43酵母细胞的固定化课件林秋凤

1、酶酶 优点优点： 催化效率高，低耗能，低污染催化效率高，低耗能，低污染 实际问题实际问题： 对环境条件敏感，易失活；对环境条件敏感，易失活； 溶液中的酶很难收回，不能被再次利用溶液中的酶很难收回，不能被再次利用, 提高了生产成本；提高了生产成本； 反应后酶混在产物中，如不去除，会影响反应后酶混在产物中，如不去除，会影响 产品的品质产品的品质 设想：将酶固定在不容于水的载体上设想：将酶固定在不容于水的载体上 固定化酶固定化酶 固定化酶固定化酶 优点优点：酶即能与反应物接触，又容易与反：酶即能与反应物接触，又容易与反应物分离，同时，还可以反复利用应物分离，同时，还可以反复利用 实际问题实际问题：一

2、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，而在生产实践中，很多产物的形成都是通而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能完成的过一系列的酶促反应才能完成的 设想设想：酶是细胞合成的，能否将合成酶的：酶是细胞合成的，能否将合成酶的细胞直接固定？细胞直接固定？ 固定化细胞固定化细胞 优点优点：成本低，操作更容易：成本低，操作更容易 一、课题目标一、课题目标 1说出说出固定化酶固定化酶和和固定化细胞固定化细胞的作用和原理。的作用和原理。 2尝试制备尝试制备固定化酵母细胞固定化酵母细胞，并利用固定化，并利用固定化 酵母细胞进行酵母细胞进行酒精发酵酒精发酵。 基础知识基础知

3、识 （一）（一） 固定化酶的应用实例固定化酶的应用实例 生产高果糖浆生产高果糖浆 （1）高果糖浆的生产原理：）高果糖浆的生产原理： 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶 果糖果糖 (2)葡萄糖异构酶固定：葡萄糖异构酶固定： 将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上，装入反应柱中。上，装入反应柱中。 (3)高果糖浆的生产操作：高果糖浆的生产操作： 从反应柱上端注入葡萄糖溶液，从从反应柱上端注入葡萄糖溶液，从下端流出果糖溶液，一个反应柱可连续下端流出果糖溶液，一个反应柱可连续使用半年。使用半年。 2.固定化酶的反应柱示意图固定化酶的反应柱示意图 固定化酶的方式有哪些？固定化

4、酶的方式有哪些？ 阅读教材阅读教材P50，解决以下问题：，解决以下问题： （1）参照固定化酶，给细胞固定化下个定义）参照固定化酶，给细胞固定化下个定义 （2）细胞固定化的常用方法）细胞固定化的常用方法 （3）固定化细胞技术有哪些优势？）固定化细胞技术有哪些优势？ （4）一般来说，酶更适合用物理吸附法和化学结合法固）一般来说，酶更适合用物理吸附法和化学结合法固定，而细胞多采用包埋法固定，想想看为什么？定，而细胞多采用包埋法固定，想想看为什么？ （5）固定化细胞常用的载体有哪些？）固定化细胞常用的载体有哪些？ 思考：直接使用酶、固定化酶与固定化细胞各有什么优缺点？思考：直接使用酶、固定化酶与固定化

5、细胞各有什么优缺点？ 类型类型 优点优点 不足不足 对环境条件非常敏感，对环境条件非常敏感，容易失活容易失活；溶液中的；溶液中的酶很酶很难回收难回收，不能被不能被催化效率高，低耗能、催化效率高，低耗能、再次利用再次利用，提高了生，提高了生低污染等。低污染等。 产成本；反应后酶会产成本；反应后酶会混在产物中，可能混在产物中，可能影影响产品质量响产品质量。 一种酶只能催化一种一种酶只能催化一种酶既能与反应物接触，酶既能与反应物接触，化学反应，而在生产化学反应，而在生产又能与产物分离，同又能与产物分离，同实践中，很多产物的实践中，很多产物的时，固定在载体上的时，固定在载体上的形成都通过一系列的形成都

6、通过一系列的酶还可以被反复利用。酶还可以被反复利用。 酶促反应才能得到的。酶促反应才能得到的。 固定后的酶或细胞与固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，反应物不容易接近，成本低，操作更容易。成本低，操作更容易。 可能导致反应效果下可能导致反应效果下降等。降等。 直接使用酶直接使用酶 固定化酶固定化酶 固定化细胞固定化细胞 课堂讨论课堂讨论： 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？响更小？ 固定化细胞技术固定化细胞技术 2固定化细胞固定的是一种

7、酶还是一系列酶？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？该选择哪种方法？ 固定化细胞技术固定化细胞技术 4如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？ 固定化酶技术固定化酶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 1酵母细胞的活化酵母细胞的活化 思考思考：1、什么叫酵母细胞的、什么叫酵母细胞的活化活化？ 2配制物质的量浓度为配制物质的量浓度为 0.05mol/

