高中生物 第2部分 酶的應用 實驗5 加酶洗衣粉的使用條件和效果教案 浙科版選修1

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實驗5 加酶洗衣粉的使用條件和效果課標解讀重點難點1.觀察加酶洗衣粉在洗滌中的效果。2.探究加酶洗衣粉的最佳使用條件。3.研究并試驗將有油漬、汗?jié)n、血漬的衣物洗凈的方法。1.加酶洗衣粉的洗滌原理。2.有關加酶洗衣粉洗滌效果的實驗設計。一、加酶洗衣粉1洗衣粉的主要成分陰離子表面活性劑，如十二烷基硫酸鈉。2不同洗衣粉的其他添加成分非離子型表面活性劑、使硬水軟化的物質(zhì)、芳香物質(zhì)、增白物質(zhì)、酶類等。3加酶洗衣粉中一般添加的酶類添加的酶類一般都是粗提物，具體有：蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、脂肪酶等，其中，應用最廣泛、效果最明顯的是蛋白酶和脂肪酶，而蛋白酶多用枯草桿菌堿性蛋白酶。為了防止粗提酶的異味，在加酶洗滌劑中必定會添加香料。在使用加酶洗衣粉時，為什么“切忌沸水沖溶”？【提示】沸水沖溶會造成洗衣粉中添加的酶變性失活，失去作用。4加酶洗衣粉中的酶作用的原理衣服上的污漬一般有：血、汗、油、色素和食物的汁液，從生物化學的角度分析，它們的化學成分就是淀粉、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等，這些物質(zhì)都可以用專一性的酶水解去除。5洗衣粉的作用原理(1)一般洗衣粉：其成分中的表面活性劑能優(yōu)先吸附在各種界面上，起到降低表面張力、改變體系界面狀態(tài)的作用，而且這些物質(zhì)中還含有疏水基團和親水基團，在洗滌過程中起乳化作用和通透作用，使衣服中的脂肪類物質(zhì)進入水中。(2)加酶洗衣粉：除了具有表面活性劑的作用外，還有各種酶的水解作用，更有利于去除污漬。堿性蛋白酶為什么具有如此強的功效？它的作用機理是怎樣的？【提示】酶具有高效性，能迅速將血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質(zhì)分解成可溶性小分子肽。二、加酶洗衣粉洗滌效果的實驗探究1實驗內(nèi)容一是普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果有什么不同；二是不同溫度下使用加酶洗衣粉洗滌效果有何不同。2實驗步驟(1)將2組恒溫水浴分別調(diào)至40 和80 。(2)取3個三角瓶(分別編號為：1、2、3)，繼續(xù)下表的步驟。三角瓶編號123加水100 mL100 mL100 mL加洗衣粉(變量)加酶洗衣粉不加酶的洗衣粉不加洗衣粉溫度控制A3個三角瓶一起放在20 室溫下或B3個三角瓶一起放入40_水浴中或C3個三角瓶一起放入80_水浴中(3)向上述3個三角瓶中各投放一塊沾有雞血的棉織物(已經(jīng)放置1天以上)。(4)不時搖動，觀察水的顏色和棉布去污的速度。組間進行不同溫度洗滌效果的比較。(5)可用沾有油或淀粉糊的棉布進行同樣洗滌，觀察結果。3實驗結果(1)1、2、3號三角瓶之間的比較水的顏色(渾濁度)：123。棉布去污的速度(由快至慢排列)：123。(2)不同溫度下的1號三角瓶比較：水的顏色(渾濁度)和棉布去污的速度(由快至慢排列)：40_20_80_。