酶的研究与应用
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酶的应用与工业生产酶是一类具有高效催化活性的蛋白质生物催化剂,广泛存在于自然界中,对许多化学反应起着关键作用。
随着科技的进步和人们对环保、高效生产的需求,酶的应用在工业生产中显得越来越重要。
本文将介绍酶在工业生产中的应用和相关的生产流程。
一、酶在食品工业中的应用1. 酶在面包和面制品生产中的应用面包和面制品的生产过程中需要进行发酵,而酶可以分解碳水化合物转化为发酵所需的营养物质和二氧化碳,促进面团的膨胀。
同时,酶还能改善面包的质地和口感,使得面包更加松软可口。
2. 酶在乳制品生产中的应用乳制品生产中常用的酶有乳清蛋白酶和凝乳酶。
乳清蛋白酶能够将乳清中的蛋白质分解为多肽和氨基酸,从而改善乳制品的口感和稳定性。
凝乳酶则能够促使牛奶凝结,产生乳酪和奶酪等乳制品。
二、酶在制药工业中的应用1. 酶在药物合成中的应用酶能够催化复杂有机分子的合成,从而在药物合成中起到关键的作用。
例如,通过酶催化反应,可以合成高效抗癌药物、抗生素和激素等。
与传统的化学方法相比,酶催化反应具有选择性高、副反应少的优点。
2. 酶在药物转化中的应用许多药物在人体内需要经过转化才能发挥治疗作用。
而酶能够催化这些药物的转化反应,使其更容易被人体吸收和代谢。
例如,酶可以将不活性的药物转化为活性形式,提高药效。
三、酶在能源生产中的应用1. 酶在生物质能源生产中的应用酶能够分解生物质中的多糖类物质,如纤维素和木聚糖,产生发酵所需的糖类物质。
这些糖类物质可以被微生物发酵为生物气体、生物醇和生物柴油等可再生能源,用于替代化石燃料。
2. 酶在生物燃料电池中的应用生物燃料电池是一种将生物质能直接转化为电能的装置,而酶在其中起到的是催化剂的作用。
酶能够催化生物质中的氧化反应和还原反应,从而产生电子和离子,在电解质中产生电流。
四、酶在纺织工业中的应用1. 酶在纺织品整理中的应用酶可以用于处理纺织品的整理工艺,如去除纤维表面的不纯物和污渍,改善纺织品的柔软度和光泽度,提高纺织品的品质。
海洋生物酶的催化功能与应用关键技术联合研发海洋生物酶是从海洋生物中提取得到的一类具有生物催化功能的特殊蛋白质。
它们具有高效、特异性和选择性催化反应的特点,因此在各个领域的应用潜力巨大。
为了充分发挥海洋生物酶的催化功能,实现其在工业、医药和环境等方面的应用,需要进行关键技术的联合研发。
首先,对于海洋生物酶的研究与应用,关键技术是从海洋生物体中提取和分离纯化酶的技术。
由于海洋生物的复杂性和多样性,提取和分离纯化海洋生物酶的过程具有一定的挑战性。
其中,高效的分离和纯化技术是实现海洋生物酶工业化应用的前提。
常用的分离和纯化技术包括超滤、离子交换层析、凝胶过滤层析等,这些技术可以使得酶分离和纯化达到较高的效率和纯度。
此外,对于活性较低的酶,还需要开发适合的增活技术,例如蛋白质修饰和酶的基因工程改造等,以提高酶的催化活性和稳定性。
其次,海洋生物酶的催化功能与机制研究是实现应用的重要基础。
了解海洋生物酶的催化机制,有助于优化酶的性能,提高其催化活性和特异性。
通过对酶催化反应的研究,可以揭示酶的底物特异性、催化机理和抑制剂的作用机制等。
同时,对于酶的结构和构象的研究,也有助于理解酶的催化性质和稳定性。
在这方面的研究中,常用的关键技术包括X射线晶体学、核磁共振和质谱等,这些技术能够揭示酶的三维结构、构象变化和功能域等。
另外,基于海洋生物酶的应用研究也需要关键技术的支持。
在工业上,海洋生物酶已经在生物质转化、肉制品加工、纺织工业和制药等领域发挥了重要作用。
目前,一些关键技术主要包括酶的定向进化、高通量筛选和蛋白质工程等。
定向进化是通过人工改造酶的基因来提高酶的催化能力,从而使其更适用于特定的工业反应。
高通量筛选是通过大规模的酶库筛选技术,快速寻找具有特定活性和特异性的酶。
蛋白质工程则是通过基因工程技术改变蛋白质的结构和功能,以达到优化酶的性能的目的。
此外,海洋生物酶的应用在医药和环境领域也具有重要意义。
在医药领域,海洋生物酶可以应用于新药和抗肿瘤药物的研发,例如抗体药物和基因治疗等。
