固定化酶的应用实例-生产高果糖浆 课件

基础知识（一）固定化酶的应用实例

——生产高果糖浆（1）高果糖浆的生产原理：葡萄糖异构酶果糖葡萄糖(2)葡萄糖异构酶固定：

将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上，装入反应柱中。(3)高果糖浆的生产操作：

从反应柱上端注入葡萄糖溶液，从下端流出果糖溶液，一个反应柱可连续使用半年。

2.固定化酶的反应柱示意图（二）固定化细胞技术1.将酶或细胞固定化的方法（二）固定化细胞技术1.将酶或细胞固定化的方法包埋法（二）固定化细胞技术1.将酶或细胞固定化的方法将酶（或细胞）包埋在细微网格里包埋法（二）固定化细胞技术1.将酶或细胞固定化的方法将酶（或细胞）包埋在细微网格里包埋法化学结合法（二）固定化细胞技术1.将酶或细胞固定化的方法将酶（或细胞）包埋在细微网格里将酶（或细胞）相互连接起来包埋法化学结合法（二）固定化细胞技术1.将酶或细胞固定化的方法将酶（或细胞）包埋在细微网格里将酶（或细胞）相互连接起来包埋法化学结合法吸附法（二）固定化细胞技术1.将酶或细胞固定化的方法将酶（或细胞）包埋在细微网格里将酶（或细胞）相互连接起来将酶（或细胞）吸附在载体表面上包埋法化学结合法吸附法【比较】酶和细胞的固定方法和特点固定对象酶细胞适宜固定法化学结合法、物理吸附法包埋法特点体积小，固定一种酶。包埋法容易丢失体积大，固定一系列酶。难以化学结合和吸附2.固定化酶和固定化细胞的联系与区别2.固定化酶和固定化细胞的联系与区别联系：应用相同，都能催化某些反应2.固定化酶和固定化细胞的联系与区别联系：应用相同，都能催化某些反应区别：1)固定化细胞技术操作容易，成本低，

容易回收；2)固定化细胞技术对酶活性影响更小；3)固定化细胞固定的一系列酶；4)由于大分子难以通过细胞膜，因此固

定化细胞的应用有一定的限制；〖思考〗将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发酵过程变为连续的酶反应，应当固定（酶、细胞）；若将蛋白质变成氨基酸，应当固定（酶、细胞）。〖思考〗将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发酵过程变为连续的酶反应，应当固定（酶、细胞）；若将蛋白质变成氨基酸，应当固定（酶、细胞）。3.固定化细胞的材料：固定化细胞时应当选用不溶于水的多孔性载体材料，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等1.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。2.实验设计〖思考2〗活化是指什么？1.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。2.实验设计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。〖思考2〗活化是指什么？1.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。2.实验设计（2）配制CaCl2溶液：

0.83gCaCl2＋150mL蒸馏水→200mL烧杯→溶解备用。（3）配制海藻酸钠溶液：

0.7g海藻酸钠＋10mL水→50mL烧杯→酒精灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化→蒸馏水定容到10mL。（3）配制海藻酸钠溶液：0.7g海藻酸＋10mL水→50mL烧杯→酒精灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化→蒸馏水定容到10mL。〖思考3〗微火加热并不断搅拌的目的是什么？防止海藻酸钠焦糊。（3）配制海藻酸钠溶液：0.7g海藻酸＋10mL水→50mL烧杯→酒精灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化→蒸馏水定容到10mL。〖思考3〗微火加热并不断搅拌的目的是什么？(4)海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化酵母细胞液，搅拌后吸入到注射器中。(4)海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化酵母细胞液，搅拌后吸入到注射器中。〖思考4〗为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？(4)海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化酵母细胞液，搅拌后吸入到注射器中。〖思考4〗为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？防止高温杀死酵母细胞。（5）固定化酵母细胞：以恒定速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中，形成凝胶珠状颗粒。（6）冲洗：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗2～3次。（二）．固定化酵母细胞的发酵（二）．固定化酵母细胞的发酵（6）冲洗：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗2～3次。（7）发酵：150mL10％葡萄糖＋固定化酵母细胞→200mL锥形瓶→密封→25℃发酵24h。〖思考5〗发酵过程中锥形瓶为什么要密封？〖思考6〗锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？〖思考7〗在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？〖思考5〗发酵过程中锥形瓶为什么要密封？〖思考6〗锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？〖思考7〗在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。〖思考5〗发酵过程中锥形瓶为什么要密封？〖思考6〗锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？〖思考7〗在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。酵母菌进行无氧呼吸产生的。〖思考5〗发酵过程中锥形瓶为什么要密封？〖思考6〗锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？〖思考7〗在利用固定化酶或固定化细胞进行生产的过程中，需要无菌操作吗？酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。酵母菌进行无氧呼吸产生的。需要。直接使用酶、固定化酶和固定化细胞区别类型优点不足直接

