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1、关于课题酵母细胞的固定化第一页，本课件共有49页温故知新温故知新：1 1、洗衣粉中添加洗衣粉中添加_，可以更可以更有效地清除顽渍。常用的酶制剂有有效地清除顽渍。常用的酶制剂有_四类四类。2 2、影响酶活性的因素有影响酶活性的因素有_、_和和_。第二页，本课件共有49页酶制剂存在的缺陷：酶制剂存在的缺陷：1 1、通常对、通常对强酸强酸、强碱、高温和强碱、高温和有机溶剂有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；等条件非常敏感，容易失活；2 2、溶液中的酶很难回收，不能、溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；被再次利用，提高了生产成本；3 3、反应后会混在产物中，可能影、反应后会混在产物中，可
2、能影响产品质量。响产品质量。第三页，本课件共有49页 如果你是工程技术人员，你如果你是工程技术人员，你如何解决这个问题如何解决这个问题？第四页，本课件共有49页 阅读阅读P49-50P49-50，并思考：，并思考：1 1、解决酶应用中存在问题的方法是？、解决酶应用中存在问题的方法是？2 2、这种方法的优点是什么？、这种方法的优点是什么？3 3、什么是高果糖浆？使用它有何好处、什么是高果糖浆？使用它有何好处？4 4、生产高果糖浆需要什么酶？其作用、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？是什么？这种酶有何特点？5 5、了解高果糖浆生产过程。、了解高果糖浆生产过程。一、固定化酶的应用
3、实例一、固定化酶的应用实例第五页，本课件共有49页2.2.固定化酶技术固定化酶技术即将酶固定在一定空间内的技术（如固定在不溶于水的载体即将酶固定在一定空间内的技术（如固定在不溶于水的载体上）。上）。3.3.固定化酶技术的优点：固定化酶技术的优点：（1 1）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；（2 2）固定在载体上的酶可以被反复利用。）固定在载体上的酶可以被反复利用。（3 3）一定程度上避免了高温、强酸、强碱、和有机溶剂等对）一定程度上避免了高温、强酸、强碱、和有机溶剂等对酶活性的影响，从而提高了催化效率，降低生产成本，提高酶活性的影响，从而提高了催化效
4、率，降低生产成本，提高产品质量产品质量1.1.固定化酶的概念固定化酶的概念通过物理或化学方法，将水溶性的酶与不溶于水的载体通过物理或化学方法，将水溶性的酶与不溶于水的载体结合，使酶固定在载体上，并在一定的空间范围内进行结合，使酶固定在载体上，并在一定的空间范围内进行催化反应，这样制得的酶称为固定化酶。催化反应，这样制得的酶称为固定化酶。第六页，本课件共有49页4 4、高果糖浆高果糖浆是指果糖含量为是指果糖含量为42%42%左左右的糖浆。作为蔗糖的替代品，高右的糖浆。作为蔗糖的替代品，高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病，对人的糖尿病、龋齿和心血管
5、病，对人的健康有利。健康有利。你能写出果糖的分子式吗你能写出果糖的分子式吗?它属于什么糖它属于什么糖?第七页，本课件共有49页5 5、生产高果糖浆需要、生产高果糖浆需要葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶；其作用是将葡萄糖转化为果糖；这其作用是将葡萄糖转化为果糖；这种酶稳定性好，可持续发挥作用。种酶稳定性好，可持续发挥作用。4.4.反应机理反应机理：葡萄糖经葡萄糖异构：葡萄糖经葡萄糖异构酶的分解，生成果糖。酶的分解，生成果糖。第八页，本课件共有49页5 5、固定化酶技术生产高果糖浆的图示：、固定化酶技术生产高果糖浆的图示：你能说出反应柱的优你能说出反应柱的优点吗？点吗？注意反应柱的各部分名称。注意反应柱的
6、各部分名称。生产过程生产过程:a.a.将葡萄糖异构将葡萄糖异构酶固定在颗粒状的载体上酶固定在颗粒状的载体上b.b.将这些酶颗粒放入底部有许将这些酶颗粒放入底部有许多小孔的反应柱内多小孔的反应柱内c.c.将葡萄将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入糖溶液从反应柱的上端注入d.d.葡萄糖溶液流过反应柱，葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触与固定化葡萄糖异构酶接触e.e.葡萄糖转化成果糖从反应葡萄糖转化成果糖从反应柱的下端流出柱的下端流出第九页，本课件共有49页反应柱能连续使用半年，大大反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高果糖的降低了生产成本，提高果糖的产量和质量。产量和质量。优点：优点
