酵母细胞的固定化
酵母细胞的固定化
酵母细胞的固定化课题5 酵母细胞的固定化1. 游离酶、固定化酶和固定化细胞的⽐较(1) 物理吸附法(吸附法)是将酶吸附在载体表⾯的⼀种固定⽅法。
特点是⼯艺简便且条件温和，应⽤⼴泛。
实质是利⽤酶与载体之间的范德华⼒实现吸附。
(2) 化学结合法(交联法)是利⽤酶与载体之间形成的共价键将酶进⾏固定的。
2. 酵母细胞的固定化（1）活化: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。
（2）⽤蒸馏⽔配制CaCl溶液,⽽不⽤⾃来⽔。
原因是防⽌⾃来⽔中各种2离⼦影响实验结果。
溶液的作⽤：使胶体聚沉，凝胶珠形成稳定的结构。
（3）CaCl2（4）海藻酸钠的作⽤：包埋细胞。
溶液中浸泡⼀段时间，以便形成稳定的结（5）刚形成的凝胶珠应在CaCl2构。
（6）检验凝胶珠的质量是否合格，可以使⽤下列⽅法。
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。
（7）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。
3. ⽤固定化酵母细胞发酵（1）配制麦芽汁或葡萄糖溶液:注意浓度适宜，过⾼会造成固定的酵母细胞失⽔，甚⾄死亡。
（2）葡萄糖的作⽤：既可以作为发酵底物，也作为酵母菌细胞的营养物质。
（3）固定化酵母凝胶珠的处理:固定好的凝胶珠从氯化钙溶液取出后要⽤蒸馏⽔冲洗2~3次。
洗去氯化钙溶液的⽬的是防⽌凝胶珠硬度过⼤，影响通透性。
（4）发酵:开始时凝胶珠沉在发酵液的底部，⼀段时间后慢慢上浮且有⽓泡产⽣，发酵液有酒味。
思考：1.发酵过程中锥形瓶为什么要密封？2.锥形瓶中的⽓泡和酒精是怎么形成的？3.发酵时为什么要将温度控制在25℃？例题：为了探究啤酒酵母固定化的最佳条件，科研⼈员研究了氯化钙浓度对固定化酵母发酵性能的影响，结果如下图所⽰。
酵母菌细胞的固定化技术
浓度太低：固定的酵母菌太少
第四步：将海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合
① 过程 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 ②注意事项 为什么要冷却至室温？
防止高温杀死酵母菌。恒定的速度缓慢的将注射器中的溶液滴加到配制好的 CaCl2溶液中，浸泡30min左右。 ②注意事项 为什么要浸泡30分钟？
③注意事项 溶解物质要彻底，勿用自来水溶解，以防自来水中各种离 子影响实验结果
第三步：配制海藻酸钠溶液
① 过程 称取0.2g海藻酸钠，放入40ml蒸馏水，用酒精灯小火间 断加热至完全溶化。 ②注意事项 为什么要小火间断加热？
防止海藻酸钠焦糊。 为什么说该步骤是实验成败的关键步骤？
浓度太高：得不到规则的凝胶珠
酵母菌细胞的固定化技术
一、基本步骤：
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
第一步：酵母细胞的活化
加水 活化
由于缺水，酵母处于 休眠状态
活化的干酵母
第二步：配制0.05mol/L的CaCl2
① 过程 称取无水CaCl2 0.83g，放入200ml的烧杯中，加入150ml 的蒸馏水，使其充分溶解，待用 ② 目的 使胶体聚沉
以便凝胶珠形成稳定的结构
球形或椭 球形，浅 黄色
二、用固定化酵母发酵
1.将固定好的酵母细胞（凝胶珠）用_蒸__馏__水__冲洗2~3次。
2.发酵时的温度就为__2_5_℃___，时间_2_4_h____（底物为葡 萄糖） 3.将凝胶珠加入用于发酵的葡萄糖溶液后会发现有_气__泡___ 产生，同时有_酒__精__味散发。
酵母细胞的固定化
酵母细胞的固定化一、固定化酶与固定化细胞及应用实例1、固定化酶（1）含义：将酶固定在不溶于水的载体上。
（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）缺点：一种酶只能催化一种化学反应，而在实际生产中，很多产物的形成是通过一系列的酶促反应才能得到。
（5）应用实例：生产高果糖浆①原料：葡萄糖②原理：葡萄糖果糖③生产过程及示意图：a.反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本。
b.提高了果糖的产量和品质。
2、固定化细胞（1）含义：将细胞固定在一定空间内的技术。
（2）优点：成本低、操作容易、对酶活性的影响更小、可以催化一系列的反应、容易回收（3）缺点：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，由于大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞的应用也受到限制。
二、固定化酶或固定化细胞技术的常用方法1、固定化酶或固定化细胞：指利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。
2、方法：①物理吸附法 ：将酶（或细胞）吸附在载体表面上②包埋法：将酶（或细胞）包埋在细微网格里③化学结合法：将酶（或细胞）相互结合，或将其结合到载体上。
葡萄糖异构酶三、固定化酵母细胞的制备与发酵（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。
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3、配制海藻酸钠溶液0.7g海藻酸钠＋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。