4實驗結論(1)加酶洗衣粉的洗滌效果較一般洗衣粉更好。(2)加酶洗衣粉在20 、40 、80 時的最佳使用條件為40 左右。加酶洗衣粉的洗滌原理及影響因素1常用酶制劑的種類及洗滌原理和實例種類洗滌原理洗滌實例蛋白酶可將蛋白質(zhì)分解為易溶解或分散于洗滌液中的多肽血漬、奶漬及各種食品類的蛋白質(zhì)污垢脂肪酶把脂肪水解為較易溶解的甘油和游離的脂肪酸食品的油漬、人體皮脂、口紅種類洗滌原理洗滌實例淀粉酶能使淀粉迅速分解為可溶性的麥芽糖等來自面條、巧克力等的污垢纖維素酶使纖維的結構變得蓬松，從而使?jié)B入到纖維深處的塵土和污垢能夠與洗衣粉充分接觸，達到更好的去污效果2.加酶洗衣粉的類型根據(jù)加入洗衣粉中酶制劑的不同，將加酶洗衣粉分為以下兩種：(1)單一加酶洗衣粉：只加入一種酶制劑的洗衣粉。(2)復合加酶洗衣粉：加入了多種酶制劑的洗衣粉，由于酶制劑之間可以發(fā)揮其獨特的“協(xié)同效應”，因此與單一加酶洗衣粉相比對各種污漬都有較好的洗滌效果。3影響洗滌效果的因素酶制劑的種類，污物的類型，水溫、水量、水質(zhì)，衣物的質(zhì)料、大小，洗衣粉的用量，浸泡、洗滌時間等。4使用時的注意事項(1)溫度對酶制劑影響較大，溫度低酶的活性受到抑制，不能充分發(fā)揮作用；溫度高酶變性失活，溫度以40 70 為好。(2)酶制劑有極強的選擇性，應根據(jù)不同的污垢選用不同的酶。(3)加酶洗衣粉不宜長期儲存，一般儲存期為半年，超過一年酶的活性顯著下降。(4)酶在強酸、強堿中活性降低以至失活，所以加酶洗衣粉不能與強酸、強堿同用。加酶洗衣粉除含普通洗衣粉成分外還含酶制劑。加酶洗衣粉降低了表面活性劑和三聚磷酸鈉的用量，故減少了水體富營養(yǎng)化的污染。下列關于加酶洗衣粉說法不正確的是()A加酶洗衣粉的效果總比普通洗衣粉的效果好B加酶洗衣粉效果的好壞受很多因素影響C加酶洗衣粉中目前常用的酶制劑有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶D加酶洗衣粉相對普通洗衣粉更有利于環(huán)保【思路點撥】加酶洗衣粉與普通洗衣粉相比，雖然表面活性劑和三聚磷酸鈉的含量較少，但添加了一定量的酶制劑。在酶的作用下，構成污漬的一些生物大分子被分解為可溶性的小分子，使污漬容易從衣物上脫落，即加酶洗衣粉的洗滌效果不僅沒有降低，反而加強了。但是，由于酶具有專一性，只有洗衣粉中的酶與污漬相對應時，其優(yōu)勢才能發(fā)揮出來，如果不對應，加酶洗衣粉的洗滌效果可能不如普通洗衣粉?！敬鸢浮緼1關于洗衣粉中的酶的說法錯誤的是()A洗衣粉中的酶是人工合成的無機催化劑B洗衣粉中的酶是生物工程的產(chǎn)物C加酶洗衣粉有保質(zhì)期，時間長了，酶活性會降低或喪失D加酶洗衣粉中磷的含量比普通洗衣粉低【解析】發(fā)酵工程是生物工程的內(nèi)容之一，洗衣粉中的酶是發(fā)酵工程的產(chǎn)物，是微生物合成的一類蛋白質(zhì)，所以加酶洗衣粉有一定的保質(zhì)期，時間長了，酶的活性會降低或喪失，影響洗滌效果。加酶洗衣粉降低了表面活性劑和三聚磷酸鈉的用量，比普通洗衣粉中磷的含量低?！敬鸢浮緼實驗設計1.