8、L的的CaCl2溶液溶液 思考思考：2、配制物质的量浓度为、配制物质的量浓度为0.05mol/L的的CaCl2溶液溶液有什么作用？有什么作用？ 3配制海藻酸钠溶液配制海藻酸钠溶液 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 5固定化酵母细胞固定化酵母细胞 思考思考：配制的：配制的海藻酸钠溶液海藻酸钠溶液具体作用是什么？具体作用是什么？ 在加热的过程中，为什么要用在加热的过程中，为什么要用小火小火，或者，或者间断加热间断加热？思考思考：为什么刚形成的：为什么刚形成的凝胶珠凝胶珠要在要在CaCl2溶液中溶液中浸泡浸泡30min左右？左右？ 如何检验凝胶珠的质量是否合格？如何检验凝胶珠的

9、质量是否合格？ 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 1酵母细胞的活化酵母细胞的活化 思考思考：1、什么叫酵母细胞的、什么叫酵母细胞的活化活化？ 在在缺水缺水的状态下，微生物会处于的状态下，微生物会处于休眠状态休眠状态。活化活化就是让处于就是让处于休眠状态的微生物休眠状态的微生物重新恢复正常重新恢复正常的生活状态。酵母细胞活化的生活状态。酵母细胞活化时时体积会变大体积会变大，因此活化前应该选择体积足够大的容器，以，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。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配制物质的量浓度为 0.

10、05mol/L的的CaCl2溶液溶液 思考思考：2、配制物质的量浓度为、配制物质的量浓度为0.05mol/L的的CaCl2溶液溶液有什么作用？有什么作用？ 电解质的作用电解质的作用 3配制海藻酸钠溶液配制海藻酸钠溶液 思考思考：配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么？：配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么？ 包埋酶或细胞包埋酶或细胞 在加热的过程中，为什么要用小火，或者间断加热？在加热的过程中，为什么要用小火，或者间断加热？ 防止焦糊防止焦糊 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 5固定化酵母细胞固定化酵母细胞 思考思考：为什么刚形成的凝胶珠要在：为什么刚形成的凝胶珠要在 CaCl2

11、溶液中浸泡溶液中浸泡30min左右？左右？ 形成稳定的凝胶珠形成稳定的凝胶珠 如何检验凝胶珠的质量是否合格？如何检验凝胶珠的质量是否合格？ 如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明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，制作圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。失败，需要再作尝试。 （二）用固定化酵母细胞发酵（二）用固定化酵母细胞发酵 问题思考：发酵时为什么要将温度控制在 25？ 四实验操作结果分析与评价四

12、实验操作结果分析与评价 1观察凝胶珠的颜色和形状观察凝胶珠的颜色和形状 问题思考：如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，问题思考：如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色， 则说明什么？则说明什么？ 如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形， 则说明什么？则说明什么？ 如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸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。浓度偏高，制作失败

13、，需要再作尝试。 2观察发酵的葡萄糖溶液观察发酵的葡萄糖溶液 问题思考：当观察到哪些现象时，可说明实验获得问题思考：当观察到哪些现象时，可说明实验获得成功？为什么？成功？为什么？ 利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多生了很多气泡气泡，同时会闻到，同时会闻到酒精味酒精味。 巩固练习巩固练习 1、酶固定化技术与细胞固定化技术的关系是、酶固定化技术与细胞固定化技术的关系是 A 酶固定化技术是细胞固定化技术的基础酶固定化技术是细胞固定化技术的基础 B 细胞固定化技术是酶固定化技术的基础细胞固定化技术是酶固定化技术的基础 C 酶固定化技术与细胞固定

14、化技术是同时发展酶固定化技术与细胞固定化技术是同时发展起来的起来的 D 固定化细胞技术先于酶固定化技术固定化细胞技术先于酶固定化技术 2、固定化酶技术常采用、固定化酶技术常采用 A 包埋法包埋法 B 化学结合和物理吸附法化学结合和物理吸附法 C 活化法活化法 D 微囊化法微囊化法 3、海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要、海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要经过加热促进其溶解，采用的最好加热方经过加热促进其溶解，采用的最好加热方法是法是 A 快速加热快速加热 B 持续高温加热持续高温加热 C 小火间断加热小火间断加热 D 灼烧加热灼烧加热 4、酵母菌的活化是指、酵母菌的活化是指 A 让酵母细胞恢复运动状态让酵母细胞恢复运动状态 B 让酵母细胞在缺水状态下更容易休眠让酵母细胞在缺水状态下更容易休眠 C 让酵母细胞内酶活性加倍让酵母细胞内酶活性加倍 D 让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活状态常的生活状态 5、细胞固定化技术与酶固定化技术相比，所、细胞固定化技术与酶固定化技术相比，所具备的特点是具备的特点