注：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，再转移至注射器中注：1、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。
邳州市第二中学高二生物导学案：酵母细胞的固定化
酵母细胞的固定化【重难点突破】一、如何理解固定化酶的作用和原理？1．酶的催化活性依赖于酶的空间结构及活性中心。
所以在固定化要选择适当条件，力图不使其活性中心的基团受到影响。
2．酶固定化的方法很多，目前采用的固定化技术大致可分为三类：载体结合法(包括共价键结合法、离子结合法、物理吸附法)、交联法和包埋法。
上述几种方法也可并用，称为混合法。
(1)载体结合法：利用共价键、离子键和物理吸附法把酶固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃和离子交换树脂等载体的固定化处。
(2)交联法：交联法是利用双功能试剂的作用，在酶分子之间发生交联，凝集成网状结构而制成的固定化酶。
酶蛋白中的游离基团(如氨基、巯基等)可参与交联反应。
(3)包埋法：包埋法是将酶包埋在聚合物凝胶的微细网络中或被半透性的聚合物膜所包围，使酶分子不能从凝胶的网络中或膜中漏出，而小分子的底物和产物则可以自由通过凝胶网格和半透膜。
3．固定化酶应用实例将葡萄糖异化酶固定在果颗状载体上→放入底部有许多小孔的反应柱(酶颗粒不能通过，反应液能通过)→葡萄糖溶液从反应柱上端注入→流经反应柱→与葡萄糖异构酶接触→果糖从反应柱下端流出。
4.对固定化酶的理解：可以使反应过程管道化、自动化，产物易从反应液中回收；酶的稳定性有所改进；酶的使用效率提高。
【典题演示1】1. (2010苏南四市一模)固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。
科研人员用海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，以研究固定化酶的相关性质和最佳固定条件。
酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量。
下图甲、乙、丙为部分研究结果。
下列有关叙述中，错误的是A．由甲图可知，固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强B．由乙图可知，浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好C．由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用3次，之后若继续使用则酶活力明显下降D．固定化酶的酶活力较高，主要原因是增加了酶与底物的接触面积【答案】D【解析】正确掌握固定酶的特性和识别图形是突破口。
酵母细胞固定化技术
解析例题
• 1．关于酵母细胞活化的说法，不正确的是 A ______ • A．酵母细胞活化就是由无氧呼吸变成有氧 呼吸 • B．活化就是让处于休眠状态的细胞恢复生 活状态 • C．酵母细胞活化所需要的时间较短
• D．酵母细胞活化后体积增大
2.对配制海藻酸钠溶液的叙述不准确的是
C ______
A．加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要
如何通过凝胶珠的特点来判断细胞固定化是否成功？ （一）观察凝胶珠的颜色和形状 如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说 明 ； 如果形成的凝胶珠 海藻酸钠浓度过低，固定的酵母细胞过少 不是圆形或椭圆形，则说明 ，制作失败， 海藻酸钠浓度过高 需要再作尝试。 （二）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 ，同时会闻到 。
酵母细胞的细胞的固定化技术
等级要求
B
温故知新
• 固定化酶和固定化细胞是利用 物理 或 化学 方 法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包 括 吸附法、 交联法和 包埋 法。一般来说，酶更适 合采用 吸附法 和 交联 法固定，而细胞多采用 法固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小； 包埋剂 容易从 中漏出。 • 包埋法固定化细胞即将微生物细胞 整个 包埋在 不溶于水的 载体 中。常用的载体 有 琼脂 、 海藻酸钠 、 角叉菜胶 、 明胶 和 醋酸纤维素 等。 • 酵母菌是（单 ）细胞（ 真核）生物，代谢形式为 （异氧兼性厌氧型 ）。
气泡 酒味
知识小结 一、固定化酵母细胞的流程
蒸馏水 酵母细胞的活化（将休眠的酵母细胞加入 中） ↓ 配制CaCl2溶液（作用： 使胶体聚沉 ） ↓ 配制海藻酸钠（钙）溶液 （注意点：①浓度高时， 凝胶珠不能成形 ；浓度低 固定化酵母细胞过少 时， ，影响实验效果。②小火或间断加热，避免焦糊。） ↓ 海藻酸钠与酵母菌混合（注意点： 海藻酸钠冷却后再与酵母菌混合 。） ↓ 固定化酵母细胞 二、注意点 1．固定化细胞要在严格的无菌 条件下进行。 2．反复使用固定化酵母细胞时，需要避免 微生物的污染 。
酵母细胞的固定化
酵母细胞的固定化什么是酵母细胞的固定化？酵母细胞的固定化是通过某些物理或化学方式将酵母细胞固定在载体上，从而形成固定化酵母细胞。