探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果(1)實驗原理生活中的各種污漬主要是蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉等大分子有機物，這些有機物能在相應的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的作用下水解成易溶于水的小分子有機物。(2)實驗準備帶有污染物的實驗用布的制?。喝∫欢康奈廴疚镏瞥扇芤海〉攘康奈廴疚锏渭釉诖笮?、質(zhì)地均相同的新布上。稱取等量的洗衣粉：用天平準確稱取等量普通洗衣粉和加酶洗衣粉。(3)實驗過程取兩只大燒杯并編號，用量筒分別量500 mL蒸餾水放入其中。放入40 的水浴鍋保溫。將制好的帶有污染物的實驗用布和洗衣粉(一組為帶有污染物的實驗用布和普通洗衣粉，另一組為帶有污染物的實驗用布和加酶洗衣粉)分別放入兩只燒杯中。用玻璃棒同時充分攪拌一段時間。經(jīng)過相同的時間后觀察洗滌效果。(4)實驗結論加酶洗衣粉的洗滌效果好。為確保單一變量，應有效控制無關變量，如水的用量、污染物的量、實驗用布的質(zhì)地大小、兩種洗衣粉的用量、攪拌及洗滌時間等。加酶洗衣粉有很多種，要注意實驗用的加酶洗衣粉說明，是單一加酶洗衣粉，還是復合加酶洗衣粉。2探究加酶洗衣粉使用時的最適溫度(1)實驗原理：酶的活性受溫度的影響，最適溫度時酶的活性最大，去污力最強，高于或低于此溫度，酶的活性降低，去污力下降。(2)實驗準備制取帶有污染物的實驗用布：將等量的雞血滴到7塊大小相同的、質(zhì)地相同的新布上。稱取加酶洗衣粉：用天平準確地稱取等量的同種加酶洗衣粉7份。(3)實驗步驟配制系列溫度梯度水溶液取大燒杯7只，用量筒量取500 mL的蒸餾水放入其中。然后將7只燒杯分別放入25 、30 、35 、40 、45 、50 、55 的恒溫水浴鍋中。將制好的帶有污染物的實驗用布和稱好的洗衣粉分別放入7只燒杯中。用玻璃棒同時充分攪拌一段時間。經(jīng)過相同的時間后觀察洗滌效果。實驗中可以用滴管控制污染物的量，待污染物干燥后再進行實驗；布料應放在洗衣粉溶液中浸泡相同的時間；采用玻璃棒或筷子攪拌的方式模擬洗衣過程；攪拌的時間、次數(shù)和力量應基本相同。3探究不同種類的加酶洗衣粉的洗滌效果(1)實驗原理：酶的催化作用具有專一性，復合酶洗衣粉加入的酶制劑種類較多，與單一加酶洗衣粉相比，對各種污漬都有較好的洗滌效果。(2)實驗變量加酶洗衣粉的種類。(3)實驗步驟步驟燒杯編號注入自來水500 mL500 mL500 mL加入物質(zhì)(等量)奶漬布奶漬布奶漬布控制水溫37 37 37 加入洗衣粉(等量)蛋白酶洗衣粉復合酶洗衣粉脂肪酶洗衣粉用玻璃棒攪拌5 min5 min5 min觀察實驗現(xiàn)象該實驗探究多種加酶洗衣粉對同一污漬的洗滌效果，也可以探究同一種加酶洗衣粉對于不同污漬的洗滌效果。 為探究洗衣粉加酶后的洗滌效果，將一種無酶洗衣粉分成3等份，進行3組實驗。甲、乙組在洗衣粉中分別加入1種或2種酶，丙組不加酶，在不同溫度下清洗同種化纖布上的2種污漬，其他實驗條件均相同，下表為實驗記錄。請回答下列問題。水溫/1020304050組別甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙清除血漬時間/min67668852518336347711126891167清除油漬時間/min93789587639182468575277769868(1)提高洗衣粉去污能力的方法有_。