酵母细胞的固定化-201554讲解
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。
实验一酵母细胞的固定化
实验一酵母细胞的固定化一、实验原理与目的原理：固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或者细胞固定在一定空间的技术，包括包埋法，化学结合法（将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上）和物理吸附法固定化，细胞多采用包埋法固定化。
常用的包埋载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维和聚丙烯酰胺等。
本实验选用海藻酸钠作为载体包埋酵母菌细胞。
目的：了解细胞固定化的原理；掌握酵母细胞固定化实验操作。
二、仪器与用具仪器：50ml烧杯、200ml烧杯、玻璃棒、量筒、酒精灯、石棉网、针筒、三角瓶、水浴锅、恒温箱。
化学材料：活化酵母菌（酵母悬液）、蒸馏水、无水CaCl2、海藻酸钠、葡萄糖。
三、试剂配制1、0.05mol/L的CaCl2溶液150ml；2、海藻酸钠溶液：每0.7g海藻酸钠加入10ml水加热溶液成糊状；3、10%葡萄糖溶液150ml。
四、实验方法与步骤1、干酵母活化：1g干酵母+10ml蒸馏水→50ml烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。
2、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，加入已经活化的酵母细胞，用玻璃棒充分搅拌混合均匀。
3、固定化酵母细胞：用20ml注射器吸取海藻酸钠与酵母细胞混合液，在恒定的高度（建议距液面12~15cm处，过低凝胶珠形状不规则，过高液体容易飞溅），缓慢将混合液滴加到CaCl2中，观察液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠的情形。
将凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。
4、固定化酵母细胞发酵：用5ml移液器吸取蒸馏水冲洗固定好的凝胶珠2~3次，然后加入装有150ml10%葡萄糖溶液的三角瓶中，置于25℃发酵24h，观察结果。
实验开始时，凝胶球是沉在烧杯底部，24h后，凝胶球浮在溶液悬浮在上层，而且可以观察到凝胶球并不断产生气泡，说明固定化的酵母细胞正在利用溶液中的葡萄糖产生酒精和二氧化碳，结果凝胶球内包含的二氧化碳气泡使凝胶球悬浮于溶液上层。
五、结果观察：打开瓶盖，闻气味，观察葡萄糖液中的变化。
酵母细胞的固定化定课件
2、方法： ①物理吸附法
②包埋法
③化学结合法
酵母细胞的固定化定
10
固定化酶或固定化细胞采取的方法
包埋法
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。
化学结合法
将酶（或细胞）吸附在载体表 面上
物理吸附法
酵母细胞的固定化定
1直接使用酶制剂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溶液中酶很难回收丌能再次利用提高了生产成本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1优点2缺点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如何解决如何解决这些问题
课题3
酵母细胞的固定化
酵母细胞的固定化定
酵母细胞的固定化定
22
酵母细胞的固定化定
23
（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。
固定化酶技术
酵母细胞的固定化定
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。
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。
酵母细胞的固定化
酵母细胞的固定化固定化酶和固定化细胞技术(1)概念：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)常用的几种固定方式①包埋法，能将酶或者细胞包埋在不溶于水的多孔性载体中。
②化学结合法，能将酶分子或者细胞相互结合或者结合到载体上。
③物理吸附法，能将酶或者细胞吸附在载体表面上。
一般来说，酶更适合采用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化。
（因为细胞个大，而酶分子很小；个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。
）(3)常用的载体：明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。
(4)优点①固定化酶：酶既能与反应物接触，又能与产物分离，可以反复利用。
一定程度上避免了高温、强酸、强碱和有机溶剂等对酶活性的影响，从而提高催化效率，降低生产成本，提高产品质量。
②固定化细胞：与固定化酶技术相比，固定化细胞制备的成本更低，操作更容易。
（优势：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。
不足：大分子物质难以自由通过细胞膜。
）用固定化微生物细胞来生产酶，具有生产成本低，周期短，产量大等优点。
微生物产生的酶可以分为分泌在细胞外的胞外酶和包含在细胞内的胞内酶。
利用胞内酶时，需要将细胞破碎后，将酶分离纯化，但提取后酶的活性和稳定性往往都会受到很大的影响。
将微生物细胞限制或定位于特定空间位置，即将微生物制成固定化细胞后，既能避免复杂的细胞破碎、酶的提取和纯化过程，又能使酶的活性和稳定性得到较大提高，固定后的微生物细胞可以作为固体催化剂在多步酶促反应中发挥连续催化作用，同时，催化反应结束后又能被回收和重复利用。
实验操作1．制备固定化酵母细胞(1)固定方法：包埋法。
(2)载体：海藻酸钠。
