酵母细胞的固定化

这一阶段成功与否呢？怎样评价？
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。
4.生产操作:
上端 注入。 (1)将葡萄糖溶液从反应柱的_____
(2)使葡萄糖溶液流过反应柱,与
固定化葡萄糖异构酶 接触。 ___________________
下端 流出。 (3)转化成的果糖从反应柱的_____
二、固定化酶和固定化细胞技术 物理 或_____ 化学 方法将酶或细胞固定 1.概念:利用_____ 在一定空间内的技术。
配制海藻酸钠溶液为什么是固定化酵母细胞的 关键？
提示：因为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量少，也会影响实验效
果。
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： 一是挤压法 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。 二是摔打法 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。
方法
原 理 适用对象 将聚合物的单体与酶溶液混合， 包埋 再借助于聚合助进剂(包括交联剂) 酶或细胞 法 的作用进行聚合，酶被包埋在聚 合物中以达到固定化 酶蛋白的侧链基团和载体表面 化学结 上的功能基团之间形成共价键 合法 而固定的方法 通过氢键、疏水作用和π电子 物理吸 亲和力等物理作用，将酶固定 附法 于水不溶载体上。从而制成固 定化酶
酶
酶
2.常用方法:
序号 ① ② ③ 固定方法 _____ 包埋 法 _________法 化学结合 _________法 物理吸附 固定对象 固定化_____ 细胞 固定化___ 酶 固定化___ 酶 图例
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？
1.制备固定化酵母细胞:
包埋法 。 (1)固定方法:_______
多孔性 载体,如_____ 明胶、 (2)常用载体:一些不溶于水的_______ 海藻酸钠 、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。 琼脂糖、_________
三、固定化酵母细胞的制备及发酵
(3).实验操作流程：
酵母细胞的活化：称取干酵母放入小烧杯中，
果糖。
2.传统生产方法的优缺点: 稳定性 好,能持续发挥作用。 (1)优点:_______ (2)缺点。
①酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条 失活 敏感 件非常_____,容易_____。
被再次利用 提高了 ②溶液中的酶很难回收,不能___________,
生产成本。 产物 中,可能影响产品质量。 ③反应后会混在_____
↓
气泡 产生,同时有酒味散发 发现有_____
3.实验结果：
(1)凝胶珠的颜色和形状：浅黄色的圆形或椭圆形。
气泡 产生 有_____ 酒味 闻到有_____
(2)发酵现象
试剂或操作
海藻酸钠 CaCl2 用蒸馏水冲洗凝胶珠
作用或目的
作为载体包埋酵母细 胞 使海藻酸钠胶体发生 聚沉，形成凝胶珠。 洗去CaCl2 和杂菌
细胞。
↓
CaCl2溶液中形 固定化酵母细胞：将混合物滴在_____
成凝胶珠。
2.用固定化酵母细胞发酵:
蒸馏水 冲洗2～3 将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用_______
次 ↓
葡萄糖 溶液转移到锥形 将150 mL质量分数为10%的_______
瓶中 ↓
加入固定好的酵母细胞(凝胶珠)
↓
置于25℃下发酵24 h
固定化 细胞：成
本低，操作 更容易
课题3
酵母细胞的固定化
【学习目标】
1.举例说明固定化技术的种类及应用。 2.比较直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的
异同点。
3.初步学会制备固定化酵母细胞并用其进行酒
精发酵。
【自主预习】
一、固定化酶的应用实例——生产高果糖浆
1.生产高果糖浆的原理:
葡萄糖
葡萄糖异构酶
催化效率高、 被固定的酶 低耗能、低 可重复使用 污染等
①酶不能回 收利用,增 一种酶只能 加了生产成 催化一种化 本②酶混在 学反应 产物中影响 产品质量
成本低,操作更 容易,可以催化 一系列化学反 应
固定后的细胞 与反应物不容 易接近,尤其是 大分子物质,可 能导致反应效 率下降等
缺点
三、实验操作
比较项目 酶的种类 直接 使用酶 一种或几 种 固定化酶 一种 化学结合法 物理吸附法 否 单一或多 种 否 单一 固定化细胞 一系列酶
制作方法
是否需要 营养物质 催化反应
包埋法
是 一系列
பைடு நூலகம்
比较项目 直接使用酶
固定化酶
固定化细胞 小分子
各种物质 反应底物 (大分子、 小分子)
优点
各种物质(大 分子、小分 子)
3.使用固定化酶的生产原理:
(1)制备固定化酶:将葡萄糖异构酶固定在颗粒状
载体 上。 的_____
(2)制备固定化酶反应柱:将这些酶颗粒装入
反应柱 中,柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。 _______ 酶颗粒 无法通过筛 (3)酶与反应液分离的原理:_______ 反应溶液 可以自由出入。 板上的小孔,而_________
思考：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
实际问题：对环境条件敏感，易失活；溶液中的酶
很难收回，不能被再次利用，提高了生产成本； 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
固定化酶：优点：酶即能与反应物接触，又容易
与反应物分离，同时，还可以反复利用 实际问题：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？
固定化细胞技术。因为固定化细胞保证了细胞的完整性， 酶环境改变小，对其活性影响小。
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
一、直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较
蒸馏水 使其活化。 加入_______
↓
配制CaCl2溶液：称取无水CaCl2放入烧杯中，
蒸馏水 加入 _______，使其充分溶解。
↓
小火或间断 加热的方 配制海藻酸钠溶液：要用___________
法。(影响实验成败的关键步骤)
↓
海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：先将溶化好的海
室温 ，再加入已活化的酵母 藻酸钠溶液冷却至_____