甲組在洗衣粉中加入了_。乙組在洗衣粉中加入了_。(2)甲、乙組洗滌效果的差異，說明酶的作用具有_。(3)如果甲、乙和丙3組均在水溫為80 時洗滌同一種污漬，請比較這3組洗滌效果之間的差異并說明理由。_。【思路點撥】本題主要考查有關酶的相關內(nèi)容。具體分析如下：【答案】(1)加酶和適當提高溫度蛋白酶蛋白酶和脂肪酶(2)專一性(3)沒有差異，因為高溫使酶失活2有人設計實驗探究加酶洗衣粉是否能提高去污力并優(yōu)于普通洗衣粉。實驗分為兩組，一組衣物用加酶洗衣粉洗滌，一組衣物用普通洗衣粉洗滌。該實驗設計缺少()A用加酶洗衣粉洗滌和用適量普通洗衣粉洗滌的對照B既不用加酶洗衣粉洗滌也不用普通洗衣粉洗滌的對照C用普通洗衣粉洗滌和用少量加酶洗衣粉洗滌的對照D用少量普通洗衣粉洗滌和用大量加酶洗衣粉洗滌的對照【解析】該實驗的自變量是加酶洗衣粉、普通洗衣粉。實驗設計應分為三組，其中實驗組有兩組：一組用加酶洗衣粉，一組用普通洗衣粉；另外還應有一個空白對照組，既不用加酶洗衣粉洗滌也不用普通洗衣粉洗滌。【答案】B1下列不屬于加酶洗衣粉中酶制劑的是()A蛋白酶B脂肪酶C淀粉酶D麥芽糖酶【解析】加酶洗衣粉中添加的酶有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶?！敬鸢浮緿2影響加酶洗衣粉活性的條件不包括()A溫度 BpHC表面活性劑D水量【解析】酶的活性受溫度和酸堿度(pH)及表面活性劑的影響。水量只影響酶的濃度及反應速度，不影響其活性。若問的是影響加酶洗衣粉的洗滌效果，應包括水量等其他因素?！敬鸢浮緿3用加酶洗衣粉洗滌衣物時，下列說法正確的是()A可用加酶洗衣粉洗滌毛料衣服B一般先用熱水泡開，然后調(diào)至適宜溫度C水溫太低使洗衣粉中的酶喪失活性后不能再恢復D使用添加了堿性蛋白酶的洗衣粉洗衣服后應立即沖洗雙手【解析】毛料衣服的主要成分為蛋白質(zhì)，加酶洗衣粉中的蛋白酶會損壞衣服；高溫會使酶失活，而低溫抑制酶的活性，但不會使酶變性；皮膚中的蛋白質(zhì)也會被加酶洗衣粉中的蛋白酶水解，損傷皮膚。【答案】D4某同學進行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果比較”課題研究。實驗設計如下：設置2組實驗，分別使用蛋白酶洗衣粉和復合酶洗衣粉2組實驗的洗衣粉用量、被洗滌的衣物量、衣物質(zhì)地、污染物性質(zhì)和量、被污染的時間、洗滌時間、洗滌方式等全部相同，洗滌溫度都為35 根據(jù)污漬去除程度得出結論這個實驗設計中，錯誤的是()A BCD【解析】本實驗的探究課題為加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果，自變量為是否添加了酶，而不是添加不同種類的酶?！敬鸢浮緼5某工廠生產(chǎn)了一種加酶洗衣粉，其包裝袋上印有如下說明：成分：含堿性蛋白酶等。用法：洗滌前先將衣服浸于洗衣粉水內(nèi)數(shù)小時。使用溫水效果最佳。注意：切勿用于絲質(zhì)及羊毛衣料。用后徹底清洗雙手。請回答下列問題：(1)質(zhì)檢局針對該洗衣粉設計了如下裝置進行實驗，如圖所示。該實驗的目的是_。(2)一學生為探索該洗衣粉中酶催化作用的最適溫度，參考上述(1)的實驗材料及方法進行了如下實驗，并把結果用曲線圖A、B表示。由圖可知，使用該加酶洗衣粉的最適溫度約為_。