酵母细胞的固定化课件

课题3酵母细胞的固定化课题3酵母细胞的固定化1思考：什么是酶制剂？酶制剂有哪些种类？含有酶的制品①定义：多酶片、加酶洗衣粉中的蛋白酶和脂肪酶②种类：A、液体酶制剂：治疗某些胃病的胃蛋白酶液B、固体酶制剂：【复习】加酶洗衣粉：含有酶制剂的洗衣粉。③酶的生产：提取法、发酵法、化学合成法④酶的提取和分离纯化：提取出来的酶还要经过分离、纯化，再加入适量的稳定剂和填充剂，制成相应的酶制剂后才能用于催化化学反应。⑤酶制剂特点：通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件敏感，容易失活溶液中酶很难回收，不能再次利用，提高了生产成本反应后酶会混在产物中，影响产品质量，难以在生产中广泛应用思考：什么是酶制剂？酶制剂有哪些种类？含有酶的制品①定义：多2（一）课题背景1、直接使用酶的优点：缺点：①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，难以在工业生产中广泛应用设想：能否有一种方法使酶发挥它的优点，而没有这些缺点呢？（一）课题背景①天然酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件3（一）课题背景

1、直接使用酶2、固定化酶的优点：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。缺点：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得到的。设想：能否将合成一系列的酶的细胞直接固定呢？（一）课题背景酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定4（一）课题背景

1、直接使用酶2、固定化酶

3、固定化细胞的优点：固定化细胞制备的成本更低，操作更容易。（一）课题背景固定化细胞制备的成本更低，操作更容易。5

优点不足直接使用酶催化效率高，低耗能、低污染等对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量固定化酶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，很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能得到的固定化细胞成本低、操作容易、对酶活性的影响更小、可以催化一系列的反应、容易回收固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降由于大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞的应用也受到限制小结：直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点优点不足直接使用酶催化效率高，低耗能、低污染等对环境条件6（二）固定化酶的应用实例高果糖浆是

。果糖含量为42%的糖浆葡萄糖异构酶能将葡萄糖转化为果糖的酶是

。使用固定化酶技术，将酶固定在一种

上再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的

。酶颗粒无法通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与

接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。颗粒状载体筛板葡萄糖异构酶（二）固定化酶的应用实例高果糖浆是7反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量生产优点：反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和8物理吸附法化学结合法包埋法适合固定酶适合固定细胞（三）固定化酶或细胞的技术原因：体积大的细胞难以被吸附或结合原因：体积小的酶容易从包埋的材料中漏出物理吸附法化学结合法包埋法适合固定酶适合固定细胞（三）固定化9二、实验操作方法：包埋法固定化细胞，即：用海藻酸钠作载体包埋酵母细胞。（一）制备固定化酵母细胞操作步骤：实验材料：干酵母、CaCl2、海藻酸钠等二、实验操作方法：包埋法固定化细胞，即：用海藻酸钠作载101、酵母细胞的活化①过程称取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②注意事项A、活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。B、活化时要选择足够大的容器：因为酵母细胞活化时体积会变大，防止酵母细胞活化液溢出容器外。1、酵母细胞的活化①过程称取1g干酵母，放入50ml的小烧112、配置物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液①过程称取无水CaCl20.83g，放入200ml的烧杯中，加入150ml的蒸馏水，使其充分溶解，待用②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。2、配置物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液①123、配制海藻酸钠溶液称取0.7g海藻酸钠，放入50ml小烧杯中，加入10ml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10ml①过程②注意事项加热时要用()，或者()，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。小火间断加热3、配制海藻酸钠溶液称取0.7g海藻酸钠，放入50ml小烧杯13【思考6】配制海藻酸钠溶液是实验的关键环节。海藻酸钠溶液浓度过高或过低会产生什么影响？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，形成的凝胶珠包埋的酵母细胞数目少，影响实验结果。该步骤中加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，决定实验成败。注意小火间断加热。【思考6】配制海藻酸钠溶液是实验的关键环节。海藻酸钠溶液浓度144、海藻酸钠溶液和酵母细胞混合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。①过程②注意事项A、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。B、搅拌要彻底充分，使两者混合均匀，以免影响实验结果。4、海藻酸钠溶液和酵母细胞混合将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室155、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到配制好的CaCl2溶液中，将形成的凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右①过程②注意事项A、注射器与CaCl2液面的距离要合适，滴加的速度要控制好。B、海藻酸钠胶体在CaCl2的作用下，发生聚沉，形成凝胶珠，需在CaCl2溶液中浸泡30min左右，使凝胶珠结构稳定。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到配16（二）用固定化酵母细胞发酵①将固定化酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2－3次，洗去凝胶珠表面多余的CaCl2溶液1、过程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，置于25°C下发酵24h2、注意事项①控制好发酵温度，一般是室温25°C②可用不含酵母的凝胶珠做相同的处理，对照实验结果（二）用固定化酵母细胞发酵①将固定化酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏17（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。（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气泡，同时会闻到酒味。三、结果分析与评价（一）观察凝胶珠的颜色和形状三、结果分析与评价18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【思考13】检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法。一是用镊子夹起一19课题3酵母细胞的固定化课题3酵母细胞的固定化20思考：什么是酶制剂？酶制剂有哪些种类？含有酶的制品①定义：多酶片、加酶洗衣粉中的蛋白酶和脂肪酶②种类：A、液体酶制剂：治疗某些胃病的胃蛋白酶液B、固体酶制剂：【复习】加酶洗衣粉：含有酶制剂的洗衣粉。③酶的生产：提取法、发酵法、化学合成法④酶的提取和分离纯化：提取出来的酶还要经过分离、纯化，再加入适量的稳定剂和填充剂，制成相应的酶制剂后才能用于催化化学反应。⑤酶制剂特点：通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件敏感，容易失活溶液中酶很难回收，不能再次利用，提高了生产成本反应后酶会混在产物中，影响产品质量，难以在生产中广泛应用思考：什么是酶制剂？酶制剂有哪些种类？含有酶的制品①定义：多21（一）课题背景1、直接使用酶的优点：缺点：①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，难以在工业生产中广泛应用设想：能否有一种方法使酶发挥它的优点，而没有这些缺点呢？（一）课题背景①天然酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件22（一）课题背景