7、：第十页，本课件共有49页练习：练习：1 1、下列说法不正确的是（、下列说法不正确的是（）A A、葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触，、葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成的是果糖转化成的是果糖B B、从固定化酶反应柱下端流出的是果糖、从固定化酶反应柱下端流出的是果糖C C、高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病糖尿病、龋齿和心血管病D D、酶溶解于葡萄糖溶液，可以从糖浆中、酶溶解于葡萄糖溶液，可以从糖浆中回收回收D第十一页，本课件共有49页2 2、研究认为，用固定化酶技术处理污、研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。如将从大肠杆菌得染物
8、是很有前途的。如将从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制成制到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，可以用来降解残留在土壤中的剂，可以用来降解残留在土壤中的有机有机磷农药磷农药，与用微生物降解相比，其作用不，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜的（需要适宜的（）A A、温度、温度 B B、PHPHC C、水分、水分 D D、营养、营养D第十二页，本课件共有49页3 3、目前，日用化工厂大量生产的、目前，日用化工厂大量生产的酶制剂，其中的酶大都来自酶制剂，其中的酶大都来自A A、化学合成、化学合成 B B、动物体内、动物体内 C C、植物体内、植物体内 D D、微生物体内、微生物体内 D第十三
9、页，本课件共有49页 在生产实际中使用固定化酶技术有在生产实际中使用固定化酶技术有无不足无不足?如有不足如有不足,怎么办怎么办?有。一种酶只能催化一种化学有。一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实际中很多产反应，而在生产实际中很多产物的形成都通过一系列的酶促物的形成都通过一系列的酶促反应才能进行，所以操作比较反应才能进行，所以操作比较麻烦。麻烦。可采用固定化细胞技术。可采用固定化细胞技术。第十四页，本课件共有49页二、固定化细胞技术二、固定化细胞技术1 1、概念：、概念：利用物理或化学方法将细胞固定利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间的技术。在一定空间的技术。细胞中含有一系列酶，在细胞细胞中
10、含有一系列酶，在细胞正常生命活动的过程中，通过正常生命活动的过程中，通过代谢产生所需要的代谢产物。代谢产生所需要的代谢产物。阅读阅读P50P50：思考第二段的问题：思考第二段的问题第十五页，本课件共有49页2.2.将酶或细胞固定化的方法将酶或细胞固定化的方法将酶（或细胞）包埋将酶（或细胞）包埋在细微网格里在细微网格里将酶（或细胞）将酶（或细胞）相互连接起来相互连接起来将酶（或细胞）吸将酶（或细胞）吸附在载体表面上附在载体表面上包埋法包埋法化学结合法化学结合法吸附法吸附法第十六页，本课件共有49页酶和细胞固定方法的选择酶和细胞固定方法的选择酶适合采用化学结合和物理酶适合采用化学结合和物理吸附法固
11、定吸附法固定细胞适合采用包埋法固定细胞适合采用包埋法固定（1 1）、方法）、方法（2 2）、原因）、原因细胞个大，酶分子很小细胞个大，酶分子很小个体大的细胞难以被吸附或结合而个个体大的细胞难以被吸附或结合而个小的酶容易从包埋的材料中漏出小的酶容易从包埋的材料中漏出第十七页，本课件共有49页3 3、固定化细胞常用的载体、固定化细胞常用的载体常用的常用的不溶于水的多孔性载体不溶于水的多孔性载体有哪些？有哪些？明胶、琼脂糖、海藻酸钠、明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等 第十八页，本课件共有49页 如果反应底物是大分子如果反应底物是大分子物质，能否用固定化细胞技物
12、质，能否用固定化细胞技术术?为什么？为什么？那应该采用何种技术那应该采用何种技术?第十九页，本课件共有49页练习：练习：1.1.使用固定化细胞的优点是使用固定化细胞的优点是()()。A.A.能催化大分子物质的水解能催化大分子物质的水解 B.B.可催化一系列化学反应可催化一系列化学反应C.C.与反应物易接近与反应物易接近 D.D.有利于酶在细胞外发挥作用有利于酶在细胞外发挥作用B第二十页，本课件共有49页2.2.酶的固定方法不包括酶的固定方法不包括()()。A.A.将酶吸附在固体表面上将酶吸附在固体表面上 B B将酶相互连接起来将酶相互连接起来C C将酶包埋在细微网格里将酶包埋在细微网格里 D
13、D将酶制成固体酶制剂，如加酶洗将酶制成固体酶制剂，如加酶洗衣粉中的酶衣粉中的酶D第二十一页，本课件共有49页3 3、如果反应物是大分子物质，采、如果反应物是大分子物质，采用那种方法催化受限制用那种方法催化受限制()()。A A直接使用酶直接使用酶 B B使用化学方法结合的酶使用化学方法结合的酶C C使用固定化细胞使用固定化细胞 D D使用物理吸附法固定的酶使用物理吸附法固定的酶C第二十二页，本课件共有49页4 4、下列关于酶和细胞的固定叙述、下列关于酶和细胞的固定叙述不正确的是不正确的是()()。A A酶分子很小，易采用包埋法酶分子很小，易采用包埋法 B B酶分子很小，易采用化学结合或酶分子很