在0 和75 時，酶的催化效率基本都降為零，但溫度再度回到45 ，后者的催化作用已不能恢復，這是因為_。該學生在實驗過程中可通過觀察_現(xiàn)象判斷酶的催化效率。(3)該加酶洗衣粉的去污原理是_?！窘馕觥棵傅某煞质堑鞍踪|(zhì)，煮沸后失活，與正常溫度下的該洗衣粉做對照可判斷出洗衣粉中酶的活性(質(zhì)量)。由此(1)實驗的目的是檢驗洗衣粉中是否含有蛋白酶；(2)由圖中曲線可以得知，該加酶洗衣粉的最適溫度為45 ，酶在高溫下其結構會被破壞，導致其活性喪失?！敬鸢浮?1)檢查該洗衣粉是否含堿性蛋白酶(2)45 酶的活性已喪失膠片上的蛋白膜消失時間的長短(3)用蛋白酶分解衣服中的污垢，所含的大分子蛋白質(zhì)水解成可溶性小分子多肽，使之易于洗去學業(yè)達標測評(三)加酶洗衣粉的使用條件和效果1加酶洗衣粉中的酶有多種，對各種污漬要考慮不同情況選用不同的加酶洗衣粉，主要原因是()A酶具有多樣性B酶具有高效性C酶具有專一性D酶易受環(huán)境影響【解析】生活中各種污漬其成分有很大差別，如油漬主要是脂質(zhì)，血漬主要為蛋白質(zhì)，從酶的專一性出發(fā)，購買加酶洗衣粉時應有所區(qū)別。【答案】C2加酶洗衣粉不能用沸水溶解，這說明了酶的作用()A適于低溫下催化 B具有高效性C具有專一性D需適宜的溫度【解析】酶催化需要一定條件，即適宜的溫度和酸堿度。加酶洗衣粉在沸水(高溫)中，酶變性失活，失去催化作用?！敬鸢浮緿3下列關于加酶洗衣粉的敘述，不正確的是()A可有效去除衣服上的油漬、汗?jié)n或血漬B使用加酶洗衣粉可減少對環(huán)境的污染C各種加酶洗衣粉的酶制劑對人體皮膚都沒有傷害作用D水溫過低時不宜使用加酶洗衣粉【解析】洗衣粉中的蛋白酶制劑可對人體皮膚具傷害作用(人體皮膚細胞中含較多蛋白質(zhì))。【答案】C4與普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉能更有效地清除污漬。下列有關敘述錯誤的是()A加酶洗衣粉是只添加了果膠酶的洗衣粉B水質(zhì)、水量、水溫都會影響加酶洗衣粉的洗滌效果C探究加酶洗衣粉的洗滌效果，應選擇同一品牌的普通洗衣粉作對照D加酶洗衣粉的使用，減少了磷的排放，降低了環(huán)境污染【解析】加酶洗衣粉是添加了堿性蛋白酶、纖維素酶、果膠酶、淀粉酶、脂肪酶的洗衣粉；因酶的活性受溫度、酸堿度等因素的影響，同時酶的濃度也影響其催化效率，所以水質(zhì)、水溫、水量都會影響加酶洗衣粉的洗滌效果。【答案】A5在探討不同溫度對加酶洗衣粉影響的實驗中，下列說法不正確的是()A應根據(jù)當?shù)匾荒曛袑嶋H氣溫變化來確定水溫B可選擇洗滌不同污漬的白布作對照C選擇水溫應考慮衣物的承受能力D選擇水溫應考慮洗滌成本【解析】探討不同溫度對加酶洗衣粉的影響，應將溫度設置為單一變量，其他一切因素(包括水質(zhì)、布料質(zhì)料、大小、污漬種類、面積等)均保持不變。【答案】B6在研究“溫度對加酶洗衣粉洗滌效果的影響”實驗中不變因素是()水量、水質(zhì)洗衣粉的用量衣物的材料、大小及浸泡時間洗滌方式和時間A BCD【解析】在探究溫度對加酶洗衣粉洗滌效果的影響時，根據(jù)單一變量原則，在設置的幾組實驗中，除溫度變化外，影響洗滌效果的其他因素均應為不變因素，如選項中所述內(nèi)容?！