海藻酸钠固定酵母细胞实验资料.doc

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1、海藻酸钠固定酵母细胞实验资料1实验原理海藻酸钠是应用最广泛的水溶性海藻酸盐。海藻酸钠遇到钙离子可迅速发生离子交换，生成凝胶。利用这种性质，将海藻酸钠溶液滴入含有钙离子的水溶液中可产生海藻酸钙胶球。本实验便是将酵母细胞与海藻酸钠溶液混匀后，通过注射器或相似的滴注器将上述混合液滴入CaCl2溶液中，Ca2+从外部扩散进入海藻酸钠与细胞混合液珠内，使海藻酸钠转变为不溶于水的海藻酸钙凝胶，由此将酵母细胞包埋在其中。2实验操作过程中的几个注意点2．1控制好配制海藻酸钠溶液的火候、浓度，实验成败的关键步骤配置海藻酸钠溶液。加热使海藻酸钠溶化

2、是操作中重要的一环，涉及到实验的成败。教材提示是要用小火或者间断加热，反复几次，直到完全熔化。在实验操作中，教师要提醒学生按照教材的提示进行，不然会发生焦糊现象。笔者多次实际操作发现酒精灯上隔石棉网加热，匀速搅拌基本不会发生焦糊现象，而且需要时间略长，为节省时间可选用电炉加热，加快熔化，但一定要间断加热，可以用试管夹移动烧杯。完全熔化的海藻酸钠成半透明状，最好要无颗粒无气泡，类似于平常家庭中冲调好食用的藕粉。海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的

3、数目少，影响后续实验效果。教材提示是0.7g海藻酸钠，加入10mL蒸馏水，边加热边搅拌，直至完全熔化，用蒸馏水定容至10mL。实际操作中，很多学生忘记定容，也有教师认为不需要定容。其实在加热搅拌的过程中，蒸馏水会蒸发，加热时间越长失去的蒸馏水越多,所以加热熔化结束后一定要定容，不然浓度肯定偏大，影响后续步骤中凝胶珠的形状。2.2控制海藻酸钠溶液与酵母细胞混合时的温度，保证酵母细胞的活性海藻酸钠溶液与酵母细胞混合，一定要将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至40℃以下，通常让学生自己用手感觉烧杯壁，感觉不到烫手就差不多。再加入已活化的酵母细

4、胞，进行充分搅拌，使其混合均匀。如果不等海藻酸钠溶液冷却就混合酵母细胞，大多数酵母细胞会被烫死，这样制作的凝胶珠用来发酵，葡萄糖发酵液几乎无酒味。2.3通过调节海藻酸钠与酵母细胞混合液浓度，从而不出现蝌蚪状凝胶珠海藻酸钠与酵母细胞混合好之后，转移至注射器中，以恒定的速度缓慢将注射器中的溶液滴加到配置好的CaCl2溶液中，形成凝胶珠。此步骤在实际操作中要做得好是有困难的,从注射器中流出的混合液不是一滴一滴的，在CaCl2溶液中就会形成蝌蚪状凝胶,甚至形成面条状。究其原因是混合液浓度过大导致，符合要求的混合液浓度不能大不能小，成流体

5、状态，在注射器里如果要用力挤才能流出，混合液浓度肯定偏大。按照教材中的数据学生最后得到的混合液浓度都略偏大，可在混合液中滴加少量蒸馏水稀释。加多少蒸馏水才能使浓度适宜？除了观察混合液的质态，笔者觉得可以做预实验，这样指导学生的效果很好。具体是不把海藻酸钠与酵母细胞混合液全部转移到注射器中，而是用玻璃棒挑或倒少量（约0.5mL）送到注射器的前端，滴加到CaCl2溶液中，观察形成的凝胶珠形状，如果有长尾巴或成面条状就是浓度太大，这时可在混合液中加蒸馏水搅拌均匀，然后再挑少量送到注射器的前端，滴加到CaCl2溶液中，会发现尾巴明显变短

6、，如仍有小尾巴或成长椭圆形，继续在混合液中加蒸馏水，直至形成的凝胶珠成圆形，再将所有混合液转移至注射器中。这一过程要注意蒸馏水千万不能加过，每次滴加量以5滴为好。另外注射器不要垂直向下，要有一定的角度，注射器距离CaCl2溶液也要保持一定的距离，30cm左右，有利于凝胶珠成圆形。2.4做到溶液无气泡，从而不出现漂浮在CaCl2溶液上的凝胶珠在学生制作的凝胶珠中也经常出现有漂浮在CaCl2溶液上的，原因是这些凝胶珠中含有大气泡，重量轻。这样的凝胶珠也不符合要求。要没有气泡，需要注意的是在溶化海藻酸钠和配制海藻酸钠与酵母细胞混合液的

7、时候，搅拌要匀速和轻柔。如果出现气泡，用玻璃棒搅破。还有在将混合液转移至注射器之后，要将注射器内的空气排空，再进行滴加。2.5要将凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右，使其固化成型注射器中的混合液滴加到CaCl2溶液中之后，要将这些凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右，以使Ca2+从外部扩散进入海藻酸钠与细胞混合液珠内，使海藻酸钠转变为水不溶的海藻酸钙凝胶，即凝胶珠固化成型。不然凝胶珠容易破裂，不符合要求，在后面用于发酵过程中，凝胶珠就会散开，失去包埋的作用。2.6用固定化酵母细胞（凝胶珠）发酵葡萄糖溶液的控制将固定

8、好酵母细胞的凝胶珠用蒸馏水冲洗2～3次，加入质量分数为10％的葡萄糖溶液中，检验能否进行酒精发酵。这里要注意葡萄糖浓度不能过大，过大了酵母菌会脱水死亡。酒精发酵是酵母菌无氧呼吸，所以容器一定要密封，教材中使用200mL锥形瓶，是非常适合学生实验的，使用橡皮塞密封