固定化酵母细胞具有较高的代谢活性和稳定性，适合应用于许多生产和环境保护领域。
固定化酵母细胞可通过吸附、包埋、凝胶化和共价交联等方式实现。
其中，共价交联是一种常见的方法，它使用化学物质使酵母细胞与载体形成共价键，从而增强稳定性和代谢活性。
固定化酵母细胞的应用食品加工酵母细胞是食品加工中广泛使用的微生物。
固定化酵母细胞可被应用于发酵、浸泡和食品增味等过程中，从而提高产品的质量和产量。
饲料添加剂固定化酵母细胞在饲料添加剂中也有广泛应用。
它可以增加畜禽的生长速度、增强抵抗力和改善肠道菌群，从而提高养殖生产效益。
生物医药固定化酵母细胞在生物医药领域中也有广泛应用。
它可以用于生产酵母蛋白、生物柴油、医药中间体等，从而为生产提供更高效的代谢平台。
环境保护固定化酵母细胞对环境压力的响应较强，可以用于处理废水中的有机污染物等。
通过将酵母细胞固定在载体上并将其与废水接触，可以使其代谢这些有机物质并将它们降解。
固定化酵母细胞的优势和劣势优势1.增强代谢活性和稳定性。
2.操作方便，可以重复使用。
3.保护环境和减少废弃物产生。
劣势1.成本较高。
2.可能出现酵母细胞和载体之间的界面问题。
3.缺乏对特定应用的优化。
固定化酵母细胞具有极高的应用价值，在不同领域中都有广泛的应用。
鉴于优势和劣势的影响因素，我们可以尝试优化不同的固定化方法，为实现性价比更高的酵母细胞固定化方案做出有效的基础研究工作。
酵母细胞的固定化【19页】
（5）固定化酵母细胞
① 过程
以恒定的速度缓慢的将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2 溶液中，将形成的凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右
②注意事项
A、可利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠，用作对照
B、海藻酸钠胶体在CaCl2这种电解质的作用下，发生聚 沉，形成凝胶珠，需稳定30min左右
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课题成果评价
（一）观察凝胶珠的颜色和形状 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。 （二）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气 泡，同时会闻到酒味
次，直到海藻酸钠溶化为止
➢ 海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。如果海 藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过 低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少
4、海藻酸钠溶液和酵母细胞混合 ① 过程 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
②注意事项 A、溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，否则 会因温度过高杀死酵母菌 B、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
（一）固定化酶
固定化酶是指限制或固定于特定空间位置的酶，具体来说， 是指经物理或化学方法处理，使酶变成不易随水流失即运动 受到限制，而又能发挥催化作用的酶制剂
（二）固定化细胞
被限制或定位于特定空间位置的细胞称为固定化细胞
（三）酶和细胞固定化方法
1、物理吸附法 2、化学结合法 3、包埋法
酶 细胞
原
D 微囊化法
3、海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要 经过加热促进其溶解，采用的最好加热方 法是
酵母细胞的固定化技术
酵母细胞的固定化技术学习目标：1.简述固定化酶、固定化细胞的应用、原理和意义；2.说出制备固定化酶、固定化细胞的一般方法；3.尝试用包埋法制备固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行发酵。
课前导学：一、固定化酶技术的应用1．固定化酶：是指用物理学或化学的方法将___________与_______________结合在一起形成的仍具有酶活性的酶复合物。
2. 制备固定化酶的方法主要有：______________、交联法、______________等。
二、固定化细胞技术1．固定化细胞：通过各种方法将________与_________结合，使细胞仍保持原有的生物活性。
2. 固定化细胞的方法：吸附法和两大类。
3．直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点比较(一)制备固定化酵母细胞1．活化酵母细胞：活化就是处于________状态的微生物重新恢复正常的生活状态。
2．配制CaCl2溶液：3．配制海藻酸钠溶液：溶解海藻酸钠，最好采用酒精灯的方法，直至海藻酸钠完全融化。
如果加热太快，海藻酸钠会发生。
4．海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合：一定要将溶化好的海藻酸钠溶液________，加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌，再转移至注射器。