敬鸢浮緿7某同學設計了一個在室溫20 條件下，證明酸堿度影響加酶洗衣粉洗滌效果的實驗方案。實驗材料和用具：(略)。實驗方法和步驟：取3個潔凈的500 mL的燒杯，編號為A、B、C。向3個燒杯中加入等量的加酶洗衣粉和等量的清水。各加一小塊質(zhì)料相同、污漬程度相同的白布。向3個燒杯分別加入適量的、等量的蒸餾水、質(zhì)量分數(shù)為5%的鹽酸、質(zhì)量分數(shù)為5%的氫氧化鈉溶液。用玻璃棒均勻攪拌5分鐘后觀察洗滌效果。該實驗最佳的實驗步驟順序應該是()A BCD【解析】欲證明酸堿度對加酶洗衣粉洗滌效果的影響，應在加入布料前調(diào)節(jié)各燒杯中的酸堿度?！敬鸢浮緾8一般洗衣粉不易清除衣物上的血漬或奶漬，但加酶洗衣粉可以，一般加酶洗衣粉袋子上印有以下說明：用法：洗滌前先將衣物浸于加有適量洗衣粉的水內(nèi)1520分鐘；溫水效果最佳；切勿用60 以上的水。注意：切勿用于絲質(zhì)及羊毛衣料；用后徹底清洗雙手。請根據(jù)以上資料回答有關問題：(1)該洗衣粉較易清除衣物上的血漬或奶漬，該洗衣粉加入的主要是_酶。說明理由_。(2)洗滌前需先將衣物浸于加有適量洗衣粉的水內(nèi)1520分鐘的目的是_?？s短衣物浸泡時間的方法_。(3)袋上的用法指明切勿在60 以上的水中使用該洗衣粉的原因是_。(4)試解釋此洗衣粉不能用于絲質(zhì)及羊毛衣料的原因_。(5)試解釋用后須徹底清洗雙手的原因_。【答案】(1)蛋白因酶具有專一性，血漬、奶漬的主要成分是蛋白質(zhì)，蛋白酶可催化其分解(2)為了使洗衣粉中的蛋白酶充分催化分解衣物中的蛋白質(zhì)污漬可用溫水浸泡衣物(3)溫度過高會使酶失去活性(4)絲質(zhì)及羊毛衣料中含蛋白質(zhì)，易被蛋白酶催化分解，這樣會損壞衣物(5)皮膚細胞中有蛋白質(zhì)，如不清洗雙手，會使手的皮膚受到腐蝕9為探究加酶洗衣粉的最適溫度，某生物興趣小組開展了實驗。以下表一是他們的實驗步驟；表二是他們記錄的不同溫度除去不同污漬所需時間對照表，請依據(jù)兩個表格內(nèi)容作答。表一步驟燒杯(1 000 mL)1.注入自來水500 mL500 mL500 mL2.放入不同污漬的衣服一件植物油藍墨水奶漬3.加入等量加酶洗衣粉1.5 g1.5 g1.5 g4.控制水溫/(依次相應變化)1010105.用玻璃棒攪拌，觀察現(xiàn)象，并記錄時間表二水溫/1020304050607080植物油4839302017111220藍墨水93868072686781105奶漬48432812641217(1)請分析表一的實驗設計中存在的問題，并提出相應的改進意見。(2)結合表二分析要達到最佳洗滌效果，使用加酶洗衣粉的最適宜溫度范圍是_。(3)在適宜溫度范圍內(nèi)，加酶洗衣粉對衣物上的_洗滌效果最佳，對_的洗滌效果最差，其原因是加酶洗衣粉中主要含有_酶，其催化作用具有_性?！窘馕觥坑杀碇袛?shù)據(jù)可知，該加酶洗衣粉在5060 條件下洗滌效果最好；該加酶洗衣粉對奶漬有較強的去污力，說明該加酶洗衣粉中主要含有蛋白酶。【答案】(1)應選擇大小相同的白布而不是衣服；分別滴加4滴植物油、藍墨水、奶漬，使污漬在不同溫度的實驗中保證大小相同；步驟3和步驟4順序調(diào)整一下，應先控制水溫，后加入等量的洗衣粉；不同實驗中保證控制水溫的時間相同，如5 min。(2)5060 (3)奶漬藍墨水蛋白專一