(3)实验操作2．用固定化酵母细胞发酵(1)将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2～3次。
(2)将150 mL质量分数为10%的葡萄糖溶液转移到200 mL的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于25 ℃下发酵24 h。
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
可多次使用、便于产物分离、提高产品质量。
增加 2.0mol.L-1
凝胶珠机械强度过大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部。
小火或间断加热 冷却至室温 酵母细胞从颗粒中漏出
定在一定空间的技术。
四、固定化技术常用的方法
包埋法、化学结合法、物理吸附法
包埋法 化学结合法
吸附法
将酶（或细胞）包埋在 细微网格里
将酶（或细胞）相互连 接起来或结合到载体上
将酶（或细胞）吸附在 载体表面上
五、固定化酶技术
1、概念:固定化酶是利用物理或化学方法将酶固 定在一定载体内的技术,多采用 化学结合或物理 吸附法固定化。
课题3 酵母细胞的固定化
一、酶应用存在的问题
1、酶易受外界条件的影响而失活。
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、反应后酶会混在产物中，可能会影响产 品质量。
二、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）葡萄糖异构酶的固定
3、细胞固定化的条件：无菌条件、适宜温度
4、优点： 成本更低，操作更容易
5、实验操作 （1）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 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。
（2）用固定化酵母细胞发酵
①将固定好的酵母细胞用蒸馏水冲洗2—3次。
2、优点:与一般酶制剂相比,固定化酶既能与反应 物接触，又能与 产物 分离,同时还可以被 反复利 用。
实验一-酵母细胞的固定化
实验一酵母细胞的固定化一、实验原理与目的原理：固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或者细胞固定在一定空间的技术，包括包埋法，化学结合法（将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上）和物理吸附法固定化，细胞多采用包埋法固定化。
常用的包埋载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维和聚丙烯酰胺等。
本实验选用海藻酸钠作为载体包埋酵母菌细胞。
目的：了解细胞固定化的原理；掌握酵母细胞固定化实验操作。
二、仪器与用具仪器：50ml烧杯、200ml烧杯、玻璃棒、量筒、酒精灯、石棉网、针筒、三角瓶、水浴锅、恒温箱。
化学材料：活化酵母菌（酵母悬液）、蒸馏水、无水CaCl2、海藻酸钠、葡萄糖。
三、试剂配制1、0.05mol/L的CaCl2溶液150ml；2、海藻酸钠溶液：每0.7g海藻酸钠加入10ml水加热溶液成糊状；3、10%葡萄糖溶液150ml。
四、实验方法与步骤1、干酵母活化：1g干酵母+10ml蒸馏水→50ml烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。
2、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，加入已经活化的酵母细胞，用玻璃棒充分搅拌混合均匀。
3、固定化酵母细胞：用20ml注射器吸取海藻酸钠与酵母细胞混合液，在恒定的高度（建议距液面12~15cm处，过低凝胶珠形状不规则，过高液体容易飞溅），缓慢将混合液滴加到CaCl2中，观察液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠的情形。
将凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。
4、固定化酵母细胞发酵：用5ml移液器吸取蒸馏水冲洗固定好的凝胶珠2~3次，然后加入装有150ml10%葡萄糖溶液的三角瓶中，置于25℃发酵24h，观察结果。
实验开始时，凝胶球是沉在烧杯底部，24h后，凝胶球浮在溶液悬浮在上层，而且可以观察到凝胶球并不断产生气泡，说明固定化的酵母细胞正在利用溶液中的葡萄糖产生酒精和二氧化碳，结果凝胶球内包含的二氧化碳气泡使凝胶球悬浮于溶液上层。
五、结果观察：打开瓶盖，闻气味，观察葡萄糖液中的变化。
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。
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。
酵母细胞的固定化-2015.5.4
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？
防止焦糊
特别提醒
①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。
②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。
4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 操作过程： 将溶化好的海藻酸钠溶液冷却 至室温，加入已活化的酵母细 胞，进行充分搅拌，使其混合 均匀，再转移至注射器中。 注意事项： ①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。 ②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
酵母细胞的固定化
通过课题背景分析，你有何体会？ 酶： 优点：催化效率高，低耗能，低污染 实际 ①对强酸、强碱、高温等环境条件敏感，易失活； 问题： ②溶液中的酶很难收回，不能被再次利用，提高
了生产成本； ③反应后酶混在产物中，如不去除，会影响产品的品质 .