5．固定化酵母细胞：以的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，逐渐形成凝胶珠。
(二)用固定化酵母细胞发酵1．制备麦芽汁：2．将固定好的酵母细胞用冲洗2-3次。
3．将固定好的酵母细胞凝胶珠加入无菌麦芽汁中，温度为℃。
（三）实验结果的观察：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。
质疑讨论：1．在固定化酶时，一般宜采用什么方法？固定化细胞时，又适宜采用什么方法？2．海藻酸钠溶液的浓度对实验有什么影响？3．怎么判断凝胶珠制作是否成功？例题精讲：1．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2．酶的固定化常用的方式不包括 ( ) A．吸附 B．包埋 C．连接D．将酶加工成固体3．固定化细胞常用包埋法而不用吸附法固定化，原因是 ( ) A．包埋法固定化操作最简便 B．包埋法对酶的活性影响最小C．包埋法固定化具有普遍性D．细胞体积大，难以吸附或结合4．如下步骤是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：酵母细胞的活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞（1）在状态下，微生物处于休眠状态。
固定化酵母细胞 方法
固定化酵母细胞方法固定化酵母细胞是一种将酵母细胞固定在载体上，以提高酵母细胞稳定性和生产活性的方法。
固定化酵母细胞有许多应用领域，包括发酵工业、制药工业和环境保护等。
下面将详细介绍固定化酵母细胞的方法及其应用。
固定化酵母细胞的方法有许多种，其中最常用的方法包括凝胶化、包埋法和吸附法。
凝胶化是一种将酵母细胞悬浮液与凝胶材料混合后，形成固体凝胶的方法。
常用的凝胶材料包括明胶、琼脂、海藻酸钠等。
在凝胶化过程中，酵母细胞会被凝胶材料捕获并固定在凝胶内部。
凝胶化方法简单易行，在实际应用中有广泛的应用。
凝胶化固定化酵母细胞可用于发酵工业中的酒精生产，如啤酒、白酒等。
包埋法是一种将酵母细胞包裹在固体载体内部的方法。
常用的载体包括明胶、蛋白质、聚酰胺等。
在包埋过程中，酵母细胞悬浮液和载体按照一定比例混合，形成固体颗粒。
包埋固定化酵母细胞可用于制药工业中的酶制剂生产，如乳酸酶、葡萄糖异构酶等。
吸附法是一种将酵母细胞直接吸附在固体载体表面的方法。
常用的载体包括活性炭、硅胶、氧化铁等。
在吸附过程中，酵母细胞与载体表面发生物理或化学吸附，实现细胞的固定化。
吸附固定化酵母细胞可用于环境保护领域中的废水处理和空气净化。
固定化酵母细胞具有许多优点。
首先，固定化酵母细胞能够提高酵母细胞的稳定性，降低外界环境变化对酵母细胞的影响。
其次，固定化酵母细胞可以重复使用，降低生产成本。
再次，固定化酵母细胞可提高酵母细胞的生产活性和产量。
此外，固定化酵母细胞还能够降低酵母细胞对生产介质的污染，并简化操作流程。
因此，固定化酵母细胞在工业生产中有广泛的应用前景。
固定化酵母细胞的应用领域十分广泛。
首先，在发酵工业中，固定化酵母细胞可用于醇类和酸类发酵的生产。
例如，在啤酒生产中，应用固定化酵母细胞可以提高发酵过程的稳定性和产酒效率。
其次，在制药工业中，固定化酵母细胞可用于酶制剂的生产。
例如，在乳酸酸奶生产中，应用固定化酵母细胞可以提高乳酸产量和产品质量。
生物技术实验
实验一酵母细胞的固定化1.实验目的掌握酵母细胞的固定化方法。
2.原理利用固定包埋法将酵母物细胞用物理的方法包埋在载体之中。
这种方法既操作简单，又不会明显影响生物活性，是比较理想的方法，目前应用最多。
其理想的固定化载体应是应对微生物无毒性，传质性能好，性质稳定，不易被生物分解，强度高、寿命长，价格低廉等。
通常选用海藻酸钙、角叉藻聚糖、聚丙烯酰胺凝胶、光硬化性树脂、聚乙烯醇等。
3.试剂和仪器设备鲜酵母、海藻酸钠、无水氯化钙，烧杯、尼龙布、注射器带7号平针头、搅棒、恒温水浴、试管、分光光度计4.实验步骤（1）称取海藻酸钠0.75g于100mL烧杯中，加25mL蒸馏水搅匀，在沸水浴中溶胀15min，得A液。
（2）取一个50mL烧杯，加入鲜酵母5g和25 mL馏水，搅匀，得B液。
（3）待A液冷却后，将B液与A液混合，用尼龙布过滤，得C液。
（4）称取2.2g无水CaCl2，溶解于200 mL蒸馏水中。
（5）用注射器带7号平针头将C液垂直注入CaCl2溶液中制备固定化细胞，固化30min，过滤、洗涤，称重。
5.实验数据及其处理记录固定化酵母细胞的质量。
固定化酵母细胞的质量为：0.75g6.问题讨论如何验证固定化酵母细胞的催化能力？(1)观察制作的凝胶珠的颜色和形状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，固定化的酵母细胞数目较少。
如果形成的凝胶珠不是圆形或者椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败。
（2）观察发酵的葡萄糖溶液利用固定酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生很多气泡，同时会闻到酒味。
（3）检查凝胶的黏性和弹性。
思想感悟经过这次酵母细胞的固定化实验，我不仅掌握了酵母细胞的固定化方法，同时也通过对注射器的使用，明白了固定化细胞时，针头应垂直于液面且保持较近的距离，同时注射时速度应相应提高，以保证自液面下落的固定化酵母直径较小，因为缓慢低价会导致在流出针头时，由于黏弹力会使液体聚集形成较大的液滴，而快速注射形成水流则会避免该现象。
