酵母细胞的固定化(II)

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1、课题3酵母细胞的固定化生物选修1专题4酶的研究与应用课题目标1．简述固定化酶的概念2．说出酶固定化的方法3．尝试用包埋法制备固定化酵母细胞4．探讨固定化酶的应用价值阅读教材P49课题背景部分，回答酶存在哪些缺陷？1、酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；2、溶液中的酶很难回收，提高了生产成本；3、反应后会混在产物中，可能影响产品质量。课题背景人们解决这些缺陷的设想和措施是什么？固定化酶技术和固定化细胞技术一、基础知识（一）固定化酶的应用实例1.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例（1）高

2、果糖浆的生产需要酶葡萄糖异构酶（2）葡萄糖异构酶的优点稳定性好、可以持续发挥作用（3）在生产中直接使用酶有什么缺点？酶溶解于葡萄糖溶液后，无法回收，造成浪费含淀粉的浆液α-淀粉酶糊精糖化酶葡萄糖葡萄糖异构酶葡萄糖的异构化42%～45%转化成果糖果葡糖浆果糖和葡萄糖分离葡萄糖再次异构化反复多次果糖含量70%～90%高果糖浆固定化酶技术生产高果糖浆生产流程2.固定化酶的反应柱示意图使用固定化酶技术，将葡萄糖异构酶固定在一种颗粒状的载体上，再将这种酶颗粒装在一个反应柱内，柱子底端装有分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无

3、法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由出入。3.固定化酶在生产实践中的优点：反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。酶既能与反应物接触，又容易与产物分离，提高产品质量；同时固定在载体上的酶还可以反复利用，节约成本。（1）概念：固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。（二）固定化细胞技术（2）常用方法：包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。酶适合采用化学结合法和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大的细胞难以

4、被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。（3）酶的几种固定方式将酶包埋在细微网格里将酶相互连接起来将酶吸附在载体表面上包埋法化学结合法物理吸附法方法原理适用对象包埋法是将聚合物的单体与酶溶液混合，再借助于聚合助进剂(包括交联剂)的作用进行聚合，酶被包埋在聚合物中以达到固定化酶或细胞化学结合法酶蛋白的侧链基团和载体表面上的功能基团之间形成共价键而固定的方法酶物理吸附法通过氢键、疏水作用和π电子亲和力等物理作用，将酶固定于水不溶载体上．从而制成固定化酶酶P50课堂讨论1．从操作角度来考虑，你认为固定化酶技

5、术与固定化细胞技术哪一种方法更容易？哪一种方法对酶活性的影响更小？2．固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？3．如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种方法？4．如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？固定化细胞技术固定化细胞固定的是一系列酶固定化细胞技术固定化酶技术固定化细胞技术1、酵母细胞的活化：1g干酵母＋10mL蒸馏水→50mL烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。二、实验设计（一）制备固定化酵母细胞2、配制CaCl2溶液：0

6、.83gCaCl2＋150mL蒸馏水→200mL烧杯→溶解备用。3、配制海藻酸钠溶液：0.7g海藻酸＋10mL水→50mL烧杯→酒精灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化→蒸馏水定容到10mL。防止海藻酸钠焦糊。4、海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化酵母细胞液，搅拌后吸入到注射器中。思考：微火加热并不断搅拌的目的是什么？思考：为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？防止高温杀死酵母细胞。5、固定化酵母细胞：以恒定速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中，形

7、成凝胶珠状颗粒。（二）固定化酵母细胞的发酵1、冲洗：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗2～3次。2、发酵：150mL10％葡萄糖＋固定化酵母细胞→200mL锤形瓶→密封→25℃发酵24h。思考：发酵过程中锥形瓶为什么要密封？思考：锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？思考：在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。酵母菌进行无氧呼吸产生的。需要。海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要通过加热促进其溶解。溶解海藻酸钠，最好采用小火间断加热的方法。例如，加热几分钟后，从石

8、棉网上取下烧杯冷却片刻，并不断搅拌，再将烧杯放回石棉网继续加热，如此重复数次，直至海藻酸钠完全溶化。如果加热太快，海藻酸钠会发生焦糊。三、操作提示（一）观察凝胶珠的颜色和形状如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。（二）观察发酵的葡萄糖溶液利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多