设想： 将酶固定在不溶于水的载体上.
酶既能与反应物接触，又容易与反应物分离， 优点： 固定 同时，还可以反复利用. 化酶： 实际 一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践 中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反 问题： 应才能完成的. 设想： 酶是细胞合成的，能否将合成酶的细胞直接. 固定 固定？ 优点： 成本低，操作更容易.
（2）固定在载体上的酶可以被反复利用。 3、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。
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。
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－3次, 洗去凝胶珠表面多出电解质溶液
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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
产品质量
固定 酶既能与反应 化酶 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
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（五）酶和细胞固定化方法(看书本P50面）
思索：固定化酶或固定化细胞能够采取哪些方法？ 各有什么利弊？
实例: 在屠宰厂，能够从家畜胰脏中提取出 胰酶；在水果加工厂，能够从菠萝皮中提取 出菠萝蛋白酶
缺点: 要有充分原材料, 广泛应用受到限制
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②发酵法
定义: 经过微生物发酵取得所需要酶
优点: 易培养、繁殖速度快、便于大规 模生产
提取方式: 假如是胞外酶, 能够从发酵液中直 接提取；假如是细胞内酶, 则可将 细胞弄碎再经过提取纯化而得到
1、物理吸附法 2、包埋法 3、化学结正当
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（六）酶和细胞固定方法选择
1.方法 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
高中生物课件《酵母细胞的固定化》
未来研究方向与发展前景
深入研究固定化机理
开发新型固定化载体
进一步探究酵母细胞固定化的机理，为优 化固定化条件和提高固定化效率提供理论 支持。
研发具有优异性能的新型固定化载体，提 高载体的稳定性和生物相容性。
拓展应用领域
加强技术集成与优化
将固定化酵母细胞技术应用于更多领域， 如生物制药、生物传感器等，发掘其更多 的应用价值。
点。
生产食品添加剂
固定化酵母细胞可用于生产食品 添加剂，如柠檬酸、谷氨酸等， 能够提高生产效率和产品质量。
生产生物燃料
固定化酵母细胞可用于生产生物 燃料，如生物柴油、生物乙醇等 ，有助于减少对化石燃料的依赖
。
在生物传感器中的应用
葡萄糖传感器
固定化酵母细胞可用于制作葡萄糖传 感器，通过检测葡萄糖的浓度变化来 监测血糖水平，为糖尿病患者的治疗 提供帮助。
02
将溶解好的海藻酸钠溶液转移至 离心管中，备用。
酵母细胞的活化与离心
将干酵母加入适量清水中，搅拌均匀 ，使酵母细胞充分活化。
将活化好的酵母细胞溶液进行离心处 理，去除上清液，得到较为纯净的酵 母细胞沉淀。
固定化凝胶珠的制备
将制备好的海藻酸钠溶液和活化好的酵母细胞混合均匀，缓慢滴入无水氯化钙溶 液中，观察到混合液逐渐形成凝胶珠。
用于制备固定化凝胶珠，应选择优质的海藻酸钠粉末，以保证制备出 的凝胶珠具有良好的固定效果。
无水氯化钙
用于促进海藻酸钠凝胶珠的固化，应选择分析纯的无水氯化钙，以保 证固化的效果。
离心管、烧杯、磁力搅拌器等实验器材
用于制备过程中材料的混合、离心和搅拌等操作。
制备海藻酸钠溶液
01
在烧杯中加入适量清水，将海藻 酸钠粉末缓慢加入清水中，边加 入边搅拌，直至海藻酸钠完全溶 解。
酵母细胞固定化技术
载体
1、多糖类：纤维素，琼脂，葡萄糖凝胶，藻酸钙， K-角叉胶等 2、蛋白质：骨胶原，明胶等 3、无机载体：氧化铅，活性炭，陶瓷，磁铁， SiO2，磷酸钙凝胶等 4、合成载体：聚丙烯酰胺，聚苯乙烯，酚醛树脂 5、多孔载体：海藻酸盐
实验中以海藻酸盐，角叉胶和聚丙烯酰胺最为常用
海藻酸盐
优点：1、具有化学稳定性好
观察发酵的蔗糖溶液
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。
思考题
如何检验凝胶珠的质量是否合格？ 酵母固定化技术有哪些优点？
酵母细胞固定化技术
实验目的
了解细胞固定化的原理和方法 学习和掌握酵母细胞固定化的方法
用物理或者化学的手段将游离细胞定位 固定化细胞技术： 于限定的空间区域，并使其保持催化活 性，可以反复使用的方法。
1、应用于食品、化学、医药、化学分析、环 保护、能源开发等。 应用：
境
2、应用于生产各种胞外产物，包括酒精酒类，氨 基酸，有机酸，酶，辅酶，抗生素，甾体转化， 废水处理。 3、用于制胞的活化 第二阶段：细胞固定化 第三阶段：固定化酵母的发酵 第四阶段：酒精的检验
酵母细胞的活化
在缺水的状态下，微生物处于休眠状态， 活化就是要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0.5-1h。