14、小，易采用化学结合或物理吸附法固定的酶物理吸附法固定的酶C C细胞个大，难被吸附或结合细胞个大，难被吸附或结合 D D细胞易采用包埋法固定细胞易采用包埋法固定A第二十三页，本课件共有49页5.5.关于固定化酶的叙述不正确的是关于固定化酶的叙述不正确的是 ()。A A既能与反应物接触，又能与反应既能与反应物接触，又能与反应 物分离物分离 B B固定在载体上的酶可被反复利用固定在载体上的酶可被反复利用C C可催化一系列反应可催化一系列反应 D D酶的活性和稳定性受到限制酶的活性和稳定性受到限制C第二十四页，本课件共有49页6 6、固定化细胞对酶的活性影响最小，、固定化细胞对酶的活性影响最小，根本原
15、因是根本原因是()()。A A避免了细胞破碎、酶的提取纯化过避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程程 B B固定化细胞在多种酶促反应中连固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用续发挥作用C C促化反应结束后，能被吸收和重复促化反应结束后，能被吸收和重复利用利用D D细胞结构保证了各种酶在细胞内细胞结构保证了各种酶在细胞内化学反应中有效的发挥作用化学反应中有效的发挥作用D第二十五页，本课件共有49页三、实验操作三、实验操作（一）制备固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞阅读阅读P5051P5051思考下列问题：思考下列问题：（1 1）制备过程包括哪几个步骤？）制备过程包括哪几个步骤？（2 2）你认为哪个
16、步骤的操作是最重）你认为哪个步骤的操作是最重要的一环？要的一环？第二十六页，本课件共有49页1 1、酵母细胞的活化、酵母细胞的活化思考：思考：关于酵母菌你有哪些知识？关于酵母菌你有哪些知识？什么是活化？什么是活化？怎样活化？怎样活化？应注意什么？应注意什么？第二十七页，本课件共有49页第二十八页，本课件共有49页活化：活化：让处于休眠状态的微生物重让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态；新恢复正常的生活状态；本质：加快新陈代谢；本质：加快新陈代谢；方法：加入适量的水。方法：加入适量的水。第二十九页，本课件共有49页取取1g1g干酵母，放入干酵母，放入50ml50ml的小烧杯中，的小烧杯中
17、，加入蒸馏水加入蒸馏水10ml10ml，用玻璃棒搅拌，用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合使酵母细胞混合均匀，成糊状，均匀，成糊状，放置放置1h1h左右使其左右使其活化活化第三十页，本课件共有49页思考：思考：你认为酵母的活化操作有哪你认为酵母的活化操作有哪些注意事项？些注意事项？1 1、酵母细胞活化的时间短一般、酵母细胞活化的时间短一般为为0.5-10.5-1小时，活化时体积会变小时，活化时体积会变大，所以用的容器要大一些；大，所以用的容器要大一些；2 2、要保证酵母菌的活性；、要保证酵母菌的活性；第三十一页，本课件共有49页2 2、配制物质的量浓度为、配制物质的量浓度为0.05mol/L0.05m
18、ol/L的的CaClCaCl2 2溶液溶液称取无水称取无水CaClCaCl2 2 0.83g 0.83g。放入。放入200mL200mL的烧杯中，加入的烧杯中，加入150mL150mL的蒸馏水，的蒸馏水，使其充分溶解，待用。使其充分溶解，待用。作用：作用：使胶体聚沉、凝胶珠形成稳使胶体聚沉、凝胶珠形成稳定的结构定的结构注意：注意：CaCl CaCl2 2称量要准，不能用自称量要准，不能用自来水配置来水配置第三十二页，本课件共有49页3 3、配制海藻酸钠溶液、配制海藻酸钠溶液第三十三页，本课件共有49页操作：操作：称取称取0.7g0.7g海藻酸钠，放入海藻酸钠，放入50mL50mL小烧杯中小烧杯
19、中.加人加人10mL10mL水，用酒精灯加水，用酒精灯加热，边加热边搅拌，将海藻酸钠调成热，边加热边搅拌，将海藻酸钠调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏水定容糊状，直至完全溶化，用蒸馏水定容至至10mL10mL。注意，。注意，加热时要用小火，或加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止钠溶化为止第三十四页，本课件共有49页 加热使海藻酸钠溶化是操作中加热使海藻酸钠溶化是操作中最最重要重要的一环，涉及到实验的成败，一的一环，涉及到实验的成败，一定要按照教材的提示进行操作。海藻定要按照教材的提示进行操作。海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。酸钠的浓度涉
