(完整版)第六章_固定化酶、固定化细胞案例
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酵母细胞的固定化一、固定化酶与固定化细胞及应用实例1、固定化酶(1)含义:将酶固定在不溶于水的载体上。
(2)实例:利用固定化酶技术生产“高果糖浆”。
(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)应用实例:生产高果糖浆①原料:葡萄糖②原理:葡萄糖果糖③生产过程及示意图:a.反应柱能连续使用半年,大大降低了生产成本。
b.提高了果糖的产量和品质。
2、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。
二、固定化酶或固定化细胞技术的常用方法1、固定化酶或固定化细胞:指利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。
2、方法:①物理吸附法 :将酶(或细胞)吸附在载体表面上②包埋法:将酶(或细胞)包埋在细微网格里③化学结合法:将酶(或细胞)相互结合,或将其结合到载体上。
葡萄糖异构酶三、固定化酵母细胞的制备与发酵(一)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。
〖思考〗活化是指什么?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。
2、配制物质的量浓度为0.05mol/L的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。
注:加热时要用小火,或者间断加热,并搅拌,反复几次,直到海藻酸钠溶化为止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,再转移至注射器中注:1、海藻酸钠溶液必须冷却至室温,搅拌要彻底充分,使两者混合均匀,以免影响实验结果的观察。
固定化细胞制备及应用事例固定化细胞是将活细胞固定在材料上,以实现其在生物反应或工业生产中的应用。
利用固定化细胞可以提高细胞的稳定性和生物活性,延长其寿命,并简化细胞分离和生产过程。
下面将介绍固定化细胞制备及应用的一些事例。
一、酶固定化1. 葡萄糖异构酶固定化:葡萄糖异构酶(GI)是一种重要的酶,用于将葡萄糖转化为果糖。
将GI固定在聚丙烯酸酯(PVA)凝胶中,可以实现连续和稳定的果糖生产。
此外,还可以将GI固定在金属氧化物纳米粒子上,以提高反应速率和酶稳定性。
2. 乳酸脱氢酶固定化:乳酸脱氢酶(LDH)是一种用于乳酸生产的重要酶。
将LDH固定在Ca2+交换树脂上,可以实现连续乳酸生产。
固定化LDH不仅具有较高的稳定性和重复使用性,还可以避免产物污染。
二、生物传感器1. 葡萄酒品质传感器:利用固定化酵母细胞制备的生物传感器,可以检测葡萄酒中的氨基酸和糖分等物质,以评估葡萄酒的品质。
固定化酵母细胞可以提高传感器的灵敏度和稳定性。
2. 环境污染物传感器:将大肠杆菌等细菌固定在传感器的电极表面上,可以实现对环境中污染物的实时监测。
固定化细菌可以与特定的污染物发生反应,并产生电流信号,从而实现环境污染物的快速检测。
三、药物传递系统1. 肿瘤靶向治疗:将抗癌药物固定在载体上,并加上靶向配体,可以实现对肿瘤细胞的选择性靶向治疗。
固定化药物可以提高药物的稳定性和生物利用率,减少药物对正常组织的毒性。
2. 糖尿病治疗:将胰岛素固定化在高分子材料上,并用于制备胰岛素缓释系统,可以实现糖尿病的长期治疗。
固定化胰岛素可以延长药物的作用时间,减少频繁注射的需要。
四、废水处理1. 有机废水处理:将具有降解有机物能力的细菌固定在废水处理装置中,可以高效降解废水中的有机物。
固定化细菌可以在较宽的温度和pH范围内工作,减少对环境的影响。
2. 污水氨氮去除:将氨氧化细菌固定在生物反应器中,可以实现对污水中氨氮的高效去除。
固定化细菌可以提高氨氮去除速率和稳定性,减少传统处理方法所需的空间和时间。