酵母细胞的固定化 省赛获奖

酵母细胞的固定化03专题4思考：通过阅读课题背景，你有何体会？直接使用酶：优点：催化效率高，低耗能，低污染实际问题：对环境条件敏感，易失活；溶液中的酶很难收回，不能被再次利用，提高了生产成本，反应后酶混在产物中，如不去除，会影响产品的品质

固定化酶：优点：酶即能与反应物接触，又容易与反应物分离，同时，还可以反复利用，实际问题：一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能完成的

设想：将酶固定在不容于水的载体上

固定化细胞：成本低，操作更容易设想：酶是细胞合成的，能否将合成酶的细胞直接固定？课题目标1．说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。2．尝试制备固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。1、什么是高果糖浆？使用它有何好处？2、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？3、了解高果糖浆生产过程。4、这种方法的优点是什么？活动一、仔细阅读课本、固定化酶的应用实例

高果糖浆是果糖含量为42%左右的糖浆。作为蔗糖的替代品，高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病，对人的健康有利。1、什么是高果糖浆？使用它有何好处？2、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？葡萄糖异构酶果糖葡萄糖这种酶稳定性好，可持续发挥作用将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上，装入反应柱中。从反应柱上端注入葡萄糖溶液，从下端流出果糖溶液，一个反应柱可连续使用半年，大大降低了生产成本，提高果糖的产量和质量。固定化酶的反应柱示意图3、高果糖浆的生产操作：4、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上）。固定化酶技术的优点：（1）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；（2）固定在载体上的酶可以被反复利用。活动二、阅读课文，试说明固定化酶技术与固定化细胞技术的方法有哪些？比较二者的特点。1.将酶或细胞固定化的方法包埋法将酶（或细胞）包埋在细微网格里化学结合法将酶（或细胞）相互连接起来吸附法将酶（或细胞）吸附在载体表面上【比较】酶和细胞的固定方法和特点固定对象酶细胞适宜固定法特点化学结合法、物理吸附法包埋法体积小，固定一种酶。包埋法容易丢失体积大，固定一系列酶。难以化学结合和吸附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；课堂讨论：1．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？哪一种方法对酶活性的影响更小？2．固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？3．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？4．如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？固定化细胞技术固定化细胞固定的是一系列酶固定化细胞技术固定化酶技术常用固定化细胞的载体材料：固定化细胞时应当选用不溶于水的多孔性载体材料，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等总结：实验设计

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请写出酵母细胞固定化的实验流程图？活动三、观察实验操作，制备固定化酵母细胞的操作可以分为哪几步？应该注意哪些问题？1.制备固定化酵母细胞（1）酵母细胞的活化：1g干酵母＋10mL蒸馏水→50mL烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。实验设计〖思考1〗活化是指什么？活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。（2）配制CaCl2溶液：

0.83gCaCl2＋150mL蒸馏水→200mL烧杯→溶解备用。（3）配制海藻酸钠溶液：0.7g海藻酸＋10mL水→50mL烧杯→酒精灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化→蒸馏水定容到10mL。〖思考2〗微火加热并不断搅拌的目的是什么？防止海藻酸钠焦糊。(4)海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化酵母细胞液，搅拌后吸入到注射器中。〖思考3〗为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？防止高温杀死酵母细胞。（5）固定化酵母细胞：以恒定速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中浸泡30min左右，形成稳定的凝胶珠状颗粒。（二）．固定化酵母细胞的发酵1、冲洗：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗2～3次。2、发酵：150mL10％葡萄糖＋固定化酵母细胞→200mL锥形瓶→密封→25℃发酵24h。3、结果分析与评价

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；

如果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。

（1）如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，则说明什么？（2）如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明什么？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。（4）当观察到哪些现象时，可说明实验获得成功？为什么？

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裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。

二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。（3）检验凝胶珠的质量是否合格的方法：（5）在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？需要在严格的无菌条件下进行总结：直接使用酶、固定化酶和固定化细胞区别类型优点不足直接

使用酶

固定

化酶

固定化

细胞

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。类型优点不足固定

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。类型优点不足固定化细胞

成本低，操作更容易。固定后的细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降等。例1．下列有关固定化技术的叙述，正确的是（）A.固定化酶只是在细胞内才能发挥作用B.固定化酶能提高酶的利用率C.酶的固定是酶分离纯化的常用方法D.固定化酶的固定化方式就是吸附在

固体表面上。√例3.溶解海藻酸钠，最好采用______加热的方法A.小火间断B.小火持续C.大火间断D.大火持续√例4.关于酵母菌的叙述，正确的是A.酵母菌在营养物质充足时、环境适宜

时，依靠有性生殖进行繁殖B.酵母菌的代谢类型时异养厌氧型C.酵母菌的生物膜系统包括细胞膜、核

膜、各种的细胞器膜等膜D.用酵母菌酿酒时，应先密封后通气√例5．固定化酶的优点是A．有利于增加酶的活性B．有利于产物的纯化C．有利于提高反应速度D．有利于酶发挥作用√例6．下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是A．琼脂糖B．醋酸纤维素C．聚丙烯酰