酵母细胞固定化2

固定化酶技术
固定化细胞技术
固定化细胞
固定化酶技术
固定化细胞技术
固定化细胞
思考：
固定化细胞技术
固定化细胞比固定化酶更容易 对酶活性的影响更小 可以催化一系列反应，容易回收
如果反应物为大分子，由于大分子物质丌 能自由通过细胞膜，则用固定化酶技术更 好。
固定化细胞
2．固定化技术的方法（固定化酶和细胞）

〖思考5〗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，形成凝胶珠状颗粒。

2．固定化酵母细胞的发酵 （6）冲洗：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸 馏水冲洗2～3次。 （7）发酵：150mL10％葡萄糖＋固定 化酵母细胞→200mL锤形瓶→密封 →25℃发酵24h。

1．固定化酶的应用实例――生产高果糖浆 1、高果糖浆的生产原理：
葡萄糖 葡萄糖异构酶 果糖
2、如果直接使用葡萄糖异构酶会对生产产生哪些 影响？
直接使用葡萄糖异构酶，则酶会溶解 于葡萄糖溶液中，无法从糖浆中回收， 造成浪费。
葡萄糖
葡萄糖异构酶
果糖
葡萄糖异构酶固定：将葡萄糖异构酶固定 在颗粒状载体上，装入反应柱中。

在应用酶的生产中，人们遇到的实际问题有：
1）酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂非常敏感
2）溶液中的酶很难回收，提高生产成本
生产果汁 果泥 +果胶酶
3）反应后酶会混在产物中，影响产品质量
反应物： 果泥 +果胶酶
烧杯中物质： 果汁+果胶酶

怎样解决上述问题呢？
酵母细胞的固定化
学生活动
阅读教材49-50页，思考并回答以下问题： 1、用什么方法可以解决以上三个实际问题？ 2、如果直接使用葡萄糖异构酶会对生产过程产 生哪些影响？为什么生产高果糖浆要利用固定 化酶技术？ 3、根据图4-5，请你用简洁又准确的语言解释固 定化酶的反应柱原理。 4、固定化酶在生产实践中有哪些优点？ 5、将酶固定化的方法有哪些？ 6、固定化酶和固定化细胞的联系和区别？
4、如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该
化学连接法或物理吸附法
5、如果反应物是大分子物质，应该选用哪种方法？
固定对象
酶 化学结合法、 物理吸附法
细胞
适宜固定法
包埋法
特
点
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
〖思考1〗将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发 酵过程变为连续的酶反应，应当固定（酶、 细胞）；若将蛋白质变成氨基酸，应当固 定（酶、细胞）。
例8．固定化细胞技术不包括 A．包埋法 B．化学结合化 C．物理法 D．生物法
D
例5． 将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺 C 氧状态，下面加快的一项是 A．CO2的释放 B．丙酮酸的氧化 C．葡萄糖的利用 D．ATP的形成 例6．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 B
例7． 下列不是用于包埋法固定化细胞的载 D 体是 A．琼脂糖 B．醋酸纤维素 C．聚丙烯酰胺 D．聚乙烯树脂
本课题使用包埋法来固定酵母细胞。
包埋法： 将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔 性载体中。 3．固定细胞的材料： 固定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
实验操作

制备固定化酵母细胞
1、酵母细胞的活化 2、配制CaCl2溶液 3、配制海藻酸钠溶液 4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 5、固定化酵母细胞



〖思考6〗发酵过程中锥形瓶为什么要密封？ 酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。 〖思考7〗锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形 成的？ 酵母菌进行无氧呼吸产生的。 〖思考8〗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。


例1．下列有关固定化技术的叙述，正确的 是（ B ） 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2．关于固定化细胞的叙述，正确的是 C A．催化效率高，低耗能、低污染 B．对环境的条件非常敏感，容易失活 C．既能与反应物充分接触，又能与产物分离 D．成本低、操作简单，但反应效果可能很低
（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4〗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。
果糖
葡萄糖异构酶固定：将葡萄糖异构酶固定 在颗粒状载体上，装入反应柱中。
请你用简洁的语言来解释固定 化酶的反应柱装置、及原理。
高果糖浆的生产操作： 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。
1、可连续使用
2、降低生产成本
3、提高果糖的产量和质量
酶是由
合成的？
因此有人提议，能否将产生酶的活细胞 直接固定呢？

在应用酶的生产中，人们遇到的实际问题有：
1）酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂非常敏感
2）溶液中的酶很难回收，提高生产成本
生产果汁 果泥 +果胶酶
3）反应后酶会混在产物中，影响产品质量
反应物： 果泥 +果胶酶
烧杯中物质： 果汁+果胶酶

怎样解决上述问题呢？
酵母细胞的固定化
葡萄糖
葡萄糖异构酶
包埋法 化学结合法 物理吸附法
细胞多采用此方法固定
｝
酶更适合采用这两种方法固定
3.这三种方法的适用范围
化学连接法
物理吸附法
包埋法 包埋法 物理吸附法
1、从操作角度来考虑，哪一种方法更容易？
2、哪一种方法对酶的活性影响更小？
3、固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？ 一系列酶 选哪种方法？ 固定化细胞Leabharlann 用固定化酵母细胞发酵
二．实验操作
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。 〖思考3〗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。
例3．溶解海藻酸钠，最好采用 A 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 C 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