酵母细胞的固定化(定)ppt课件
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吸附法。
〖思考2〗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）。
.
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三、实验操作：包埋法固定细胞
1、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。
2、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。
.
14
海藻酸钠：
以免海藻酸钠温度过高杀死酵母菌
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。
.
22
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（5）固定化酵母细胞
以恒定的速度缓慢的将注射器中的溶液滴加CaCl2 溶液中，将形成的凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡 30min左右。
〖思考〗 CaCl2溶液有什么作用？ 使胶体聚沉，形成结构稳定的凝胶珠。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。
课题3
酵母细胞的固定化
.
1
一、课题背景
阅读课题背景并思考： 1、直接使用酶制剂在应用中各有什么优、缺点？如 何解决使用酶制剂时的缺陷？ 2、固定化酶技术在应用中各有什么优、缺点？如何 解决使用固定化酶技术在应用时的缺陷？ 3、固定化细胞在应用中各有什么优、缺点？
.
2
1、直接使用酶制剂 （1）优点
操作提示
滴加注射器中的溶液时，速度一定要恒定且缓慢， 以便形成的凝胶珠呈均匀的圆形或椭圆形。
.
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（二）用固定化酵母细胞发酵
①将固定化酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2－3次。 ②将150ml质量分数为10％的葡萄糖溶液转移至 200ml的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于 25°C下发酵24h
如何解决 这些问题？
催化效率高、低耗能、低污染，大规模地应用于食
品、化工等各个领域
（2）缺点
①天然酶通常对强酸、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， 难以在工业生产中广泛应用
.
3
1、直接使用酶制剂 （3）解决方案
但相对较为完善。
.
9
二、酶和细胞固定化方法(看课本P50）
思考：固定化酶或固定化细胞指什么？ 可以采取哪些方法进行固定？各有什么利弊？
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。
Leabharlann Baidu
2、方法： ①物理吸附法
②包埋法
③化学结合法
.
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固定化酶或固定化细胞采取的方法
（5）解决方案：
固定化细胞技术
.
5
固定化酶的应用实例：生产高果糖浆
1、什么是高果糖浆？使用它有何好处？ 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。 再思考：果糖属于什么糖? 果糖是一种：单糖
分子式：C6H12O6
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，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。
.
17
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。
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三、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
.
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（一）制备固定化酵母细胞 1、酵母细胞的活化：
4、具体做法： 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。
.
8
3、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。
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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。
〖思考〗为什么要用蒸馏水，而不用自来水？ 防止自来水中各种离子影响实验结果 操作提示 溶解物质要彻底。
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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。
固定化酶技术
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4
2、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。
〖思考〗 1、为什么要用蒸馏水冲洗凝胶珠？ 洗去凝胶珠表面多余的CaCl2溶液。以免对实验造成影响。 〖思考〗 2、葡萄糖在这里有什么用？
包埋法 化学结合法 物理吸附法
将酶（或细胞）包埋在细微网 格里
将酶（或细胞）相互结合， 或将其结合到载体上。
将酶（或细胞）吸附在载体表 面上
.
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【比较】酶和细胞的固定方法和特点
酶分子很小，
容易从包埋材料中漏 出。
细胞体积大， 难以被吸附或结合。
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〖思考1〗对固定酶的作用影响较小的固定方 法是什么？
〖思考〗为什么要用小火或间断加热，并不断搅拌？
防止海藻酸钠发生焦糊。
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
.
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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
〖思考〗为什么要将海藻酸钠冷却至室温？
.
6
2、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶 有何特点？直接使用酶时有什么缺点？
生产高果糖浆需要： 葡萄糖异构酶
作用： 将葡萄糖转化为果糖
如何改进？
特点： 酶稳定性好，可持续发挥作用
直接使用酶时的缺点： 酶溶于葡萄糖溶液后，就无法 从糖浆中回收，造成很大的浪 费。
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3、改进： 固定化酶技术
〖思考2〗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）。
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三、实验操作：包埋法固定细胞
1、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。
2、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。
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海藻酸钠：
以免海藻酸钠温度过高杀死酵母菌
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。
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（5）固定化酵母细胞
以恒定的速度缓慢的将注射器中的溶液滴加CaCl2 溶液中，将形成的凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡 30min左右。
〖思考〗 CaCl2溶液有什么作用？ 使胶体聚沉，形成结构稳定的凝胶珠。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。
课题3
酵母细胞的固定化
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一、课题背景
阅读课题背景并思考： 1、直接使用酶制剂在应用中各有什么优、缺点？如 何解决使用酶制剂时的缺陷？ 2、固定化酶技术在应用中各有什么优、缺点？如何 解决使用固定化酶技术在应用时的缺陷？ 3、固定化细胞在应用中各有什么优、缺点？
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1、直接使用酶制剂 （1）优点
操作提示
滴加注射器中的溶液时，速度一定要恒定且缓慢， 以便形成的凝胶珠呈均匀的圆形或椭圆形。
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（二）用固定化酵母细胞发酵
①将固定化酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2－3次。 ②将150ml质量分数为10％的葡萄糖溶液转移至 200ml的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于 25°C下发酵24h
如何解决 这些问题？
催化效率高、低耗能、低污染，大规模地应用于食
品、化工等各个领域
（2）缺点
①天然酶通常对强酸、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， 难以在工业生产中广泛应用
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1、直接使用酶制剂 （3）解决方案
但相对较为完善。
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二、酶和细胞固定化方法(看课本P50）
思考：固定化酶或固定化细胞指什么？ 可以采取哪些方法进行固定？各有什么利弊？
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。
Leabharlann Baidu
2、方法： ①物理吸附法
②包埋法
③化学结合法
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固定化酶或固定化细胞采取的方法
（5）解决方案：
固定化细胞技术
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固定化酶的应用实例：生产高果糖浆
1、什么是高果糖浆？使用它有何好处？ 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。 再思考：果糖属于什么糖? 果糖是一种：单糖
分子式：C6H12O6
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，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。
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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。
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三、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
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（一）制备固定化酵母细胞 1、酵母细胞的活化：
4、具体做法： 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。
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3、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。
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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。
〖思考〗为什么要用蒸馏水，而不用自来水？ 防止自来水中各种离子影响实验结果 操作提示 溶解物质要彻底。
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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。
固定化酶技术
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2、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。
〖思考〗 1、为什么要用蒸馏水冲洗凝胶珠？ 洗去凝胶珠表面多余的CaCl2溶液。以免对实验造成影响。 〖思考〗 2、葡萄糖在这里有什么用？
包埋法 化学结合法 物理吸附法
将酶（或细胞）包埋在细微网 格里
将酶（或细胞）相互结合， 或将其结合到载体上。
将酶（或细胞）吸附在载体表 面上
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【比较】酶和细胞的固定方法和特点
酶分子很小，
容易从包埋材料中漏 出。
细胞体积大， 难以被吸附或结合。
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〖思考1〗对固定酶的作用影响较小的固定方 法是什么？
〖思考〗为什么要用小火或间断加热，并不断搅拌？
防止海藻酸钠发生焦糊。
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
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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
〖思考〗为什么要将海藻酸钠冷却至室温？
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2、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶 有何特点？直接使用酶时有什么缺点？
生产高果糖浆需要： 葡萄糖异构酶
作用： 将葡萄糖转化为果糖
如何改进？
特点： 酶稳定性好，可持续发挥作用
直接使用酶时的缺点： 酶溶于葡萄糖溶液后，就无法 从糖浆中回收，造成很大的浪 费。
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3、改进： 固定化酶技术