高中生物酶的研究与应用4.3酵母菌的固定化

课题3酵母细胞固定化第1页知识回顾：1、洗衣粉中添加________，能够更有效地去除顽渍。惯用酶制剂有_________________四类。2、影响酶活性原因有_______、________和_________。3、影响洗衣粉洗涤效果原因有_______。第2页在食品、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，你能举出一些例子吗？催化效率高、低能耗、低污染等。酶制剂使用有缺点吗？你能举出一些例子吗？第3页酶制剂存在缺点：

1、通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，轻易失活；

2、溶液中酶极难回收，不能被再次利用，提升了生产成本；

3、反应后会混在产物中，可能影响产品质量。第4页

假如你是工程技术人员，你怎样处理这个问题？第5页1、处理酶应用中存在问题方法是？2、这种方法优点是什么？3、什么是高果糖浆？使用它有何好处？4、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？5、了解高果糖浆生产过程。一、固定化酶应用实例第6页1、固定化酶技术。即将酶固定在一定空间内技术（如固定在不溶于水载体上）。2、固定化酶技术优点：（1）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；（2）固定在载体上酶能够被重复利用。第7页3、高果糖浆是果糖含量为42%左右糖浆。作为蔗糖替换品，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，对人健康有利。你能写出果糖分子式吗?它属于什么糖?第8页4、生产高果糖浆需要葡萄糖异构酶；其作用是将葡萄糖转化为果糖；这种酶稳定性好，可连续发挥作用。你能写出方程式吗?第9页5、固定化酶技术生产高果糖浆图示：注意反应柱各部分名称。你能说出反应柱优点吗？第10页生产流程含淀粉浆液α-淀粉酶糊精糖化酶葡萄糖葡萄糖异构酶葡萄糖异构化42%～45%转化结果糖果葡糖浆果糖和葡萄糖分离葡萄糖再次异构化重复屡次果糖含量70%～90%高果糖浆第11页反应柱能连续使用六个月，大大降低了生产成本，提升果糖产量和质量。优点：第12页练习：1、以下说法不正确是（）A、葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成是果糖B、从固定化酶反应柱下端流出是果糖C、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D、酶溶解于葡萄糖溶液，能够从糖浆中回收第13页2、研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途。如将从大肠杆菌得到磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，能够用来降解残留在土壤中有机磷农药，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜（）A、温度B、PHC、水分D、营养第14页酶：

优点：摧化效率高，低耗能低污染实际问题：对环境条件敏感，易失活；溶液中酶极难收回，不能被再次利用，提升了生产成本；应后酶混在产物中，如不去除，会影响产品品质构想：将酶固定在不容于水载体上固定化酶：优点：酶即能与反应物接触，又轻易与反应物分离，同时，还能够重复利用构想：酶是细胞合成，能否将合成酶细胞直接固定？固定化细胞：成本低，操作更轻易第15页2.将酶固定化方法将酶（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正当吸附法第16页

在生产实际中使用固定化酶技术有没有不足?如有不足,怎么办?有。一个酶只能催化一个化学反应，而在生产实际中很多产物形成都经过一系列酶促反应才能进行，所以操作比较麻烦。可采取固定化细胞技术。第17页二、固定化细胞技术1、概念：利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间技术。细胞中含有一系列酶，在细胞正常生命活动过程中，经过代谢产生所需要代谢产物。第18页酶和细胞固定方法选择①酶适合采取化学结合和物理吸附法固定②细胞适合采取包埋法固定（1）、方法（2）、原因①细胞个大，酶分子很小②个体大细胞难以被吸附或结合而个小酶轻易从包埋材料中漏出第19页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，轻易失活；溶液中酶极难回收，不能被再次利用，提升了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。固定化酶酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上酶还能够被重复利用。一个酶只能催化一个化学反应，而在生产实践中，很多产物形成都经过一系列酶促反应才能得到。固定化细胞成本低，操作更轻易。固定后酶或细胞与反应物不轻易靠近，可能造成反应效果下降等。第20页课堂讨论：

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个方法更轻易？哪一个方法对酶活性影响更小？2．固定化细胞固定是一个酶还是一系列酶？3．假如想将微生物发酵过程变成连续酶反应，应该选择哪种方法？4．假如反应物是大分子物质，选择哪种方法？固定化细胞技术固定化细胞固定是一系列酶固定化细胞技术固定化酶技术第21页3、固定化细胞惯用载体惯用不溶于水多孔性载体有哪些？明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等第22页巩固练习1、酶固定化技术与细胞固定化技术关系是A酶固定化技术是细胞固定化技术基础B细胞固定化技术是酶固定化技术基础C酶固定化技术与细胞固定化技术是同时发展起来D固定化细胞技术先于酶固定化技术第23页2、固定化细胞优点是()。A.能催化大分子物质水解B.可催化一系列化学反应C.与反应物易靠近D.有利于酶在细胞外发挥作用第24页3、酶固定方法不包含()。A.将酶吸附在固体表面上B．将酶相互连接起来C．将酶包埋在细微网格里D．将酶制成固体酶制剂，如加酶洗衣粉中酶第25页4、假如反应物是大分子物质，采取那种方法催化受限制()。A．直接使用酶B．使用化学方法结合酶C．使用固定化细胞D．使用物理吸附法固定酶第26页5、以下关于酶和细胞固定叙述不正确是()。A．酶分子很小，易采取包埋法B．酶分子很小，易采取化学结合或物理吸附法固定酶C．细胞个大，难被吸附或结合D．细胞易采取包埋法固定第27页6、