3生物酶在羊毛前处理中的研究与应用3.1生物洗毛与去杂(washing wool and removing weed with protease and cellulase)原毛中含有一定量的植物性杂质,如草籽、叶茎、麻屑、麻丝等。
这些杂质会影响纺织加工,产生条干不匀、断头增加、染色不匀等。
目前,毛纺行业生产中,含草杂率经常超标,致使成品毛条降等。
传统加工中去除羊毛中草杂的方法一般采用炭化法和机械法,这两种方法都会不同程度地损伤羊毛纤维。
有报道用纤维索酶、木质素酶等水解酶来代替炭化去除植物性杂质的。
Heine-E[3]等人用木质素过氧化生物酶处理,均发现处理后羊毛并没有受到化学或物理的损伤。
蒋少军等[4]介绍了纤维素酶在洗毛中的应用,结果表明:利用纤维素酶对纤维素的水解作用去除了羊毛中草杂,而且还能提高羊毛的白度,而羊毛的断裂强度、平均长度、短毛率等指标无大变化。
生物去杂是利用酶催化反应高度专一性的特点,加入的酶只促使植物性草杂发生降解,与毛纤维的粘着力下降,理化性质发生变化,最终形成短小的纤维素碎片,从原毛中分离,对羊毛蛋白不起作用,加之处理时温度较低,对羊毛不会造成损伤,再者,酶本身是蛋白质,易生物降解,所以可减轻环境污染。
以杰能科公司的中性纤维素酶IndiAge为例[5],对含草杂的羊毛进行生物浸渍处理的参考工艺:纤维素酶1g/L,PH=5.5-6.5,温度40-45℃,时间40min,浴比1:40。
原毛表面除了含有羊毛脂、羊汗、土杂、草屑污染物外,还存在另一种由细胞碎片和软角质蛋白原生质构成的蛋白质污染物(PCL),其与纤维间存在较强的氢键结合力,它的残存使洗净毛色泽黯沉,采用传统的洗毛方法很难完全去除。
生物洗毛可以去除羊毛表面里层的这些蛋白质污染物,在洗毛工艺中应用蛋白酶,采用二步法洗毛。
前二槽添加渗透剂和合成洗涤剂601洗去羊毛脂、羊汗、土杂,第三槽添加蛋白酶进行生物洗毛,去除洗去蛋白质污染物,提高洗净毛的质量。
专题4酶的研究与应用4.2探讨加酶洗衣粉的洗涤效果导学案【学习目标】1.说出加酶洗衣粉的洗涤原理;2.探讨温度对加酶洗衣粉洗涤的影响;3.探讨不同种类加酶洗衣粉对同一污物和不同污物洗涤效果的区别。
【学习重点】区别不同种类加酶洗衣粉对同一污物和不同污物的洗涤效果。
【学习难点】实验过程中各种变量的控制。
【学习方法】讨论法、归纳、总结【知识梳理】(一)、基础知识1、酶绝大多数是蛋白质,少数为;酶具有作用;酶具有性、性特点,但易受、、表面活性剂等因素的影响。
(1)加酶洗衣粉是指含的洗衣粉,目前常用的酶制剂有、、淀粉酶和纤维素酶四类。
(2)脂肪酶可以将脂肪分解成和,蛋白酶可以将蛋白质分解成,然后在作用下分解成氨基酸。
(3)应用最广泛、效果最明显的是酶和酶。
酶能将、等含有大分子蛋白质水解成可溶性的或,是污迹容易从衣物上脱落。
〖思考1〗普通洗衣粉中包含哪些化学成分?:(二)、实验设计(1)实验设计遵循原则:是、和,比如探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有何不同时,用控制洗衣粉为变量,其他条件完全一致;同时普通洗衣粉处理污渍物与加酶洗衣粉处理污渍物形成实验。
(2)实验过程①取两只大烧杯并,用量筒分别量500mL蒸馏水放入其中,放入400C的水浴锅保温。
②将制好的污染布和洗衣粉(一组为和,另一组为和)分别放入两只烧杯中。
③用玻璃棒同时充分搅拌时间,一段时间后搅拌可重复进行。
④过相同的时间后观察洗涤效果,探究加酶洗衣粉使用时的最适温度。
(3)使用加酶洗衣粉时必须注意以下几点:①能使蛋白酶水解,因此,蛋白质类织物就不能用加酶洗衣粉洗涤;②使用加酶洗衣粉时。
必须注意洗涤用水的;③加酶洗衣粉不宜长期存放,存放时间过长会导致损失;④添加了的洗衣粉可以分解人体皮肤表面蛋白质。
〖思考2〗你打算使用什么方法和标准判断洗涤效果?【例1】下列不属于酶制剂的是…………………………………………………………()A.蛋白酶 B.脂肪酶 C.淀粉酶 D.麦芽糖酶【例2】下列质地的衣物不能用加酶洗衣粉洗涤的是…………………………………()A.化纤类衣物 B.棉麻类衣物 C.尼龙类衣物 D.毛类衣物【例3】下面是有关普通洗衣粉和加酶洗衣粉对洗涤物效果是否相同的探究实验,请据表回(1)能说明加酶洗衣粉效果好的组合方式是。