酵母细胞的固定化(公开课)
酵母细胞的固定化(公开课)酵母细胞的固定化(公开课)介绍酵母是一种常见的微生物，被广泛应用于食品工业、酿酒工业和生物技术等领域。
酵母细胞的固定化是指将酵母细胞固定在一定的载体上，以便于对其进行分离和重复利用。
固定化技术可以有效提高酵母细胞的稳定性和生产效率，具有重要的实际应用价值。
1. 酵母细胞固定化的原理酵母细胞固定化的原理是利用一定的载体材料将细胞固定在固定床内，形成“细胞载体复合物”。
载体材料通常选择具有良好的稳定性和生物相容性的材料，如多孔陶瓷、海藻酸钙和高分子材料等。
载体表面的孔隙结构提供了良好的生长环境和微观结构，有利于细胞的附着和生长。
2. 酵母细胞固定化的优势相比于游离状态下的酵母细胞，固定化酵母细胞具有以下优势：- 稳定性提高：固定化酵母细胞不易受到环境条件的影响，能够在不同的温度、pH值和抑制物浓度下保持较高的活性。
- 操作简便：固定化酵母细胞可以灵活地进行操作和控制，方便分离和回收，减少了生产过程中的工艺复杂性。
- 循环利用：固定化酵母细胞能够重复利用，提高了酵母细胞的利用率和产能，减少了资源的浪费。
3. 酵母细胞固定化的应用酵母细胞固定化技术在食品工业、酿酒工业和生物技术等领域有着广泛的应用。
3.1 食品工业酵母细胞固定化在食品工业中常被用于发酵产品的生产，如面包、酸奶和啤酒等。
固定化酵母细胞能够提高发酵效率和产品品质，同时还能够减少生产过程中的能耗和废水排放。
3.2 酿酒工业在酿酒工业中，固定化酵母细胞能够提高酿酒过程中的稳定性和酒品质量。
固定化酵母细胞还可以在高温和高浓度的条件下继续进行发酵，从而减少了生产时间和成本。
3.3 生物技术在生物技术领域，固定化酵母细胞常被用于生产生物活性物质，如药物、酶和蛋白质等。
固定化酵母细胞能够提高生产效率和纯度，并且易于回收和再利用，有利于大规模生产。
4. 酵母细胞固定化的方法酵母细胞固定化的方法多种多样，常见的方法包括胶包固定化、吸附固定化、凝胶固定化和共价固定化等。
课题3 酵母细胞的固定化
2．配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液 配制物质的量浓度为0.05mol/L的 0.05mol/L
思考： 、配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液有什 思考：2、配制物质的量浓度为 的 么作用？ 么作用？
3．配制海藻酸钠溶液 ． 思考： 配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么？ 思考：①配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么？ 包埋酶或细胞 ②在加热的过程中，为什么要用小火，或者间断加热？ 在加热的过程中，为什么要用小火，或者间断加热？ 防止焦糊 4．海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 ． 5．固定化酵母细胞 ． 思考： 为什么刚形成的凝胶珠要在 思考：①为什么刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中 溶液中 浸泡30min左右？ 左右？ 浸泡 左右 形成稳定的凝胶珠 ②如何检验凝胶珠的质量是否合格？ 如何检验凝胶珠的质量是否合格？
四．实验操作结果分析与评价
1．观察凝胶珠的颜色和形状问题思考： ．观察凝胶珠的颜色和形状问题思考： 如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，则说明什么？ ①如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，则说明什么？ 如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，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？ 如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色， 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； 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， 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。 制作失败，需要再作尝试。 2．观察发酵的葡萄糖溶液 ． 问题思考：当观察到哪些现象时，可说明实验获得成功？ 问题思考：当观察到哪些现象时，可说明实验获得成功？ 为什么？ 为什么？ 利用固定的酵母细胞发酵产生酒精， 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。 很多气泡，同时会闻到酒味。
固定化酵母细胞 方法
固定化酵母细胞方法固定化酵母细胞是一种将酵母细胞固定在载体上的方法，以便在工业生产过程中持续地产生酵母发酵产物。
这种方法的应用广泛，包括啤酒酿造、酒精生产、酮症饮食等。
固定化酵母细胞的方法有很多种，其中常见的有凝胶固定化、包埋固定化和交联固定化等。
凝胶固定化是将酵母细胞悬浮在凝胶质地的载体上，固定化后的酵母细胞能够在凝胶中发酵产生所需的产物。
这种方法的优点是载体与酵母细胞之间有相对大的接触面积，便于营养物质的供给和废物的排出，并且能够较好地保护酵母细胞免受外界环境的影响。
