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清溪中学陈华毅 课题3酵母细胞的固定化 一 酶的应用 优点 催化效率高 低耗能 低污染 缺点 1 对环境条件敏感 易失活 2 难回收 不能再次利用 成本高 3 反应后 酶混在产物中 影响产品质量 如何解决 课题背景 固定化酶 将分离提纯后的酶固定到一定的载体上 使用时将被固定的酶投放到反应溶液中 催化反应结束后 又能将被固定的酶回收 这样的酶叫做固定化酶 水不溶性酶 固定化酶 水溶性酶 水不溶性载体 原理 基础知识 1 利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例 1 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 固定化酶的反应柱示意图 葡萄糖 反应柱 果糖 上端注入 下端流出 生产过程 3 固定化酶在生产实践中的优点 1 反应柱能连续使用半年 大大降低了生产成本 2 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 二 固定化细胞技术 1 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 相互连接起来 将酶 或细胞 吸附在载体表面上 包埋法 化学结合法 吸附法 酶和细胞的固定方法和特点 2 固定化酶和固定化细胞的联系与区别 联系 应用相同 都能催化某些反应 区别 1 固定化细胞技术操作容易 成本低 容易回收 2 固定化细胞技术对酶活性影响更小 3 固定化细胞固定的一系列酶 4 由于大分子难以通过细胞膜 因此固定化细胞的应用有一定的限制 3 固定化酶和固定化细胞常用的载体材料 明胶 琼脂糖 海藻酸钠 醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等 其共同的特点是不溶于水的多孔性载体 海藻酸钠 聚丙烯酰胺 发酵操作流程 酵母细胞的活化 配制CaCl2溶液 配制海藻酸钠溶液 将海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合 固定化酵母细胞 冲洗凝胶珠 酒精发酵 一 制备固定化酵母细胞 实验操作 二 用固定化酵母细胞发酵 实验操作 1 将固定化的酵母细胞 凝胶珠 用蒸馏水冲洗2到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摄氏度下发酵24h 利用固定化酵母细胞发酵产生酒精 可以看到产生了很多气泡 同时会闻到酒味 细胞的固定化要在严格的无菌条件下进行 反复使用固定化酵母细胞时 需要避免微生物的污染 在应用固定化酵母细胞进行酒精发酵时要注意控制好温度 保证缺氧的环境 并且发酵时间要稍长一些 增强实验效果 三者优点和不足 催化效率高 低耗能 低污染 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 酶既能与反应物接触 又能与反应物分离 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
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