选修1专题4课题3

1、酶制剂的优点：酶制剂的优点： 催化效率高、低耗能、低污染，催化效率高、低耗能、低污染，大规模地应用于食品、化工等各个大规模地应用于食品、化工等各个领域。领域。酶制剂存在的缺陷：酶制剂存在的缺陷： 1 1、通常对、通常对强酸强酸、强碱、高温和强碱、高温和有机溶剂有机溶剂等条件非常敏感，容易失等条件非常敏感，容易失活；活； 2 2、溶液中的酶很难回收，不能、溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；被再次利用，提高了生产成本； 3 3、反应后会混在产物中，可能、反应后会混在产物中，可能影响产品质量。影响产品质量。 如果你是工程技术人员，你如果你是工程技术人员，你如何解决这个问题如何解决这

2、个问题？固定化酶技术固定化酶技术 阅读阅读P49-50P49-50，并思考：，并思考：1 1、解决酶应用中存在问题的方法是？、解决酶应用中存在问题的方法是？2 2、什么是高果糖浆？使用它有何好处？、什么是高果糖浆？使用它有何好处？3 3、生产高果糖浆需要什么酶？其作用、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？是什么？这种酶有何特点？4 4、了解高果糖浆生产过程。、了解高果糖浆生产过程。5 5、这种方法的优点是什么？、这种方法的优点是什么？一、固定化酶的应用实例一、固定化酶的应用实例1 1、固定化酶技术。即将酶固定在、固定化酶技术。即将酶固定在一定空间内的技术（如固定在不一定空间内

3、的技术（如固定在不溶于水的载体上）。溶于水的载体上）。1、解决酶应用中存在问题的方法是？、解决酶应用中存在问题的方法是？2 2、高果糖浆是果糖含量为、高果糖浆是果糖含量为42%42%左右左右的糖浆。作为蔗糖的替代品，高果的糖浆。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，对人的健尿病、龋齿和心血管病，对人的健康有利。康有利。你能写出果糖的分子式吗你能写出果糖的分子式吗? ?它属于什么糖它属于什么糖? ?2、什么是高果糖浆？使用它有何好处？、什么是高果糖浆？使用它有何好处？3 3、生产高果糖浆需要、生产高果糖浆需要葡萄糖异构葡萄糖异构酶

4、酶；其作用是将葡萄糖转化为果；其作用是将葡萄糖转化为果糖；这种酶稳定性好，可持续发糖；这种酶稳定性好，可持续发挥作用。挥作用。3、生产高果糖浆需要什么酶？其作用、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？是什么？这种酶有何特点？4 4、固定化酶技术生产高果糖浆的过程：、固定化酶技术生产高果糖浆的过程：注意反应柱的注意反应柱的各部分名称。各部分名称。你能说出反应你能说出反应柱的优点吗？柱的优点吗？5 5、固定化酶技术的优点：、固定化酶技术的优点：（1 1）使酶既能与反应物接触，又）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；能与产物分离；（2 2）固定在载体上的酶可以被反）固定在载体上的酶

5、可以被反复利用。复利用。5、这种方法的优点是什么？、这种方法的优点是什么？ 在生产实际中使用固定化酶技在生产实际中使用固定化酶技术的不足：术的不足： 一种酶只能催化一种化学反应，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，通过一系列的酶促反应才能进行，所以操作比较麻烦。所以操作比较麻烦。怎么办怎么办?可采用固定化细胞技术。可采用固定化细胞技术。二、固定化细胞技术二、固定化细胞技术1 1、概念：、概念：利用物理或化学方法将细胞固利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间的技术。定在一定空间的技术。细胞中含有一系列酶，在细胞细胞

6、中含有一系列酶，在细胞正常生命活动的过程中，通过正常生命活动的过程中，通过代谢产生所需要的代谢产物。代谢产生所需要的代谢产物。阅读阅读P50P50：思考第二段的问题：思考第二段的问题2.2.将酶或细胞固定化的方法将酶或细胞固定化的方法将酶（或细胞）包将酶（或细胞）包埋在细微网格里埋在细微网格里将酶（或细胞）将酶（或细胞）相互连接起来相互连接起来将酶（或细胞）吸将酶（或细胞）吸附在载体表面上附在载体表面上包埋法包埋法化学结合法化学结合法物理吸附法物理吸附法酶适合采用化学结合和物酶适合采用化学结合和物理吸附法固定理吸附法固定细胞适合采用包埋法固定细胞适合采用包埋法固定细胞个大，酶分子很小细胞个大，

7、酶分子很小个体大的细胞难以被吸附或结合而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个小的酶容易从包埋的材料中漏出3 3、固定化细胞常用的载体、固定化细胞常用的载体常用的不溶于水的多孔性载体常用的不溶于水的多孔性载体有哪些？有哪些？明胶、琼脂糖、海藻酸钠、明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等 如果反应底物是大分如果反应底物是大分子物质，能否用固定化细子物质，能否用固定化细胞技术胞技术? ? 为什么？为什么？ 那应该采用何种技术那应该采用何种技术? ?三、实验操作三、实验操作（一）制备固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞阅读阅读P50P505