酶分析法的原理及应用1. 概述酶分析法是一种常用的生物化学分析方法,通过利用酶对底物的特异性反应来定量分析样品中的物质含量。
本文将介绍酶分析法的原理及其在科学研究和生物医学领域中的应用。
2. 酶的特性与原理酶是一种生物催化剂,能够加速化学反应速度,而不被消耗。
它们具有高度的专一性,只对特定的底物进行反应。
酶的反应速率与底物浓度呈正比关系,且受到温度和pH值等环境因素的影响。
通常,酶分析法的原理基于底物和酶的反应产生的物质的可测量性。
常见的酶分析方法包括酶反应动力学法、酶抑制法、酶联免疫吸附法等。
3. 酶分析方法的应用3.1 酶测定法在生物化学研究中的应用酶测定法在生物化学研究中具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域:•酶活性测定:通过测量酶催化底物转化产物的含量变化,可以确定酶催化反应的速率和活性。
•代谢物检测:许多代谢产物可以通过特定的酶催化反应转化成可测量的产物,从而快速检测和定量代谢产物的含量。
•蛋白质定量:一些酶能够特异性催化蛋白质的降解,通过测量酶反应产生的物质的含量变化,可以间接地确定蛋白质的含量。
3.2 酶分析法在生物医学领域中的应用酶分析法在生物医学研究和临床诊断中也具有重要的应用价值。
以下是一些常见的应用领域:•生物标志物的检测:许多疾病都伴随特定的生物标志物的变化,通过测量酶反应产物的含量变化,可以快速检测和诊断疾病。
•药物测定:酶反应可用于药物的定量分析,例如测定血液中药物的浓度,以指导药物治疗。
•免疫学研究:酶与抗体结合的酶联免疫测定法是一种常用的免疫学研究方法,可以检测特定抗体的存在和浓度。
4. 酶分析法的优缺点酶分析法具有以下优点:•高灵敏度:由于酶对底物的专一性反应,酶分析法能够检测到非常低浓度的底物。
•高选择性:酶对于特定底物的反应非常特异,可以避免其他杂质的干扰。
•快速和简便:酶分析法通常具有简单的操作步骤和快速的反应速率。
然而,酶分析法也存在一些缺点:•受环境条件影响:酶的反应速率受到温度和pH值等环境因素的影响,需要严格控制实验条件。
蛋白质工程和人工酶的研究和应用蛋白质是生命活动中不可或缺的物质,在细胞内发挥着重要的催化、运输、信号传递等功能。
近年来,随着生物技术的发展,人们开始重视对蛋白质的研究和应用。
其中,蛋白质工程和人工酶的研究和应用成为热门话题。
本文将以此为主题,探讨蛋白质工程和人工酶的研究进展、应用现状及前景展望。
一、蛋白质工程的研究进展为了实现人类对蛋白质的更深入理解、更高效利用和更精确控制,人们提出了蛋白质工程的概念,即应用基因重组、突变、构建等手段对蛋白质进行修饰和改造,使其具有更好的性能和功能。
蛋白质工程的研究涉及到许多领域,如基础科学、医药学、食品工业等,这里介绍其中几个重要的方向。
1. 基因重组技术利用基因重组技术可以将两个不同物种的基因进行重组,产生具有新性状的蛋白质。
例如,将鼠的免疫球蛋白基因和人的免疫球蛋白基因进行重组,可以产生人-鼠嵌合型免疫球蛋白,用于治疗某些疾病。
此外,还可以将两种酶基因进行重组,产生具有更高催化效率的蛋白质。
2. 突变技术通过突变技术可以产生蛋白质的不同形态或性质,如改变酶的催化活性、选择性、稳定性等。
例如,将胰岛素的丝氨酸替换为脯氨酸,就可以得到抗胰岛素的药物。
此外,还可以利用突变技术优化抗体的结构和亲和力,用于治疗癌症等疾病。
3. 构建技术构建技术可以通过合成不同肽段或蛋白质区域实现蛋白质的修改和修饰,如纯化、过滤、结晶等,从而达到改变蛋白质功能和结构的目的。
例如,将含有低氧感受器域的蛋白质进行构建,可以得到与肿瘤发生相关的蛋白质,为癌症治疗提供了新的思路。
二、人工酶的研究进展人工酶,即由非酶性物质构建的具有酶活性的体系,是生物催化领域的一个重要研究方向。
相较于天然酶,人工酶具有更好的稳定性、特异性和选择性,能够用于催化试剂合成、生物转化、环保等多个领域。
