发挥作用,生物洗涤粉能有效去除污渍,同时比使用极高温水洗涤消耗更少能源。
在工业中使用固定化酶有什么优点?
固定化酶被固定在支持材料上,而不是自由混入反应中,因此可以被回收并多次重复使用,而不必在使用一次后就丢弃。它也与最终产物保持分离,避免污染,并降低之后纯化产物的成本。
说酶变性是什么意思?
变性是指酶永久失去了其正常的三维形状,包括活性部位的形状。高温或极端 pH 会破坏维持酶结构的键,使活性部位不再契合底物。一旦变性,即使条件恢复正常,酶也无法再催化其反应,这正是酶的应用要在受控的温和温度下进行的原因。
既然酶比普通化学催化剂更敏感,为什么它在工业上仍然有用?
酶在温和的温度与常压下加快特定反应,因此工业过程可以比常规化学方法使用更少的热量与能源,损坏产物的风险也更低。由于每种酶只作用于一种底物,它能产出所需产物,几乎没有不需要的副反应。当酶被固定在支持物上时,还可以回收并重复使用,进一步降低成本,使过程更经济。

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