1、直接使用酶2、固定化酶的优点：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。缺点：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得到的。设想：能否将合成一系列的酶的细胞直接固定呢？（一）课题背景酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定23（一）课题背景

1、直接使用酶2、固定化酶

3、固定化细胞的优点：固定化细胞制备的成本更低，操作更容易。（一）课题背景固定化细胞制备的成本更低，操作更容易。24

优点不足直接使用酶催化效率高，低耗能、低污染等对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量固定化酶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，很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能得到的固定化细胞成本低、操作容易、对酶活性的影响更小、可以催化一系列的反应、容易回收固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降由于大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞的应用也受到限制小结：直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点优点不足直接使用酶催化效率高，低耗能、低污染等对环境条件25（二）固定化酶的应用实例高果糖浆是

。果糖含量为42%的糖浆葡萄糖异构酶能将葡萄糖转化为果糖的酶是

。使用固定化酶技术，将酶固定在一种

上再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的

。酶颗粒无法通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与

接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。颗粒状载体筛板葡萄糖异构酶（二）固定化酶的应用实例高果糖浆是26反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量生产优点：反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和27物理吸附法化学结合法包埋法适合固定酶适合固定细胞（三）固定化酶或细胞的技术原因：体积大的细胞难以被吸附或结合原因：体积小的酶容易从包埋的材料中漏出物理吸附法化学结合法包埋法适合固定酶适合固定细胞（三）固定化28二、实验操作方法：包埋法固定化细胞，即：用海藻酸钠作载体包埋酵母细胞。（一）制备固定化酵母细胞操作步骤：实验材料：干酵母、CaCl2、海藻酸钠等二、实验操作方法：包埋法固定化细胞，即：用海藻酸钠作载291、酵母细胞的活化①过程称取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②注意事项A、活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。B、活化时要选择足够大的容器：因为酵母细胞活化时体积会变大，防止酵母细胞活化液溢出容器外。1、酵母细胞的活化①过程称取1g干酵母，放入50ml的小烧302、配置物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液①过程称取无水CaCl20.83g，放入200ml的烧杯中，加入150ml的蒸馏水，使其充分溶解，待用②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。2、配置物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液①313、配制海藻酸钠溶液称取0.7g海藻酸钠，放入50ml小烧杯中，加入10ml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10ml①过程②注意事项加热时要用()，或者()，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。小火间断加热3、配制海藻酸钠溶液称取0.7g海藻酸钠，放入50ml小烧杯32【思考6】配制海藻酸钠溶液是实验的关键环节。海藻酸钠溶液浓度过高或过低会产生什么影响？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，形成的凝胶珠包埋的酵母细胞数目少，影响实验结果。该步骤中加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，决定实验成败。注意小火间断加热。【思考6】配制海藻酸钠溶液是实验的关键环节。海藻酸钠溶液浓度334、海藻酸钠溶液和酵母细胞混合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。①过程②注意事项A、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。B、搅拌要彻底充分，使两者混合均匀，以免影响实验结果。4、海藻酸钠溶液和酵母细胞混合将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室345、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到配制好的CaCl2溶液中，将形成的凝胶珠在CaCl2溶液