8、151思考下列问题：思考下列问题：（1 1）制备过程包括哪几个步骤？）制备过程包括哪几个步骤？（2 2）你认为哪个步骤的操作是最）你认为哪个步骤的操作是最重要的一环？重要的一环？1 1、酵母细胞的活化、酵母细胞的活化思考：思考： 关于酵母菌你有哪些知识？关于酵母菌你有哪些知识？ 什么是活化？什么是活化？ 怎样活化？怎样活化？ 应注意什么？应注意什么？活化：活化： 让处于休眠状态的微生物重让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态；新恢复正常的生活状态；本质：本质： 加快新陈代谢；加快新陈代谢；方法：方法： 加入适量的水。加入适量的水。 取取1g1g干酵母，放干酵母，放入入50ml50ml的小

9、烧杯的小烧杯中，加入蒸馏水中，加入蒸馏水10ml10ml，用玻璃棒，用玻璃棒搅拌，使酵母细搅拌，使酵母细胞混合均匀，成胞混合均匀，成糊状，放置糊状，放置1h1h左左右使其活化右使其活化思考：思考： 你认为酵母的活化操作有你认为酵母的活化操作有哪些注意事项？哪些注意事项？1 1、所用容器要大一些；、所用容器要大一些；2 2、要保证酵母菌的活性；、要保证酵母菌的活性；2 2、配制物质的量浓度为、配制物质的量浓度为0.05mol/L0.05mol/L的的CaClCaCl2 2溶液溶液称取无水称取无水CaClCaCl2 2 0.83g 0.83g。放入。放入200mL200mL的烧杯中，加入的烧杯中，

10、加入150mL150mL的蒸的蒸馏水，使其充分溶解，待用。馏水，使其充分溶解，待用。3 3、配制海藻酸钠溶液、配制海藻酸钠溶液操作：操作： 称取称取0.7g0.7g海藻酸钠，放入海藻酸钠，放入50mL50mL小烧杯中小烧杯中. .加人加人10mL10mL水，用酒精灯水，用酒精灯加热，边加热边搅拌，将海藻酸钠加热，边加热边搅拌，将海藻酸钠调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏水定容至水定容至10mL10mL。注意，。注意，加热时要用加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止直到海藻酸钠溶化为止 加热使海藻酸钠溶化是操作中加热使

11、海藻酸钠溶化是操作中最重要最重要的一环，涉及到实验的成败，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。一定要按照教材的提示进行操作。海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞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，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，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形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。数目少，影响实验效果。应当注意什么问题？应当注意什么问题？4 4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合、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将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化

12、的酵母细却至室温，加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌，使其混合均胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。匀，再转移至注射器中。为什么海藻酸钠溶液要冷却？为什么海藻酸钠溶液要冷却？5 5、固定化酵母细胞、固定化酵母细胞 以以恒定的速度缓慢地恒定的速度缓慢地将注射将注射器中的溶液器中的溶液滴加滴加到配制好的到配制好的CaClCaCl2 2溶液中，观察液滴在溶液中，观察液滴在CaClCaCl2 2溶液中形成凝胶珠的情形。将这溶液中形成凝胶珠的情形。将这些凝胶珠在些凝胶珠在CaClCaCl2 2溶液中溶液中浸泡浸泡30 30 minmin左右。左右。 刚形成的凝胶珠应在刚形成的凝胶珠应在Ca

13、ClCaCl2 2溶液中溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。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，可以检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法：使用下列方法： 一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实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，就表明凝胶珠的制裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。作成功。 二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。的凝胶珠是成功的。这一阶段成功与否呢？怎样评价？这

14、一阶段成功与否呢？怎样评价？观察凝胶珠的颜色和形状观察凝胶珠的颜色和形状:如果制作的凝胶珠如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白颜色过浅、呈白色色，说明海藻酸钠的浓度，说明海藻酸钠的浓度偏低偏低，固，固定的酵母细胞数目定的酵母细胞数目较少较少；如果形成；如果形成的凝胶珠的凝胶珠不是圆形或椭圆形不是圆形或椭圆形，则说，则说明海藻酸钠的浓度偏明海藻酸钠的浓度偏高高，制作失败，制作失败，需要再作尝试。需要再作尝试。（二）用固定化细胞发酵（二）用固定化细胞发酵1 1、将固定好的酵母细胞、将固定好的酵母细胞( (凝胶凝胶珠珠) )用蒸馏水冲洗用蒸馏水冲洗2-32-3次。次。 2 2、 将将150mL150mL质

15、量分数为质量分数为10%10%的的葡萄糖溶液转移到葡萄糖溶液转移到200mL200mL的锥形的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于胞，置于2525下发酵下发酵24h24h。这一阶段成功与否呢？怎这一阶段成功与否呢？怎样评价？样评价？观察发酵的葡萄糖溶液；观察发酵的葡萄糖溶液；利用固定的酵母细胞发酵产生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酒精，可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味。泡，同时会闻到酒味。还有其他方法吗？还有其他方法吗？类型类型优点优点不足不足直直接接使使用用酶酶催化效率高，低催化效率高，低耗能、低污染等。耗能、低污染等。对环境条件非常敏感，对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶容易失活；溶液中的酶很难回收，不能被再次很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。可能影响产品质量。固固定定化化酶酶酶既能与反应物酶既能与反应物接触，又能与产接触，又能