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1、葡萄美酒夜光杯，葡萄美酒夜光杯，课题课题3 3 酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化欲饮琵琶马上催。欲饮琵琶马上催。醉卧沙场君莫笑，醉卧沙场君莫笑，古来征战几人回。古来征战几人回。第1页/共21页酵母菌发酵：酶C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量（酒精）优点：催化效率高，低耗能，低污染缺点：1.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，不能被再次利用，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。酶怎么解决呢？怎么解决呢？第2页/共21页 阅读阅读P49P49高果糖浆的生产实例，并思考：高果糖浆的生产实例，并思考：1、生产高果糖浆需要
2、什么酶？其作用是什么？2、酶应用中存在的问题是什么？解决方法是什么？3、这种方法的优点是什么？缺点是什么？第3页/共21页一、固定化酶技术一、固定化酶技术实例：生产高果糖浆高果糖浆是一种以玉米为原料加工制成的营高果糖浆是一种以玉米为原料加工制成的营养性糖浆，其养性糖浆，其果糖果糖含量为含量为42%42%左右。高果糖左右。高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病，对人类的健康更有益。和心血管病，对人类的健康更有益。知识百科知识百科葡萄糖果糖葡萄糖异构酶将葡萄糖异构酶固定在不溶于水的颗粒状载体上第4页/共21页你能说出反应柱的优点吗？1.使酶既能
3、与反应物接触，又能与产物分离；2.固定在载体上的酶可以被反复利用。一、固定化酶技术一、固定化酶技术实例：生产高果糖浆一种酶只能催化一种化学反应。缺点：第5页/共21页在生产实际中很多产物的形成是通过一系列的酶促反应在生产实际中很多产物的形成是通过一系列的酶促反应才能进行才能进行,如果用固定化酶技术操作比较麻烦，可采用如果用固定化酶技术操作比较麻烦，可采用二、固定化细胞技术二、固定化细胞技术制备固定化酵母细胞固定化固定化固定化细胞技术固定化技术：物理吸附法化学结合法包埋法固定化酶固定化细胞第6页/共21页1 1 1 1、固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？、固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶
4、？、固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？、固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？固定的是固定的是固定的是固定的是一系列酶一系列酶2 2 2 2、如果想把微生物发酵过程变成连续的酶促反应，应该选、如果想把微生物发酵过程变成连续的酶促反应，应该选、如果想把微生物发酵过程变成连续的酶促反应，应该选、如果想把微生物发酵过程变成连续的酶促反应，应该选择哪中技术？择哪中技术？择哪中技术？择哪中技术？3 3 3 3、如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种技术？、如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种技术？、如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种技术？、如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种技术？固定化酶技
5、术；因为位于细胞内的酶与反应物接触不充分，催化作固定化酶技术；因为位于细胞内的酶与反应物接触不充分，催化作用受到限制用受到限制辨一辨：辨一辨：辨一辨：辨一辨：7固定化细胞的优点：固定化细胞技术成本更低，操作更容易，可以催化一系列的化学反应缺点：减少了酶跟外界的接触面积第7页/共21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实验过程实验过程阅读P50，51页制备固定化酵母细胞的过程，并思考：1酵母细胞的活化思考讨论：什么叫酵母细胞的活化？2配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液3配制海藻酸钠溶液思考讨论：加热海藻酸钠时有哪些注意事项？海藻酸钠溶液的浓
6、度对凝胶柱的形成可能有哪些影响？4海藻酸钠溶液与酵母细胞混合思考讨论:将海藻酸钠与酵母细胞混合时要注意什么？原因是什么？5固定化酵母细胞思考讨论：CaCl2有什么作用？为什么要让凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右？你认为影响实验成败的关键是哪一步？第8页/共21页1酵母细胞的活化2配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液议一议：什么叫酵母细胞的活化？活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态，一般是将干酵母放在蒸馏水中进行活化。（一）制备固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞第9页/共21页议一议：加热海藻酸钠时有哪些注意事项？海藻酸钠的浓度对凝胶珠的形成可能有哪
7、些影响？3.配制海藻酸钠溶液：答：加热时要用小火，或者间断加热，并且边加热边搅拌如果海藻酸钠浓度过高，将很难形如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目太少，影响实埋的酵母细胞的数目太少，影响实验效果。验效果。第10页/共21页议一议：将海藻酸钠与酵母细胞混合时要注意什么？原因是什么？4.海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：答：必须将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温才能与已活化的酵母细胞进行混合。因为高温会杀死酵母细胞第11页/共21页议一议：CaCl2溶液有什么作用？为什么要让凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左
