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1、课题课题3 3 酵母细胞的酵母细胞的固定化固定化张丹丹我我们们来来自自活活细细胞胞，我我们们都都是是有有机机物物，大大大大降降低低活活化化能能，催催化化反反应应不不含含糊糊，微微量量高高效效又又专专一一，生产应用前景广。生产应用前景广。酶深情的表白：酶深情的表白：酸碱高温太敏感，酸碱高温太敏感，一一不不小小心心就就失失活活，一次性，难回收，一次性，难回收，提提高高成成本本先先不不说说，悄悄混在产物中，悄悄混在产物中，影响品质是关键。影响品质是关键。酶制剂的闲言碎语：酶制剂的闲言碎语：固定化酶技术生产高果糖浆的图示：注意反应柱的各部分名称。你能说出反应柱的优点吗？反应柱能连续使用半年，大大降低了
2、生产成本，提高果糖的产量和质量。一、固定化酶的应用实例 固定化酶技术固定化酶技术 即将即将酶固定在一定空间内的技术（如固定在酶固定在一定空间内的技术（如固定在不溶于水的载体上）。不溶于水的载体上）。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）使酶既能与反应物接触反应物接触，又能与，又能与产物分离产物分离；（2 2）固定在载体上的）固定在载体上的酶可以被反复利用酶可以被反复利用。在生产实际中使用固定化酶技术有无不足?如有不足,怎么办?有有。一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实际中很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能进行，所以操作比较麻烦。利用物理物理或化学化学方法将细胞固
3、定在一定空间的技术。细胞中含有一系列酶，在细胞正常生命活动的过程中，通过代谢产生所需要的代谢产物。二、固定化细胞技术例举：果酒的制作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）包埋在细微网格里将酶（或细胞）包埋在细微网格里 将酶（或细胞）相互连接起来将酶（或细胞）相互连接起来将酶（或细胞）吸附在载体表面上将酶（或细胞）吸附在载体表面上包埋法化学结合法吸附法酶和细胞固定方法的选择酶和细胞固定方法的选择酶酶适合采用适合采用化学结合化学结合和和物理吸附法物理吸附法固定固定细胞细胞适合采用适合采用包埋法包埋法固定固定（1 1）方法）方法（2 2）原因）原因细胞细胞个个大大，酶酶分子很分
4、子很小小 个体大个体大的细胞的细胞难以被吸附或结合难以被吸附或结合而个而个小的酶小的酶容易从包埋的材料中容易从包埋的材料中漏出漏出（一）制备固定化酵母细胞三、实验操作1.酵母细胞的活化2.配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液3.配制海藻酸钠溶液4.海藻酸钠溶液与酵母细胞混合5.固定化酵母细胞（二）用固定化细胞发酵 1、将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2-3次。2、将150mL质量分数为10%的葡萄糖溶液转移到200mL的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于25下发酵24h。刚形成的凝胶珠应在刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，以溶液中浸泡一段时间，以便形成
5、稳定的结构。便形成稳定的结构。检验凝胶珠的质量是否合格检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法：，可以使用下列方法：1、用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果、用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。2、在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，、在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。也能表明制备的凝胶珠是成功的。四、实验结果分析与评价产生了很多气泡，会闻到酒味观察凝胶珠的颜色和形状:乳白、浅黄色，圆形或椭圆形乳白、浅黄色，圆形或椭圆
6、形观察发酵的葡萄糖溶液还有其他方法吗？1、什么是活化？酵母菌怎样活化？应注意什么？五、课后思考2、溶化海藻酸钠应当注意什么问题？3、为什么海藻酸钠溶液要冷却？1 1生产高果糖浆时葡萄糖溶液流过反应柱后，其中的葡萄糖生产高果糖浆时葡萄糖溶液流过反应柱后，其中的葡萄糖 全部全部转化为果糖，从下部流出。转化为果糖，从下部流出。2 2固定化酶反应柱可重复使用，极大地降低了生产成本固定化酶反应柱可重复使用，极大地降低了生产成本3 3在实际应用中，固定化酶更适合采用包埋法和化学结合法，而在实际应用中，固定化酶更适合采用包埋法和化学结合法，而固定化细胞多采用物理吸附法。固定化细胞多采用物理吸附法。4 4固定
7、化细胞操作容易，对酶活性的影响较小，且能催化一系列固定化细胞操作容易，对酶活性的影响较小，且能催化一系列的反应。的反应。5 5将干酵母细胞加入蒸馏水中的目的是溶解酵母细胞。将干酵母细胞加入蒸馏水中的目的是溶解酵母细胞。6 6用蒸馏水冲洗凝胶珠是为了洗去多余的海藻酸钠溶液用蒸馏水冲洗凝胶珠是为了洗去多余的海藻酸钠溶液7 7用固定化酵母细胞发酵时需要保持适宜的温度。用固定化酵母细胞发酵时需要保持适宜的温度。练习一：判断题类型类型优点优点不足不足直接使直接使用酶用酶催化效率高，低耗催化效率高，低耗能、低污染等。能、低污染等。对环境条件非常敏感，容易失活；溶对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难
8、回收，不能被再次利用，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。物中，可能影响产品质量。固定化固定化酶酶酶既能与反应物接酶既能与反应物接触，又能与产物分触，又能与产物分离，同时，固定在离，同时，固定在载体上的酶还可以载体上的酶还可以被反复利用。被反复利用。一种酶只能催化一种化学反应，而在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。一系列的酶促反应才能得到的。固定化固定化细胞细胞成本低，操作更容成本低，操作更容易。易。固定后的酶或细胞与反
9、应物不容易接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。近，可能导致反应效果下降等。练习二：小结1、关于酵母、关于酵母活化：活化：让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态本质：本质：加快新陈代谢；加快新陈代谢；方法：方法：加入适量的水。加入适量的水。2、关于海藻酸钠的溶化（、关于海藻酸钠的溶化（最重要的一环）酒精灯边加热边搅拌，直至完全溶化。加热时要用小酒精灯边加热边搅拌，直至完全溶化。加热时要用小火，或间断加热，反复几次，直到溶化为止火，或间断加热，反复几次，直到溶化为止应当注意的问题 海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。海藻
10、酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。如果制如果制作的凝胶珠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，固定的酵母细胞数目固定的酵母细胞数目较少较少；如果形成的凝胶珠；如果形成的凝胶珠不是圆形或不是圆形或椭圆形椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏，则说明海藻酸钠的浓度偏高高，制作失败，需要再，制作失败，需要再作尝试。作尝试。3、关于海藻酸钠与酵母的混合、关于海藻酸钠与酵母的混合 溶化的海藻酸钠冷却至室温，防止高温杀死酵母细胞，溶化的海藻酸钠冷却至室温，防止高温杀死酵母细胞，注意混合均匀，不要进入气泡注意混合均匀，不要进入气泡4、固定化细胞常用的载体：、固定化细胞常用的载体：不溶于水的多孔性载体不溶于水的多孔性载体常用的有：明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等