1. 化学人工酶化学人工酶是利用小分子化合物模拟酶的活性和选择性,从而实现生物催化的过程。
其中,小分子主要包括有机配体、有机催化剂等。
(震撼推荐)2010届高三生物一轮复习必备精品系列专题二十:酶的研究与应用一、考点解读1、考点盘点2、考点解读本专题包含了三个专题,果胶酶在果汁生产中的作用,加酶洗衣粉和酵母菌细胞的固化,加酶洗衣服的的内容比较贴近生活,且酶制剂及酶的有关知识和必修一联系密切,近几年此部分单独出题的几率不大,且往往和酶的必修部分相联系。
本专题的(1)(3)部分对于学生来说感兴趣,可跟生产联系在一起,高考的立意在对三个课题过程的研究的理解,更高的要求是根据有关内容进行实验设计。
二、知识网络1、什么是果胶?2、果汁生产中要解决的主要问题3、果胶酶的作用果胶酶在果汁生产中的作用果胶酶的作用果胶酶的使用实验设计1、果胶酶催化的适宜pH 值和温度探究2、一定水果量下,果胶酶的最适用量探究探讨加酶洗衣粉的洗剂效果加酶洗衣粉的相关知识实验设计1、普通洗衣粉与加酶洗衣粉的洗涤效果比较2、加酶洗衣粉的最佳洗涤温度3、不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果比较酵母细胞的固定化固定化技术基础知酵母细胞的固定化1、固定化酶及其应用实例2、固定化细胞技术 1、制备固定化酵母细胞①操作要领②结果分析与评价 2、用固定化酵母细胞发酵三、本单元分课时复习方案一.果胶酶在果汁生产中的作用(一)果胶酶的作用1.植物细胞壁及胞间层的主要组成成分之一是果胶。
果胶的主要成分为半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物。
2.果胶酶的作用是分解果胶变成可溶性的半乳糖醛酸。
3.果胶酶不是特指某一种酶,而是分解果胶的一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶;果胶酶的化学本质是蛋白质,也能被蛋白酶水解掉;果胶酶具有酶的通性:只改变反应效率,不改变反应的平衡点。
(二)酶的活性与影响酶活性的因素1.酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力。
酶反应速度用单位时间内,单位体积中反应物的减少量或产物的增加量表示。
2.影响酶活性的因素常提的是温度、pH值和酶的抑制剂等。
3.探究温度和pH对酶活性的影响及探究果胶酶用量的两个实验都要注意实验的基本原则:对照原则和等量原则,理解实验中温度梯度或pH梯度的变化在分析问题时也要用单一变量原则分析。
(三)果胶酶的用量生产果胶时.为了使果胶酶得到充分利用,控制好酶的用量,用量多少常通过设置梯度手段探究。
(四)设计实验在实际的操作过程中,还需要注意下列事项。
1.与其他工业用酶基本相同,果胶酶的适宜温度范围也比较宽泛,因此,可以选用10 ℃作为温度梯度,设置的具体温度为10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃和60 ℃等,也可以尝试以5 ℃作为温度梯度。
2.苹果、橙子和葡萄等水果都可以作为反应物,水果不用去皮。
如用苹果为原材料,一般可按每个中等大小的苹果加水100~200 mL的比例进行搅拌,获得稀的苹果泥。
3.果泥的用量可以采用5 mL左右,果胶酶的用量可采用质量浓度为2%的果胶酶溶液2 mL。
4.水浴时间可以为20~30 min。
5.过滤果汁时,漏斗中应放置滤纸。
6.探究pH对果胶酶活性的影响,只须将温度梯度改成pH梯度,并选定一个适宜的温度进行水浴加热。
反应液中的pH可以通过体积分数为0.1%的氢氧化钠或盐酸溶液进行调节。
探究果胶酶的用量是建立在探究最适温度和pH对果胶酶活性影响的基础之上的。
此时,研究的变量是果胶酶的用量,其他因素都应保持不变。
实验时可以配制不同浓度的果胶酶溶液,也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液,然后使用不同的体积即可。
需要注意的是,反应液的pH必须相同,否则将影响实验结果的准确性。