细胞固定化
1、称取海藻酸钠0.4g置于无菌烧杯中，加无菌水少许 调成糊状，再加够10ml水，适当加热溶解。 2、将溶好的海藻酸钠溶液冷却到45℃左右，加入预热 至35℃左右的酵母细胞液，混合均匀，用无菌的吸 管吸取混合液，逐滴加入预先盛有100ml含10%葡萄 糖的0.05mol/LCaCI2溶液，使其成为凝胶珠，静置 30min。
实验：酵母细胞的固定化
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、
℃，否则会凝固。
五、注意事项
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。
五、注意事项
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
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！
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35℃的酵母培养液，混合均匀。将混合液装入注射器中， 装上大好针头，以缓慢而稳定的速度将其滴入1.5％CaCl2 溶液中，边滴边摇动三角瓶，即可制得直径为3mm左右的 凝胶珠。
在CaCl2溶液中钙化30min，即可使用。
酵母细胞的固定化课件演示文稿
固定化酵母细胞的实验过程
酵母细胞的活化 配置物质的量浓度为0.05mol/L的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 利用固定化酵母细胞发酵
第29页，共41页。
高考链接
1. （2009.江苏） 下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，
正确的是（ A ）
A. 固定化细胞技术在多步连续催化反应方 面优势明显
第33页，共41页。
简答题 1. 在实验过程中为什么要活化酵母细胞？ 答：在缺水的状态下，酵母细胞处于休眠状 态。将酵母细胞放入蒸馏水中1h，可以使处 于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状 态，以便于酵母细胞发酵葡萄糖溶液。
第34页，共41页。
2. 在葡萄糖的异构反应中，如果不将葡萄糖异构 酶固定，而是直接使用葡萄糖异构酶，会对生产 过程产生哪些影响？ 答：葡萄糖异构酶如果没有固定，溶液中的酶会 很难回收，不能再次利用，提高了生产成本；反 应后酶会混合在产物中，如不除去，会影响产品 质量。
酶 化学结合法
细胞 包埋法
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2. 实验设计
今天我们以酵母细胞为 实验材料，进行酵母细胞的 固定化实验。
第13页，共41页。
实验材料
干酵母 干酵母
CaCl2溶液
海藻酸钠
第14页，共41页。
实验过程
（1）制备固定化酵母细胞
配方
配置0.05mol/L的CaCl2溶液 配置海藻酸钠溶液
2. 正常情况下，凝胶珠的颜色___较__深___ ，形状 为__圆__形____或_椭__圆__形___ 。
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选择题
1.下列不属于酶的优点的是（ D ）
A. 催化效率高 C. 低污染
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（一）制备固定化酵母细胞
1、酵母细胞的活化 活化：让处于休眠状 态的微生物重新恢复 正常的生活状态。 本质：加快新陈代谢。
方法：加入适量的水。
操作过程：
取1g干酵母，放入50ml的小烧 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。
注意事项： （1）所用容器要大一些； （2）要保证酵母菌的活性； （3）物种要单一； （4）注意水的用量。
4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合
操作过程：
将溶化好的海藻酸钠溶液冷却 至室温，加入已活化的酵母细 胞，进行充分搅拌，使其混合 均匀，再转移至注射器中。 注意事项： ①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。 ②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。
2、配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液 操作过程：
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。
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。
3、配制海藻酸钠溶液
操作过程：
称取0.7g海藻酸钠，放入 50mL小烧杯中。加人10mL蒸 馏水，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。 注意事项： 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。
问题：中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反 应才能完成的.