使用酶

固定

化酶

固定化

细胞

类型优点不足直接

使用酶

类型优点不足直接

使用酶

催化效率高，低耗能、低污染等。类型优点不足直接

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。类型优点不足固定

化酶

类型优点不足固定

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。类型优点不足固定

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。类型优点不足固定化细胞

类型优点不足固定化细胞

成本低，操作更容易。类型优点不足固定化细胞

成本低，操作更容易。固定后的细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降等。例1．下列有关固定化技术的叙述，正确的是（）A.固定化酶只是在细胞内才能发挥作用B.固定化酶能提高酶的利用率C.酶的固定是酶分离纯化的常用方法D.固定化酶的固定化方式就是吸附在

固体表面上。例1．下列有关固定化技术的叙述，正确的是（）A.固定化酶只是在细胞内才能发挥作用B.固定化酶能提高酶的利用率C.酶的固定是酶分离纯化的常用方法D.固定化酶的固定化方式就是吸附在

固体表面上。√例2.关于固定化细胞的叙述，正确的是A.催化效率高，低耗能、低污染B.对环境的条件非常敏感，容易失活C.既能与反应物充分接触，又能与产物

分离D.成本低、操作简单，但反应效果可能

很低例2.关于固定化细胞的叙述，正确的是A.催化效率高，低耗能、低污染B.对环境的条件非常敏感，容易失活C.既能与反应物充分接触，又能与产物

分离D.成本低、操作简单，但反应效果可能

很低√例3.溶解海藻酸钠，最好采用______加热的方法A.小火间断B.小火持续C.大火间断D.大火持续例3.溶解海藻酸钠，最好采用______加热的方法A.小火间断B.小火持续C.大火间断D.大火持续√例4.关于酵母菌的叙述，正确的是A.酵母菌在营养物质充足时、环境适宜

时，依靠有性生殖进行繁殖B.酵母菌的代谢类型时异养厌氧型C.酵母菌的生物膜系统包括细胞膜、核

膜、各种的细胞器膜等膜D.用酵母菌酿酒时，应先密封后通气例4.关于酵母菌的叙述，正确的是A.酵母菌在营养物质充足时、环境适宜

时，依靠有性生殖进行繁殖B.酵母菌的代谢类型时异养厌氧型C.酵母菌的生物膜系统包括细胞膜、核

膜、各种的细胞器膜等膜D.用酵母菌酿酒时，应先密封后通气√例5.将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺氧状态，下面加快的一项是A.CO2的释放B.丙酮酸的氧化C.葡萄糖的利用D.ATP的形成例5.将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺氧状态，下面加快的一项是A.CO2的释放B.丙酮酸的氧化C.葡萄糖的利用D.ATP的形成√例6．固定化酶的优点是A．有利于增加酶的活性B．有利于产物的纯化C．有利于提高反应速度D．有利于酶发挥作用例6．固定化酶的优点是A．有利于增加酶的活性B．有利于产物的纯化C．有利于提高反应速度D．有利于酶发挥