酵母细胞的固定化(原创,上课用)

12
13
14
15
海藻酸钠
Ca2+
海藻酸钙
16
17
图9 海藻酸钠中加入酵母菌液
图10 混合均匀的海藻酸钠和酵母菌液
18
19
先匀速推，即将滴落时暂停
20
固定化酵母细胞凝胶珠
21
凝胶珠弹性测试
22
几组凝胶珠对比
低浓度海藻酸钠凝胶珠
高浓度海藻酸钠凝胶珠
（左1g/100mL和右2g/100mL） （3.5g/100mL即教材浓度和2g/100mL）
11
思考 20 、结合专题 2 的无菌操作技术，想一想如果要求制作反复使用的固定化 酵母细胞，应该在实验过程中注意哪些问题？
分析：如果希望反复使用固定化酵母细胞，就需要避免 其他微生物的污染 。 在工业生产中，细胞的固定化是在严格 无菌 的条件下进行的。例如，配置好的 CaCl2溶液、溶化后的海藻酸钠溶液、葡萄糖溶液都需要经过 高压蒸汽灭菌 处 理；制备好的凝胶珠用 无菌 水冲洗等。
专题3 酵母细胞的固定化
1
一、为什么要固定化酶 思考1、细胞中的酶，有的是游离的，也有的附着在生物膜上。有序排列在生物
膜上的一系列酶可以催化连续的化学反应，这有什么好处？ 分析：使生命活动更为 有序 和 高效 。 思考2、应用酶的过程中，人们发现了一些实际问题，例如：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 ；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。
结构，使酵母菌更易固定。
9
思考14、本实验中，海藻酸钠的浓度对凝胶珠的形态和颜色有哪此影响？
分析：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

固定化酵母细胞的实验过程
酵母细胞的活化 配置物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液
配制海藻酸钠溶液 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合
固定化酵母细胞 利用固定化酵母细胞发酵
第29页，共41页。
高考链接
1. （2009.江苏） 下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，
正确的是（ A ）
A. 固定化细胞技术在多步连续催化反应方 面优势明显
第33页，共41页。
简答题 1. 在实验过程中为什么要活化酵母细胞？ 答：在缺水的状态下，酵母细胞处于休眠状 态。将酵母细胞放入蒸馏水中1h，可以使处 于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状 态，以便于酵母细胞发酵葡萄糖溶液。
第34页，共41页。
2. 在葡萄糖的异构反应中，如果不将葡萄糖异构 酶固定，而是直接使用葡萄糖异构酶，会对生产 过程产生哪些影响？ 答：葡萄糖异构酶如果没有固定，溶液中的酶会 很难回收，不能再次利用，提高了生产成本；反 应后酶会混合在产物中，如不除去，会影响产品 质量。
酶 化学结合法
细胞 包埋法
第12页，共41页。
2. 实验设计
今天我们以酵母细胞为 实验材料，进行酵母细胞的 固定化实验。
第13页，共41页。
实验材料
干酵母 干酵母
CaCl2溶液
海藻酸钠
第14页，共41页。
实验过程
（1）制备固定化酵母细胞
配方
配置0.05mol/L的CaCl2溶液 配置海藻酸钠溶液
2. 正常情况下，凝胶珠的颜色___较__深___ ，形状 为__圆__形____或_椭__圆__形___ 。
第32页，共41页。
选择题
1.下列不属于酶的优点的是（ D ）
A. 催化效率高 C. 低污染

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
②包埋法
③化学结合法
酵母细胞的固定化定
10
固定化酶或固定化细胞采取的方法
包埋法
将酶（或细胞）包埋在细微网 格里
将酶（或细胞）相互结合， 或将其结合到载体上。
化学结合法
将酶（或细胞）吸附在载体表 面上
物理吸附法
酵母细胞的固定化定
1直接使用酶制剂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溶液中酶很难回收丌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如何解决这些问题
课题3
酵母细胞的固定化
酵母细胞的固定化定
酵母细胞的固定化定
22
酵母细胞的固定化定
23
（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CaCl2 溶液中，将形成的凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡 30min左右。
〖思考〗 CaCl2溶液有什么作用？ 使胶体聚沉，形成结构稳定的凝胶珠。刚形成的凝 胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，以便形成稳 定的结构。
固定化酶技术
酵母细胞的固定化定
4
2、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。
操作提示
滴加注射器中的溶液时，速度一定要恒定且缓慢， 以便形成的凝胶珠呈均匀的圆形或椭圆形。

②将150ml质量分数为10%的葡萄糖溶液转移 到200ml的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞， 置于25℃下发酵。
可多次使用、便于产物分离、提高产品质量。
增加 2.0mol.L-1
凝胶珠机械强度过大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部。
小火或间断加热 冷却至室温 酵母细胞从颗粒中漏出
定在一定空间的技术。
四、固定化技术常用的方法
包埋法、化学结合法、物理吸附法
包埋法 化学结合法
吸附法
将酶（或细胞）包埋在 细微网格里
将酶（或细胞）相互连 接起来或结合到载体上
将酶（或细胞）吸附在 载体表面上
五、固定化酶技术
1、概念:固定化酶是利用物理或化学方法将酶固 定在一定载体内的技术,多采用 化学结合或物理 吸附法固定化。
课题3 酵母细胞的固定化
一、酶应用存在的问题
1、酶易受外界条件的影响而失活。
2、溶液中的酶很难回收，不能被再次利用， 提高了生产成本。
3、反应后酶会混在产物中，可能会影响产 品质量。
二、固定化酶的应用实例
1.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例 （1）高果糖浆的生产需要 葡萄糖异构 酶 （2）葡萄糖异构酶的固定
3、细胞固定化的条件：无菌条件、适宜温度
4、优点： 成本更低，操作更容易
5、实验操作 （1）制备固定化酵母细胞
①酵母细胞的活化。 ②配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2 溶液。 ③配制海藻酸钠溶液。 ④海藻酸钠溶液与酵母细胞混合。 ⑤固定化酵母细胞。
（2）用固定化酵母细胞发酵
①将固定好的酵母细胞用蒸馏水冲洗2—3次。
2、优点:与一般酶制剂相比,固定化酶既能与反应 物接触，又能与 产物 分离,同时还可以被 反复利 用。