关于固定化酶叙述不正确是()。A．既能与反应物接触，又能与反应物分离B．固定在载体上酶可被重复利用C．可催化一系列反应D．酶活性和稳定性受到限制第28页7、固定化细胞对酶活性影响最小，根本原因是()。A．防止了细胞破碎、酶提取纯化过程B．固定化细胞在各种酶促反应中连续发挥作用C．促化反应结束后，能被吸收和重复利用D．细胞结构确保了各种酶在细胞内化学反应中有效发挥作用第29页8、固定化酶技术常采取A包埋法B化学结合和物理吸附法C活化法D微囊化法第30页9、细胞固定化技术与酶固定化技术相比，所具备特点是A成本更低、操作更轻易、不能连续性生产B成本更高、操作更难、不能连续性生产C成本更低、操作更轻易、能连续性生产D成本更低、操作更难、能连续性生产第31页三、试验操作（一）制备固定化酵母细胞阅读P50~51思索以下问题：（1）制备过程包含哪几个步骤？（2）你认为哪个步骤操作是最主要一环？（3）各步骤应该分别注意什么问题？第32页1、酵母细胞活化思索：关于酵母菌你有哪些知识？什么是活化？怎样活化？应注意什么？第33页第34页活化：让处于休眠状态微生物重新恢复正常生活状态；本质：加紧新陈代谢；方法：加入适量水。你能说出理由吗？第35页取1g干酵母，放入50ml小烧杯中，加入蒸馏水10ml，用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均匀，成糊状，放置1h左右使其活化第36页思索：

你认为酵母活化操作有哪些注意事项？1、所用容器要大一些；2、要确保酵母菌活性；3、物种要单一；4、注意水用量。第37页2、配制物质量浓度为0.05mol/LCaCl2溶液称取无水Cacl20.83g。放入200mL烧杯中，加入150mL蒸馏水，使其充分溶解，待用。第38页3、配制海藻酸钠溶液第39页操作：称取0.7g海藻酸钠，放入50mL小烧杯中.加人10mL水，用酒精灯加热，边加热边搅拌，将海藻酸钠调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏水定容至10mL。注意，加热时要用小火，或者间断加热，重复几次，直到海藻酸钠溶化为止第40页

加热使海藻酸钠溶化是操作中最主要一环，包括到试验成败，一定要按照教材提醒进行操作。海藻酸钠浓度包括到固定化细胞质量。假如海藻酸钠浓度过高，将极难形成凝胶珠；假如浓度过低，形成凝胶珠所包埋酵母细胞数目少，影响试验效果。应该注意什么问题？第41页4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合

将溶化好海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化醉母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。为何海藻酸钠溶液要冷却？第42页第43页5、固定化酵母细胞

以恒定速度迟缓地将注射器中溶液滴加到配制好Cacl2溶液中，观察液滴在Cacl2溶液中形成凝胶珠情形。将这些凝胶珠在Cacl2溶液中浸泡30min左右。你知道还有什么地方能够用到氯化钙？第44页第45页

刚形成凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，方便形成稳定结构。检验凝胶珠质量是否合格，能够使用以下方法：一是用镊子夹起一个凝胶珠放在试验桌上用手挤压，假如凝胶珠不轻易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠制作成功。二是在试验桌上用力摔打凝胶珠，假如凝胶珠很轻易弹起，也能表明制备凝胶珠是成功。第46页这一阶段成功是否呢？怎样评价？观察凝胶珠颜色和形状:假如制作凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠浓度偏低，固定酵母细胞数目较少；假如形成凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。第47页（二）用固定化细胞发酵1、将固定好酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2-3次。2、将150mL质量分数为10%葡萄糖溶液转移到200mL锥形瓶中，再加入固定好酵母细胞，置于25℃下发酵24h。第48页第49页这一阶段成功是否呢？怎样评价？观察发酵葡萄糖溶液；利用固定酵母细胞发酵产生酒精，能够看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味。还有其它方法吗？第50页请思索课后练习

P52第51页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，轻易失活；溶液中酶极难回收，不能被再次利用，提升了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。固定化酶酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上酶还能够被重复利用。一个酶只能催化一个化学反应，而在生产实践中，很多产物形成都经过一系列酶促反应才能得到。第52页固定化细胞成本低，操作更轻易。固定后酶或细胞与反应物不轻易靠近，可能造成反应效果下降等。类型优点不足第5