酵母细胞的固定化(原创-上课用).pptx

课题3酵母细胞的固定化429572439gao一、课题背景请同学们阅读课题背景并思考：1、在应用中直接使用酶制剂缺点是什么？2、固定化酶技术优点是什么？3、固定化细胞优点是什么？①酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活②溶液中酶很难回收，不能再次利用，提高了生产成本③反应后酶会混在产物中，影响产品质量。催化效率高、低耗能、低污染。?酶制剂优点：?既能与反应物接触，又能与产物分离；?反复利用?成本低，操作容易；?对酶活性影响更小，可以催化一系列酶促反应，易回收一、基础知识（一）固定化酶的应用实例1.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例葡萄糖异构（1）高果糖浆的生产需要酶葡萄糖异构酶葡萄糖果糖再思考：果糖属于什么糖?果糖是一种：单糖单糖分子式：C6H12O6稳定性好、可以持续发挥作用（2）葡萄糖异构酶的优点：（3）直接使用酶的缺点：无法回收，造成浪费固定化酶技术（将酶固定在一种颗粒状载体上）（3）改进：（4）固定化酶反应柱示意图反应物（5）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品质。产物2、固定化酶利用化学或物理方法酶固定在不溶于水的载体上。?（1）固定化酶含义：（2）实例：利用固定化酶技术生产“高果糖浆”。（3）优点：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。?（4）固定化酶缺点：一种酶只能催化一种化学反应，不能催化一系列的酶促反应。（5）解决方案：固定化细胞技术固定化细胞反应柱示意图（二）固定化细胞技术（P50）利用化学或物理方法将细胞固定在一定空间内的技术。1.含义：2.操作示意图：反应物思考：1.固定化细胞含有一种酶还是多种酶？2.是否适用催化反应物是大分子的反应？多种酶。可以催化一系列的酶促反应固定化细胞不适用。因为大分子物质难以自由通过细胞膜进入细胞产物（二）固定化细胞技术（P50）3.优点：?成本低、操作容易；?对酶活性影响更小，可以催化一系列的酶促反应，易回收。?4.固定化细胞缺点：固定的细胞与反应物不易接近，可能导致反应效果下降；且不适用催化大分子反应。但固定化细胞技术相对较为完善。①包埋法②物理吸附法③化学结合法5.酶和细胞固定化方法5.酶和细胞固定化方法（图4-6）将酶（或细胞）包埋在细微网格里包埋法：用于固定化细胞。因为细胞体积大，难以被吸附或结合将酶（或细胞）相互结合，或将其结合到载体上。化学结合法用于固定化酶。因为酶分子很小，用包埋法酶容易从包埋材料中漏出物理吸附法将酶（或细胞）吸附在载体表面上〖思考1〗哪一种方法更容易？〖思考2〗哪一种方法对酶的活性影响更小？〖思考3〗固定化细胞固定一种酶还是多种酶？〖思考4〗将微生物的发酵过程变为连续的酶反应，应当固定酶还是细胞？〖思考5〗如果反应物是大分子，应当固定酶还是细胞？包埋法固定化细胞物理吸附法。多种酶固定化细胞固定化酶6.包埋法固定细胞√包埋法固定细胞：即将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中。√包埋时常用的载体包括：明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。海藻酸钠：一种天然多糖，是由海带中提取的天然多糖碳水化合物，可作为食用的食品添加剂，也可作为支架材料用于医学用途，其温和的溶胶凝胶过程、良好的生物相容性使其适于作为释放或包埋药物。二、实验操作（一）制备固定化酵母细胞（二）用固定化酵母细胞发酵（一）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。〖思考〗活化是指什么？在缺水状态下，微生物处于休眠状态。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。操作提示酵母细胞活化时体积会变大，活化前选择体积足够大的容器，避免酵母细胞的活化液溢出容器外。2、配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液：0.83gCaCl2＋150mL蒸馏水→200mL烧杯→溶解备用。不用自来水，防止自来水中各种离子影响实验结果〖思考〗为什么要用蒸馏水配制，而不用自来水？操作提示溶解物质要彻底。3、配制海藻酸钠溶液0.7g海藻酸钠＋10mL水→50mL烧杯→酒精灯小火加热（或间断加热），并不断搅拌，使之溶化→蒸馏水定容到10mL。防止海藻酸钠发生焦糊。〖思考〗为什么要用小火或间断加热，并不断搅拌？操作提示加热时要用小火，或者间断加热，并搅拌，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止4、海藻酸钠溶液和酵母细胞混合以免温度过高杀死酵母菌将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入以活化的酵母细胞，进行充分搅拌，再转移至注射器中〖思考〗为什么要将海藻酸钠冷却至室温？操作提示海藻酸钠溶液必须冷却至室温，搅拌要彻底充分，使两者混合均匀，以免影响实验结果的观察。（5）固定化酵母细胞以恒定的速度