20、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，形成的凝胶凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。实验效果。应当注意什么问题？应当注意什么问题？第三十五页，本课件共有49页4 4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 将溶化好的海藻酸钠溶液冷却将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化的醉母细胞，至室温，加入已活化的醉母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。再转移至注射器中。为什么海藻酸钠溶液要冷却为什么海藻
21、酸钠溶液要冷却？防止酵母细胞预热破裂防止酵母细胞预热破裂第三十六页，本课件共有49页第三十七页，本课件共有49页5 5、固定化酵母细胞、固定化酵母细胞 以以恒定的速度缓慢地恒定的速度缓慢地将注射将注射器中的溶液器中的溶液滴滴加到配制好的加到配制好的CaClCaCl2 2溶液中，观察液滴在溶液中，观察液滴在CaClCaCl2 2溶液中溶液中形成凝胶珠的情形。将这些凝胶珠形成凝胶珠的情形。将这些凝胶珠在在CaClCaCl2 2溶液中溶液中浸泡浸泡30 min30 min左右。左右。第三十八页，本课件共有49页第三十九页，本课件共有49页 刚形成的凝胶珠应在刚形成的凝胶珠应在CaClCaCl2 2溶
22、液中浸溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。泡一段时间，以便形成稳定的结构。检验凝胶珠的质量是否合格，可以使检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法：用下列方法：一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。作成功。二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。胶珠是成功的。第四十页，本课件共有49页这一阶段成功与否呢？怎样评价？这
23、一阶段成功与否呢？怎样评价？观察凝胶珠的颜色和形状观察凝胶珠的颜色和形状:如果制作的凝胶珠如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度说明海藻酸钠的浓度偏低偏低，固定的，固定的酵母细胞数目酵母细胞数目较少较少；如果形成的凝；如果形成的凝胶珠胶珠不是圆形或椭圆形不是圆形或椭圆形，则说明海，则说明海藻酸钠的浓度偏藻酸钠的浓度偏高高，制作失败，需，制作失败，需要再作尝试。要再作尝试。第四十一页，本课件共有49页（二）用固定化细胞发酵（二）用固定化细胞发酵1 1、将固定好的酵母细胞、将固定好的酵母细胞(凝胶珠凝胶珠)用蒸馏水冲洗用蒸馏水冲洗2-32-3次。次。2 2、将将150
24、mL150mL质量分数为质量分数为10%10%的葡的葡萄糖溶液转移到萄糖溶液转移到200mL200mL的锥形瓶的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，中，再加入固定好的酵母细胞，置于置于2525下发酵下发酵24h24h。第四十二页，本课件共有49页第四十三页，本课件共有49页这一阶段成功与否呢？怎这一阶段成功与否呢？怎样评价？样评价？观察发酵的葡萄糖溶液；观察发酵的葡萄糖溶液；利用固定的酵母细胞发酵产生利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多气酒精，可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味。泡，同时会闻到酒味。第四十四页，本课件共有49页请思考课后练习请思考课后练习 P52P52第四十五页
25、，本课件共有49页类型优点不足直接使用酶催化效率高，低耗能、低污染等。对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。固定化酶酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用。一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能得到的。第四十六页，本课件共有49页固定化细胞成本低，操作更容易。固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降等。类型优点不足第四十七页，本课件共有49页练习练习:1、制备固定化酵母细胞的过程中错误的是、制备固定化酵母细胞的过程中错误的是（）A、取干酵母，加入蒸馏水，使其活化、取干酵母，加入蒸馏水，使其活化B、配制海藻酸钠时，加热用大火，直、配制海藻酸钠时，加热用大火，直到海藻酸钠溶化为止到海藻酸钠溶化为止C、将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室、将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化的酵母细胞温，加入已活化的酵母细胞D、将凝胶珠在、将凝胶珠在CaCl2 2溶液中浸泡溶液中浸泡30 min左右左右B第四十八页，本课件共有49页感谢大家观看第四十九页，本课件共有49页