然而，凝胶固定化的缺点是酵母细胞在固定化过程中会被限制在凝胶中生长，导致细胞增殖相对较慢。
包埋固定化是将酵母细胞包裹在聚合物材料中，形成固定化的“小包裹”，在这种包埋固定化的载体中，酵母细胞可以自由生长和繁殖，并发挥酵母的发酵功能。
这种方法的优点是酵母细胞可以保持较自由的生长状态，增加了细胞的活性和稳定性。
同时，包埋固定化的载体也可以利用其自身的特性来调控发酵过程。
然而，包埋固定化的方法在实际应用过程中需要考虑到包埋材料的选择和酵母细胞的适应性等因素。
交联固定化是利用交联剂将酵母细胞固定在载体上，使其形成一定的空间结构。
这种方法的优点是可以使用多种交联剂来调整载体的特性，如孔隙度、孔径大小等，从而控制酵母细胞在载体中的分布和发酵反应。
交联固定化的缺点是交联剂可能对酵母细胞产生毒性影响，需要合理选择和使用交联剂。
除了以上提到的方法，还有其他一些固定化酵母细胞的方法，如电化学固定化、微胶囊化等。
这些方法在实际应用中都有各自的优缺点，需要根据具体的应用需求来选择合适的固定化方法。
总的来说，固定化酵母细胞是一种利用载体将酵母细胞固定化的方法，具有增强酵母细胞活性、稳定性和生产效率等优点。
在工业生产和生物技术应用中有广泛的应用前景。
专题4_课题3_酵母细胞的固定化
基础知识
(一 )
固定化酶的应用实例
我们以高果糖浆的生产为例来了解固定化酶技术在生产实践中 的应用。高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构
酶，它能将葡萄糖转化成果糖。这种酶的稳 定性好，可以持续发挥作用。但是，酶溶解 于葡萄糖溶液后，就无法从糖浆中回收，造 成很大的浪费。
思考： 如果你是工程技术人员，如何解决这一缺点？
直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点
类型 优点 不足
P52
催化效率高，低耗能、 对环境条件非常敏感，容易失活； 直接 低污染等 溶液中的酶很难回收，不能被再次 使用 利用，提高了生产成本；反应后酶 酶 会混在产物中，可能影响产品质量 酶既能与反应物接触， 一种酶只能催化一种化学反应，而 又能与产物分离，同 在生产实践中，很多产物的形成都 固定 时，固定在载体上的 通过一系列的酶促反应才能得到的 化酶 酶还可以被反复利用 成本低、操作容易。 固定 对酶活性的影响更小、 化细 可以催化一系列的反 胞 应、容易回收 固定后的酶或细胞与反应物不容易 接近，可能导致反应效果下降等。 由于大分子物质难以自由通过细胞 膜，因此固定化细胞的应用也受到 限制
基础知识
（二）固定化细胞技术
方法
原理
适用对象
1包埋法 是将聚合物的单体与酶溶液混 酶或细胞 合，再借助于聚合助进剂(包括 交联剂)的作用进行聚合，酶被 包埋在聚合物中以达到固定化 2化学 酶蛋白的侧链基团和载体表面 酶 结合法 上的功能基团之间形成共价键 而固定的方法 3物理 通过氢键、疏水作用和π电子 酶 吸附法 亲和力等物理作用，将酶固定 于水不溶载体上．从而制成固 定化酶
基础知识
（二）固定化细胞技术
1、从操作角度来考虑，你认为哪一种方法更容易? 2、哪一种方法对酶活性的影响更小? 3、固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶? 4、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? 5、如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法? 问：固定化酶和固定化细胞常用的载体材料？
试验酵母细胞的固定化
?在CaCl2溶液中钙化30min，即可使用。
五、注意事项
?加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环
? 一定要溶解彻底，在溶解过程中不断搅拌，在降温过程中不能低于45
?海藻酸钙凝固的颗粒能反复使用，细胞在空格中可新陈 代谢（固定活细胞），也可以利用细胞中的酶进行酶促 反应（固定死细胞）。
?本实验利用海藻酸钙凝胶包埋酵母生长细胞。
三、 实验材料和仪器
?固定化细胞材料 ?2.5％海藻酸钠溶液20mL，加热助溶，冷至45℃备用。 ?配制50mL 1.5％CaCl2。 ● 20毫升注射器，150ml 烧杯和50ml 烧杯各一个、三角瓶、
玻璃棒、温度计、镊子
四、 实验方法和步骤
?酵母细胞的活化 ?取市售干酵母按1g投入到20ml 36～38℃的温水中活化15～
20分钟，酵母细胞活化时体积会变大，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。
四、 实验方法和步骤
?酵母细胞的固定化 ?在冷却至45～50℃左右海藻酸钠溶液中，加入5mL预热至
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。
谢谢！
实验四 酵母细胞的固定化
高大响
一、 实验目的和要求
?了解固定化细胞的原理。 ?掌握用海包埋法固定微生物细胞。根据包埋剂的特性 ，海藻酸钠在水相中加热溶解呈溶液状。将细胞加入混 匀，滴入氯化钙溶液中，由于离子的转移作用而凝固， 形成凝胶颗粒，凝胶颗粒中的微小空格将细胞固定。
高中生物 技术实践知识点总结 课题4 酵母细胞的固化
德钝市安静阳光实验学校盐城中学高中生物技术实践知识点总结课题4 酵母细胞的固定化苏教版选修12．固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。
