酵母细胞的固定化(原创,上课用)

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。 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。
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合 格
洗去凝胶珠表面多余的 （二）用固定化酵母细胞发酵 CaCl2溶液，以免影响实 验。 ①将固定化酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2－3次。 既作为发酵反应物，也为酵母菌提供营养 。 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，密封 后置于25°C下发酵24h 〖思考〗 1、为什么要用蒸馏水冲洗凝胶珠？ 〖思考〗 2、葡萄糖在这里有什么用？
并 做 好 复 习 ！
分析：
1、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。高浓度海藻酸钠只能用粗针头注 射，针头粗也会粘着，难促使形成液滴。且高浓度海 藻酸钠不易形成滴状下落，形成条状，不是圆形或是 椭圆形，品相极差，并且凝胶珠容易破裂。
√如果浓度过低： 形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少。因为包埋 不紧密，细胞容易从包埋材料中漏出。且形成的凝胶 珠可能带细丝尾巴。
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： 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？
0.83gCaCl2＋150mL蒸馏水→200mL烧杯→溶解备用。
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四、结果分析与评价
（一）观察凝胶珠的颜色和形状（P51）
（1）若凝胶珠颜色过浅、呈白色： 说明海藻酸钠浓度偏低，固定的细胞数目较少； （2）若凝胶珠不是圆形或椭圆形： 说明海藻酸钠浓度偏高。
二者都说明制作失败，需要再作尝试。
分 析
检验凝胶珠的质量是否合格，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
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。
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5.酶和细胞固定化方法
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（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。
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。
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
（二）固定化细胞技术（P50） 1.含义： 2.操作示意图：
反应物
利用化学或物理方法将细胞固定在一定空 间内的技术。
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？ 包埋法固定化细胞 〖思考2〗哪一种方法对酶的活性影响更小？ 物理吸附法。 〖思考3〗固定化细胞固定一种酶还是多种酶？ 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？
课题3
酵母细胞的固定化
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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？ 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： 2、固定化酶技术优点是什么？ 既能与反应物接触，又能与产物分离；反复利用
（二）观察发酵的葡萄糖溶液（P51） 利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，若产生了很 多气泡，同时有酒味，则说明发酵成功 思考 1、酵母菌发酵过程中锥形瓶为什么要密封？ 酵母菌的酒精发酵是无氧呼吸需要缺 氧条件。 2、锥形瓶中的气泡和酒精是怎么形成的？ 酵母菌进行无氧呼吸产生的
本 节 结 束
请 完 成 导 学 案
3、固定化细胞优点是什么？ 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 （1）高果糖浆的生产需要 葡萄糖异构 葡萄糖异构酶 葡萄糖 果糖 再思考：果糖属于什么糖? 酶
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：
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？
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？
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溶液的作用？ 使胶体聚沉，凝胶珠形成稳定的结构。
思考：1.固定化细胞含有一 种酶还是多种酶？ 多种酶。可以催化一系列 的酶促反应
固定化细 胞
2.是否适用催化反应物是大 分子的反应？ 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 固定化细胞反应柱示意图
（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。
（3）直接使用酶的缺点： 无法回收，造成浪费
（3）改进： 固定化酶技术（将酶固定在一种颗粒状载体上）
（4）固定化酶反应柱示意图
（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。
反应物
产物
2、固定化酶 利用化学或物理方法酶固定在不 （1）固定化酶含 溶于水的载体上。 义： 利用固定化酶技术生产“高果糖浆”。 （2）实例： （3）优点：
固定化细胞
〖思考5〗如果反应物是大分子，应当固定酶 还是细胞？ 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。