二.探讨加酶洗衣粉的洗剂效果(一)实验原理1.加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉,目前常用的酶制剂有四类:蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶,其中,应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。
2.碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽,使污迹从衣物上脱落。
脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分别将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质,使洗衣粉具有更好的去污能力。
3.在本课题中,我们主要探究有关加酶洗衣粉的三个问题:一是普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有什么不同;二是在什么温度下使用加酶洗衣粉效果最好,三是添加不同种类的酶的的洗衣粉,其洗剂效果有哪些区别。
资料:1.家用洗衣粉。
家用洗衣粉和其他各种家用洗涤剂的成分基本相同,主要含有表面活性剂、水软化剂、碱剂、漂白剂和香精等成分。
表面活性剂表面活性剂是洗衣粉的主要成分。
表面活性剂有阴离子、阳离子、非离子和两性离子等四大类,但用于洗涤的表面活性剂则以阴离子和非离子为主。
最普通、最传统的阴离子表面活性剂就是人类使用了几百年的肥皂(高级脂肪酸钠)。
合成洗涤工业问世之后,使用最普遍的是十二烷基苯磺酸钠,非离子表面活性剂应用最广泛的是聚氧乙烯醚类。
水软化剂水软化剂可防止水中的钙、镁离子造成的阴离子表面活性剂失活,提高表面活性剂利用率。
三聚磷酸钠是最为常用的一种水软化剂,它具有软化水质、分散污垢、缓冲碱剂及抗结块性能等特点,三聚磷酸钠广泛应用于各种洗衣粉中,无磷洗衣粉中不含有三聚磷酸钠。
碱剂在适当的碱度下,纤维和污垢可被最大限度地离子化,更易于污垢的水解和分散。
一般洗衣粉配方中都含有纯碱和硅酸钠,其中硅酸钠还具有使污垢颗粒悬浮、防止再沉积的作用。
漂白剂某些洗衣粉中含有过硼酸钠一类的漂白剂,可以延缓衣物的泛黄程度,但对衣物有一定的损伤。
酶洗衣粉中一般添加了蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶等。
酶是一种专一性的生物催化剂,蛋白酶可以催化水解肉、蛋和奶渍,淀粉酶可以催化水解酱、粥等污渍,脂肪酶可以催化水解各类动植物油脂和人体皮脂腺分泌物及化妆品污垢,纤维素酶可使织物增艳(新)、去除颗粒性污垢,但过量使用,也能损伤棉、麻等天然纤维织物。
增白剂丝、棉、毛类等天然纤维的浅色衣物容易变黄,加入增白剂后,它能够留存在衣物上,吸收阳光中的紫外线,反射出与黄光互补的蓝色光线,从而掩盖了衣物上的黄色。
香精和色素改善洗衣粉的气味和外观,给人清新愉悦的感受,并掩盖某些化学成分的异味。
2.加酶洗衣粉加酶洗衣粉就是在合成洗衣粉中,加入0.2%~0.5%的酶制剂制成的。
在洗衣粉中添加的酶的种类很多,如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶等。
我国在洗衣粉中添加的酶最主要的是碱性蛋白酶。
这种酶能耐碱性条件,而且耐贮存,对皮肤、衣物没有刺激和损伤作用。
碱性蛋白酶能使蛋白质水解成可溶于水的多肽和氨基酸。
衣物上附着的血渍、汗渍、奶渍、酱油渍等污物,都会在碱性蛋白酶的作用下,结构松弛、膨胀解体,稍加搓洗,污迹就会从衣物上脱落。
使用加酶洗衣粉时必须注意以下几点:(1)碱性蛋白酶能使蛋白质水解,因此,蛋白质类纤维(羊毛、蚕丝等)织物就不能用加酶洗衣粉来洗涤,以免使纤维受到破坏;(2)使用加酶洗衣粉时,必须注意洗涤用水的温度。
碱性蛋白酶在35 ℃~50 ℃时活性最强,在低温下或70 ℃以上就会失效;(3)加酶洗衣粉也不宜长期存放,存放时间过长会导致酶活力损失;(4)加酶洗衣粉不宜与三聚磷酸盐共存,否则酶的活性将会丧失;(5)添加了碱性蛋白酶的洗衣粉可以分解人体皮肤表面蛋白质,而使人患过敏性皮炎、湿疹等,因此,应避免与这类洗衣粉长时间地接触。