化固细定胞设：想：酶 固定是？细胞优合点成：的，成能本否低将，合操成作酶更的容细易胞. 直接.
一、固定化酶的应用实例
阅读P49，并思考： 1、解决酶应用中存在问题的方法是什么？ 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。
包埋在细微网 相互连接起来 吸附在载体表
格里
面
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)固定化细胞固定的是一系列酶； (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；
（大分子物质不能进入细胞）
（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？
（一）制备固定化酵母细胞 1、酵母细胞的活化 思考： 关于酵母菌你有哪些知识？
什么是活化？其本质是什么？ 活化的方法是什么？具体操作过程？ 操作过程中应注意什么？
酵母细胞的固定化
通过课题背景分析，你有何体会？ 酶：优点：催化效率高，低耗能，低污染
实际 ①对强酸、强碱、高温等环境条件敏感，易失活； 问题：②溶液中的酶很难收回，不能被再次利用，提高
了生产成本；
③反应后酶混在产物中，如不去除，会影响产品的品质.
设想： 将酶固定在不溶于水的载体上. 固化定 酶：优实点际：酶 同 一既时 种能， 酶与还 只反可能应以催物反化接复一触利种，用化又学. 容反易应与，反而应在物生分产离实，践
一、固定化酶的应用实例 1、解决酶应用中存在问题的方法是什么？
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）。 2、这种方法的优点是什么？
（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、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。
思考：在生产实际中使用固定化酶技术
有什么不足?有什么解决办法?
不足：一种酶只能催化一种化学反应， 而在生产实际中很多产物的形成 都通过一系列的酶促反应才能进 行，所以操作比较麻烦。
解决 可采用固定化细胞技术。 办法：
二、固定化细胞技术
阅读P50内容，思考以下问题：产高果糖浆需要什么酶？其作用是什 么？这种酶有何特点？
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，可持续发挥作用。
5、了解高果糖浆生产过程。 注意反应柱的各部分名称。
你能说出反应柱的优点吗？
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。
思考 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？
固定化细胞技术 2．固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？
固定化细胞固定的是一系列酶 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？
固定化细胞技术
4．如果反应物是大分子物质，又应该选择哪 种方法？ 固定化酶技术
2、细胞（或酶）固定化的常用方法有哪些？ 3、酶和细胞固定方法的选择及原因？ 4、固定化细胞常用的不溶于水的多孔性载 体有哪些？
二、固定化细胞技术 1、什么是固定化酶或细胞技术？
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、细胞（或酶）固定化的常用方法有哪些？
包
化学
吸
埋
结合
附
法
法
法
将酶（或细胞）将酶（或细胞） 将酶（或细胞）
3、酶和细胞固定方法的选择及原因？ （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 （2）原因
①细胞体积大，酶分子很小
②体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积 小的酶容易从包埋的材料中漏出 4、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、聚 丙烯酰胺等(其共同的特点是不溶于水的多孔性载体)
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？
防止焦糊
特别提醒
①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。
②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。