课题3酵母细胞的固定化汇总

1、在食品、化工、轻纺、医药等领域大规模使用酶制剂，说在食品、化工、轻纺、医药等领域大规模使用酶制剂，说明酶制剂使用有很多优点，你能举出一些吗？明酶制剂使用有很多优点，你能举出一些吗？催化效率高、低能耗、低污染等。催化效率高、低能耗、低污染等。生产中直接使用酶存在哪些问题？生产中直接使用酶存在哪些问题？天然酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常天然酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，敏感，容易失活。容易失活。溶液中酶溶液中酶很难回收很难回收，不能再次利用，不能再次利用，提高了生产成本。提高了生产成本。反应后，反应后，酶会混在产物中酶会混在产物中，影响产品质量，难以在工业，影响产

2、品质量，难以在工业生产中广泛应用。生产中广泛应用。怎么办？怎么办？固定化酶技术固定化酶技术（一）固定化酶的应用实例（一）固定化酶的应用实例一、基础知识一、基础知识固定在载体上的酶可以被反固定在载体上的酶可以被反复利用。复利用。优点：优点：使酶既能与反应物接触，又使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；能与产物分离；在生产实际中使用固定化酶技术有无不足在生产实际中使用固定化酶技术有无不足? ?如有不如有不足足, ,怎么办怎么办? ?有；一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实有；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际中很多产物的形成都通过一系列的酶促反应一系列的酶促反应才才

3、能进行，所以操作比较麻烦。能进行，所以操作比较麻烦。可采用可采用固定化细胞技术固定化细胞技术（二）固定化酶技术和固定化细胞技术（二）固定化酶技术和固定化细胞技术1 1、概念：、概念：利用利用物理或化学方法物理或化学方法将将酶或细胞酶或细胞固定在一定空间的技术。固定在一定空间的技术。2 2、方法：、方法：包埋法包埋法将酶（或细胞）包埋在细微网格里将酶（或细胞）包埋在细微网格里化学结合法化学结合法将酶（或细胞）相互结合，或将其将酶（或细胞）相互结合，或将其结合到载体上结合到载体上。物理吸附法物理吸附法将酶（或细胞）吸附在载体表面上将酶（或细胞）吸附在载体表面上3 3、酶和细胞固定方法的选择、酶和细

4、胞固定方法的选择酶酶适合采用适合采用化学结合和物理吸附法化学结合和物理吸附法固定，固定，细胞细胞适合采用适合采用包包埋法埋法固定。固定。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而个小的酶容易从包埋的材料中漏出。4 4、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，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 。海藻酸钠海藻酸钠聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺思考：思考： 从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与固定

5、化细胞技从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与固定化细胞技术哪一种方法更容易？术哪一种方法更容易？哪一种方法对酶活性的影响更小？哪一种方法对酶活性的影响更小？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？如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种方法？哪种方法？如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？固定化细胞固定化细胞固定化细胞固定的是一系列酶固定化细胞固定的是一系列酶固定化细胞技术固定化细胞技术固定化酶技术固定化酶技术固定化细胞固定化细胞规律总结：规律

6、总结：固定化酶固定化酶酶的种类：酶的种类：适宜的温度，适宜的温度，PHPH值值固定化细胞固定化细胞一种一种所需条件：所需条件：酶的种类：酶的种类： 多种多种所需条件：所需条件：适宜的温度，适宜的温度，PHPH值，营养物质值，营养物质二、实验操作二、实验操作（一）制备固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞（1 1）酵母细胞的活化：）酵母细胞的活化：1g1g干酵母干酵母10mL10mL蒸馏水蒸馏水50mL50mL烧杯烧杯搅拌均匀搅拌均匀放放置置1h1h，使之活化。使之活化。在在缺水缺水状态下，微生物处于状态下，微生物处于休眠状态休眠状态。活化活化是指让处于休是指让处于休眠状态的微生物眠状态的微生物

7、重新恢复正常生活状态重新恢复正常生活状态的过程。的过程。酵母细胞酵母细胞活化时体积会变大活化时体积会变大，因此活化前应该选择体积足，因此活化前应该选择体积足够大的容器，以避免酵母细胞的活化液溢出容器外。够大的容器，以避免酵母细胞的活化液溢出容器外。2 2、配制物质的量浓度为、配制物质的量浓度为0.05mol/L0.05mol/L的的CaClCaCl2 2溶液：溶液：0.83gCaCl0.83gCaCl2 2150mL150mL蒸馏水蒸馏水200mL200mL烧杯烧杯溶解备用溶解备用思考为什么要用蒸馏水，而不用自来水？思考为什么要用蒸馏水，而不用自来水？防止自来水中各种离子影响实验结果防止自来水

