酵母细胞的固定化

酵母细胞的固定化温故知新2、加酶洗衣粉中添加________，可以更有效地清除顽渍。常用的酶制剂有_________________四类。1、果汁生产中，人们使________和_________解决果汁的出汁率低。酶制剂蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶果胶酶纤维素酶直接使用酶制剂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（1）优点（2）缺点催化效率高、低耗能、低污染，大规模地应用于食品、化工等各个领域如何解决这些问题？课题背景固定化酶技术1、什么是高果糖浆？使用它有何好处？2、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？3、简述高果糖浆生产过程。4、这种方法的优点是什么？5、什么是固定化酶技术？一、固定化酶的应用实例自主学习阅读P49，思考下列问题：高果糖浆（HFCS）也叫果葡糖浆，是果糖含量为42%左右的糖浆。作为蔗糖的替代品，高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病，对人的健康有利。1、什么是高果糖浆？使用它有何好处？合作探究生产高果糖浆需要葡萄糖异构酶；其作用是将葡萄糖转化为果糖；这种酶稳定性好，可持续发挥作用。2、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？3、固定化酶技术生产高果糖浆的过程：注意反应柱的各部分名称。将_______________固定在颗粒状载体上↓放入_______中，底部装有分布着许多小孔筛板酶颗粒不能通过，反应液能通过↓葡萄糖溶液从反应柱的______注入，并流过反应柱↓与____________________接触，转化成果糖↓果糖从反应柱的______流出葡萄糖异构酶反应柱上端固定化葡萄糖异构酶下端（一）固定化酶（1）含义：将酶固定在不溶于水的载体上。（3）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。（4）缺点：一种酶只能催化一种化学反应，而在实际生产中，很多产物的形成是通过一系列的酶促反应才能得到。（5）解决方案：固定化细胞技术（2）实例：利用固定化酶技术生产“高果糖浆”。自主学习二、固定化细胞技术1、什么是固定化细胞技术？固定化细胞固定的是一种酶，还是一系列酶？2、如何将酶和细胞固定？这些方法有什么区别？阅读P50前三段，回答下列问题：二：固定化细胞技术1、概念：固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间的技术。2、方法包埋法:将酶（或细胞）包埋在细微网格里化学结合法:将酶（或细胞）相互连接起来物理吸附法:将酶（或细胞）吸附在载体表面上细胞适合采用包埋法固定酶适合采用化学结合法和物理吸附法固定二、固定化细胞（1）含义：将细胞固定在一定空间内的技术。（2）优点：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（3）缺点：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，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。但相对较为完善。思考？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？2．固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？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？4．如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？固定化细胞固定化细胞固定的是一系列酶固定化细胞技术固定化酶技术固定化细胞四、实验操作——酵母细胞的固定化用什么方法对酵母细胞的固定化？包埋法常用哪些载体？思考：包埋法明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等（一）制备固定化酵母细胞（二）用固定化酵母细胞发酵实验操作：（一）制备固定化酵母细胞1、酵母细胞的活化：在缺水状态下，微生物处于休眠状态。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。1g干酵母＋10mL蒸馏水→50mL烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。〖思考〗活化是指什么？操作提示酵母细胞活化时体积会变大，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。2、2溶液：2＋150mL蒸馏水→200mL烧杯→溶解备用。〖思考〗为什么要用蒸馏水，而不用自来水？防止自来水中各种离子影响实验结果（3）配制海藻酸钠溶液：〖思考1〗微火加热并不断搅拌的目的是什么？〖思考2〗配制海藻酸钠溶液浓度要适宜？（4）海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：〖思考3〗为什么要等到海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞呢？防止海藻酸钠焦糊。是最重要的环节：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目少，影响实验效果。防止高温杀死酵母细胞。（5）固定化酵母细胞：

〖思考4〗CaCl2溶液所起的作用是什么？海藻酸钠胶体在CaCl2这种电解质作用下发生聚沉，形成凝胶珠，需浸泡30分钟以形成稳定结构〖思考5〗如何判断固定化酵母细胞是否成功？观察凝胶珠的颜色和形状，若凝胶珠颜色过浅，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；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，需要再作尝试以恒定的速度缓慢的将注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中，将形成的凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。

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。

2、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1〗为什么要用蒸馏水冲洗凝胶珠？洗去凝胶珠表面多余的CaCl2溶液。以免对实验造成影响。〖思考2〗葡萄糖在这里有什么用？既可以作为发酵底物，也作为酵母菌细胞的营养物质。〖思考3〗发酵过程中锥形瓶为什么要密封？〖思考4〗锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？〖思考5〗在利用固定化酶或固定化细胞进行工业生产的过程中，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。一种或多种一种不需要不需要需要一种或多种一种一系