一般来说，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定，而细胞多采用包埋法固定化。
这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大的难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。
固定化酶优点：使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用。
固定化细胞优点：成本更低，操作更容易，可以催化一系列的化学反应。
实验步骤1。
细胞的活化称取lg 干酵母，放入50 mL的小烧杯中，加人蒸馏水10 mL，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。
【注】活化：让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态2。
配制物质的量浓度为0.05mo1/L的CaCl2溶液称取无水CaCl2 0.83g。
放人200mL 的烧杯中，加入150mL的蒸馏水，使其充分溶解，待用。
3。
配制海藻酸钠溶液称取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10 mL。
注意，加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。
4。
海藻酸钠溶液与酵母细胞混合将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加人已活化的醉母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。
【注】冷却至室温的目的：防止杀死酵母菌5。
固定化酵母细胞以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，观察液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠的情形。
将这些凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30 min左右。
【注】CaCl2溶液的作用：使胶体聚沉6 使用固定化酵母细胞发酵a)将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2-3次。
b) 将150mL 质量分数为10%的葡萄糖溶液转移到200mL的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于25℃下发酵24h。
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（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 （1）高果糖浆的生产需要 葡萄糖异构 酶 （2）葡萄糖异构酶的优点 稳定性好、可以持续发挥作用 （3）在生产中直接使用酶有什么缺点？ 酶溶解于葡萄糖溶液后，无法回收， 造成浪费
利用固定化酶技术生产高果糖浆：
固定化酶的反应柱示意图
注意反应柱的 各部分名称。 你能说出反应 柱的优点吗？
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？ 固定化细胞 4．如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方 法？ 为什么？ 固定化酶
三、实验操作
（一）制备固定化酵母细胞
阅读P50~51思考下列问题：
（1）制备过程包括哪几个步骤？ （2）你认为哪个步骤的操作是最重 要的一环？ （3）各步骤应当分别注意什么问题？
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。
实验操作
（二）用固定化酵母细胞发酵
1、将固定化的酵母细胞（凝胶珠）用 蒸馏水冲洗2到3次。 2、将150ml质量分数为10%的葡萄糖溶 液转移到200ml的锥形瓶中，再加入固 定好的酵母细胞，置于25摄氏度下发酵 24h。
当观察到哪些现象时，可说明实验获得成功？为什么？ 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。
小结：请写出酵母细胞固定化的实验流程图？
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
酒精发酵 冲洗凝胶珠 固定化酵母细胞
思考:列表比较直接使用酶、固定化酶和固 定化细胞催化的优缺点。
优点： 反应柱能连续使用半年，大大 降低了生产成本，提高果糖的 产量和质量。
（二）固定化细胞技术
1.将酶或细胞固定化的方法
将酶（或细胞）包埋在 细微网格里 将酶（或细胞）相 互连接起来 化学结合法 吸附法 将酶（或细胞）吸附在 载体表面上
包埋法
酶和细胞固定方法的选择
（1）、方法
①酶适合采用化学结合和物理吸附法固定 ②细胞适合采用包埋法固定
固定化酶
固定 化细胞
成本低，操作 更容易
固定后的酶或细胞与反应物不容易接近， 可能导致反应效果下降等。
1、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）。
水溶性酶
水不溶性载体 固定化技术
水不溶性酶
（固定化酶）