8、中各种离子影响实验结果3 3、配制海藻酸钠溶液（、配制海藻酸钠溶液（最重要的环节最重要的环节）0.7g0.7g海藻酸钠海藻酸钠10mL10mL水水50mL50mL烧杯烧杯酒精灯加热，并不断酒精灯加热，并不断搅拌，使之溶化搅拌，使之溶化蒸馏水定容到蒸馏水定容到10mL10mL加热时要用加热时要用小火小火，或者，或者间断加热间断加热，并搅拌（，并搅拌（防止海藻酸钠防止海藻酸钠焦糊焦糊），反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。），反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。注：浓度要适宜注：浓度要适宜浓度浓度过高过高，将很，将很难形成凝胶珠难形成凝胶珠；浓度浓度过低过低，形成的凝胶珠所，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的

9、数目少包埋的酵母细胞的数目少。4 4、海藻酸钠溶液和酵母细胞混合、海藻酸钠溶液和酵母细胞混合将溶化好的海藻酸钠溶液将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温冷却至室温，加入以活化的酵母，加入以活化的酵母细胞，进行细胞，进行充分搅拌（充分搅拌（使两者混合均匀使两者混合均匀），再转移至注射，再转移至注射器中。器中。思考为什么要将海藻酸钠冷却至室温？思考为什么要将海藻酸钠冷却至室温？以免海藻酸钠温度过高杀死酵母菌。以免海藻酸钠温度过高杀死酵母菌。（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（恒定的速度缓慢（以便形成的凝胶珠呈均匀的圆形或椭以便形成的凝胶珠呈均匀的圆形或椭圆形圆形 ）的将注射器中的

10、溶液滴加的将注射器中的溶液滴加CaClCaCl2 2溶液中，将形成的溶液中，将形成的凝胶珠在凝胶珠在CaClCaCl2 2溶液中浸泡溶液中浸泡30min30min左右。左右。思考思考 CaClCaCl2 2溶液有什么作用？溶液有什么作用？使胶体聚沉，凝胶珠形成稳定的结构。使胶体聚沉，凝胶珠形成稳定的结构。若若凝胶珠颜色过浅凝胶珠颜色过浅，说明海藻酸钠的，说明海藻酸钠的浓度偏低浓度偏低；凝胶珠不凝胶珠不是圆形或椭圆形是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的，则说明海藻酸钠的浓度偏高浓度偏高。（二）用固定化酵母细胞发酵（二）用固定化酵母细胞发酵将固定化酵母细胞（凝胶珠）用将固定化酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水

11、冲洗蒸馏水冲洗2 23 3次次。将将150ml150ml质量分数为质量分数为1010的葡萄糖溶液转移至的葡萄糖溶液转移至200ml200ml的锥的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于2525下发酵下发酵24h24h。思考为什么要用蒸馏水冲洗凝胶珠？思考为什么要用蒸馏水冲洗凝胶珠？洗去凝胶珠表面多余的洗去凝胶珠表面多余的CaClCaCl2 2溶液。溶液。以免对实验造成影响。以免对实验造成影响。思考葡萄糖在这里有什么用？思考葡萄糖在这里有什么用？既可以既可以作为发酵底物作为发酵底物，也作为酵母菌细胞的，也作为酵母菌细胞的营养物质营养物质。思考在利用固定化酶或固

12、定化细胞进行工业生产的过思考在利用固定化酶或固定化细胞进行工业生产的过程中，需要无菌操作吗？程中，需要无菌操作吗？需要需要1 1、观察凝胶珠的颜色和形状、观察凝胶珠的颜色和形状三、结果分析与评价三、结果分析与评价2 2、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酒精，可以看到产生了很多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泡，同时会闻到酒味。气泡，同时会闻到酒味。用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶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；珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的

13、制作成功；在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也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。能表明制备的凝胶珠是成功的。例例1 1：下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，：下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，错误的是（错误的是（ ）A A从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小响小B B作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药C C尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用反

14、复使用D D将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaClCaCl2 2和和杂菌杂菌C C例例2:2:下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是( )( )A A固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显B B固定化酶的应用中，要控制好固定化酶的应用中，要控制好pHpH、温度和溶解氧、温度和溶解氧C C利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件营养条件D D利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为利

15、用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物反应底物A A例例3 3：右图：右图1 1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2 2是是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，列叙述正确利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，列叙述正确的是（的是（ ）A A、刚融化海藻酸钠应迅速与活化酵母混合制备混合液、刚融化海藻酸钠应迅速与活化酵母混合制备混合液B B、图、图1 1中中X X为为CaClCaCl2 2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠C C、图、图2 2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触分接触D D、