(二)实验步骤1.探究用加酶洗衣粉与普通洗衣粉洗涤的效果的不同①在2个编号的烧杯里,分别注入500mL清水。
②取2块大小相等的白棉布,用滴管在每块白布上分别滴上等量的墨水,分别放入烧杯里,用玻璃棒搅拌。
③将2个烧杯分别放入同等温度的温水中,保温5分钟。
④称取5克加酶洗衣粉和5克普通洗衣粉2份,分别放入2个烧杯中,用玻璃棒均匀搅拌。
保温10分钟。
⑤观察并记录2个烧杯中的洗涤效果2.探究用加酶洗衣粉洗涤的最佳温度条件①在3个编号的烧杯里,分别注入500mL清水。
②取3块大小相等的白棉布,用滴管在每块白布上分别滴上一滴食用油、鸡血、牛奶,分别放入烧杯里,用玻璃棒搅拌。
③将3个烧杯分别放入50摄氏度的热水、沸水和冰块中,保温5分钟。
④称取5克加酶洗衣粉3份,分别放入3个烧杯中,用玻璃棒均匀搅拌。
保温10分钟。
⑤观察并记录3个烧杯中的洗涤效果。
3。
探究不同种类的加酶洗衣粉洗涤的效果三. 酵母细胞的固定化(一)实验原理1.使用固定化酶技术,将这种酶固定在一种颗粒状的载体上,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筛板。
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,与固定化葡萄糖异构酶接触,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。
2.固定化酶和固定化细胞是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,包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。
一般来说,酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定,而细胞多采用包埋法固定化。
这是因为细胞个大,而酶分子很小;个大的难以被吸附或结合,而个小的酶容易从包埋材料中漏出。
3.固化技术的优点:固定化微生物细胞利用微生物来生产酶具有生产成本低、周期短、产量大等优点。
微生物产生的酶,可以分为分泌在细胞外的胞外酶和包含在细胞内的胞内酶。
利用胞内酶时,需要采用手段将细胞破碎后,将酶进行分离纯化,提取后酶的活性和稳定性往往都受到很大的影响。
将微生物细胞限制或定位于特定空间位置,即将微生物制成固定化细胞后,既能避免复杂的细胞破碎、酶的提取和纯化过程,又能使酶的活性和稳定性得到较大提高。
固定后的微生物细胞可以作为固体催化剂在多步酶促反应中发挥连续催化作用,同时,催化反应结束后又能被回收和重复利用。
例如,人们将含有青霉素酰化酶的大肠杆菌细胞进行固定化,用于大规模地生产青霉素母核(青霉素的主体化学结构部分,即6-氨基青霉烷酸),然后再对青霉素母核的侧链进行化学修饰,可以生产半合成青霉素,如氨苄青霉素。
(二)实验步骤1。
细胞的活化称取lg干酵母,放入50 mL的小烧杯中,加人蒸馏水10 mL,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。
【注】活化:让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态2。
配制物质的量浓度为0.05mo1/L的CaCl2溶液称取无水CaCl2 0.83g。
放人200mL的烧杯中,加入150mL的蒸馏水,使其充分溶解,待用。
3。
配制海藻酸钠溶液称取0.7g海藻酸钠,放入50mL小烧杯中。
加人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10 mL。
注意,加热时要用小火,或者间断加热,反复几次,直到海藻酸钠溶化为止。
4。
海藻酸钠溶液与酵母细胞混合将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温,加人已活化的醉母细胞,进行充分搅拌,使其混合均匀,再转移至注射器中。