2、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。 3、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。
（2）、原因
①细胞个大，酶分子很小 ②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
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；
3.固定化酶和固定化细胞常用的载体材料
明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯 酰胺等，其共同的特点是不溶于水的多孔性载体.
固定化酶技术的优点和缺点
优点:
1.不溶于水，易于与产物分离； 2.可反复使用； 3.可连续化生产； 4.稳定性好。 缺点: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。固 定化过程中往往会引起酶的失活.
固定化细胞技术的优点和缺点 优点:成本低，操作更容易。
缺点:固定后细胞或其产生的酶与反应物不容易接 近，可能导致反应效果下降等。
【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？固定化细胞，固定化细胞
2．固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？
类型 优点 不足
直接 使用酶
催化效率高， 低耗能、低污 染等 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
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。 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。
问题思考？ 1、什么叫酵母细胞的活化？ 2、配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么？在加 热的过程中，为什么要用小火，或者间断加热？ 3 、为什么刚形成的凝胶珠要在 CaCl2 溶液中浸 泡30min左右？ 4、如何检验凝胶珠的质量是否合格？ 5、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？
酶制剂存在的缺陷：
1、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、溶液中的酶很难回收，不能被再次 利用，提高了生产成本； 3、反应后会混在产物中，可能影响产 品质量。
如果你是工程技术人员， 你如何解决这个问题
？
一、固定化酶的应用实例
阅读P49-50，并思考：
1、解决酶应用中存在问题的方法是？ 2、这种方法的优点是什么？ 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。
实验操作
（一）制备固定化酵母细胞 1、酵母细胞的活化 2、配制物质的量浓度为0.05mol/L 的CaCl2 3、配制海藻酸钠的溶液 4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 5、固定化酵母细胞
实验操作过程中要注意的下列问题 1、酵母细胞的活化
在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。活化就是 让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。酵母 细胞所需要的活化时间较短，一般需要0.5～1 h。此外， 酵母细胞活化时体积会变大，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。
3、海藻酸钠溶液与酶母细胞混合
海藻酸钠溶液与酶母细胞混合时一定要待海藻 酸钠冷却后再与酵母菌细胞混合，注意混合均匀， 不要进入气泡。
4、凝胶珠的检验
刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间， 以便形成稳定的结构。检验凝胶珠的质量是否合格， 可以使用下列方法。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。
2、海藻酸钠的溶化
加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，涉及到 实验的成败，一定要按照教材的提示进行操作。加热时要 用小火或间断加热，如果加热太快，海藻酸钠会发生焦糊。 海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。如果海藻酸钠 浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝 胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。
课题3 酵母细胞的固定化
清溪中学 陈华毅
一、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。
温故知新：
1、洗衣粉中添加________，可以 更有效地清除顽渍。常用的酶制剂 有_________________四类。 2、影响酶活性的因素有_______、 ________和_________。