8、右？125.固定化酵母细胞：答：CaCl2溶液使胶体聚沉让凝胶珠形成稳定的结构第12页/共21页1 1、观察凝胶珠的颜色和形状、观察凝胶珠的颜色和形状（1）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；（2）如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。评价制备的凝胶珠是否合格评价制备的凝胶珠是否合格13浅黄色浅黄色第13页/共21页2、挤压法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裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。3、摔打法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
9、成功的。你认为影响实验成败的关键步骤是哪一步？答：配制海藻酸钠溶液第14页/共21页（二）（二）用固定化酵母细胞发酵用固定化酵母细胞发酵利用固定的酵母细胞发酵24h后，会有什么实验现象？采用哪种化学试剂检测有无酒精的生成？有无CO2CO2的生成？15三、实验操作冲洗发酵将海藻酸钠溶液用蒸馏水冲洗，目的是什么？洗去CaCl2和杂菌有气泡，有酒味有气泡，有酒味橙色的重铬酸钾，橙色的重铬酸钾，灰绿色灰绿色澄清石灰水澄清石灰水第15页/共21页类型类型优点优点不足不足直接直接使用使用酶酶催化效率高，低耗能、催化效率高，低耗能、低污染等低污染等对环境条件非常敏感，对环境条件非常敏感，容易失活；容易失活；
10、溶液中的酶溶液中的酶很难回收很难回收，不能被再次，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能会混在产物中，可能影响产品质量影响产品质量固定固定化酶化酶酶既酶既能能与反应物与反应物接触接触，又又能能与产物与产物分离分离，同，同时，固定在载体上的时，固定在载体上的酶还酶还可以被反复利用可以被反复利用一种酶只能催化一种化学反应，而一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，在生产实践中，很多产物的形成都很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能得到的通过一系列的酶促反应才能得到的固定固定化细化细胞胞成本低、操作容易、成本低、操作容易、对酶活性的影响更小、对
11、酶活性的影响更小、可以催化一系列的反可以催化一系列的反应、容易回收应、容易回收固定后的酶或细胞与反应物固定后的酶或细胞与反应物不容易不容易接近，接近，可能导致可能导致反应效果下降反应效果下降由于由于大分子物质难以自由通过细胞膜，大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞的因此固定化细胞的应用也受到限制应用也受到限制 酶制剂、固定化酶和固定化细胞催化的对比酶制剂、固定化酶和固定化细胞催化的对比16第16页/共21页1.1.1.1.结合专题结合专题结合专题结合专题2 2 2 2的无菌操作技术，想一想如果要求制作反的无菌操作技术，想一想如果要求制作反的无菌操作技术，想一想如果要求制作反的无菌操作技
12、术，想一想如果要求制作反复使用的固定化酵母细胞，应该在实验过程中注意那复使用的固定化酵母细胞，应该在实验过程中注意那复使用的固定化酵母细胞，应该在实验过程中注意那复使用的固定化酵母细胞，应该在实验过程中注意那些问题？些问题？些问题？些问题？海藻酸钠溶液、海藻酸钠溶液、CaClCaCl2 2溶液和各种操作器具都要灭菌；溶液和各种操作器具都要灭菌；实验过程进行无菌操作。实验过程进行无菌操作。四、课题延伸四、课题延伸 2.2.2.2.试一试：试一试：试一试：试一试：请你请你结合专题结合专题结合专题结合专题1 1 1 1中的课题中的课题中的课题中的课题1 1 1 1，尝试利用固定尝试利用固定化细胞发酵
13、制作果酒和果醋，并观察能否连续生产。化细胞发酵制作果酒和果醋，并观察能否连续生产。17第17页/共21页练习:1、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B、配制海藻酸钠时，加热用大火，直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温，加入已活化的 酵母细胞D、将凝胶珠在CaCl2 2溶液中浸泡30 min左右B2 2、下列关于酶和细胞的固定叙述不正确的是、下列关于酶和细胞的固定叙述不正确的是()()。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，易采用化学结合或物理吸附法固定的酶酶分子很小，易采用化学结合或物理吸附法固定的酶
14、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18页/共21页3.下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：酵母细胞的活化配制CaCl2溶液一配制海藻酸钠溶液海藻酸钠溶液与酵母细胞混合固定化酵母细胞(1)在_状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复_ _ 状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时_。(2)影响实验成败的关键步骤是_。(3)如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠中所包埋的酵母细胞数目_。(4)观察形成的凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明_；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明_。(5)固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是_。(6)该实验中CaCl2溶液的作用是_。缺水正常的生活体积会增大配制海藻酸钠溶液少固定化酵母细胞数目较少海藻酸钠浓度偏高，制作失败细胞个体大，不易从包埋材料中漏出使胶体聚沉第19页/共21页谢谢大家第20页/共21页感谢您的观看。第21页/共21页