酵母细胞固定化27084

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,思考：通过课题背景分析，你有何体会？,酶,：,优点,：催化效率高，低耗能，低污染,实际问题,：对环境条件敏感，易失活；溶液中的酶,很难收回，不能被再次利用，提高了生产成本；,反应后酶混在产物中，如不去除，会影响产品的品质,设想,：将酶固定在不溶于水的载体上,固定化酶,：,优点,：酶即能与反应物接触，又容易与反应物分离，同时，还可以反复利用,实际问题,：一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能完成的,设想,：酶是细胞合成的，能否将合成酶的细胞直接固定？,固定化细胞,：,成本低，操作更容易,课题3,酵母细胞的固定化,【学习目标】,1.举例说明固定化技术的种类及应用。,2.比较直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的异同点。,3.初步学会制备固定化酵母细胞并用其进行酒精发酵。,【自主预习】,一、固定化酶的应用实例生产高果糖浆,1.生产高果糖浆的原理:,葡萄糖 果糖。,葡萄糖异构酶,2.传统生产方法的优缺点:,(1)优点:_好,能持续发挥作用。,(2)缺点。,酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常_,容易_。,稳定性,敏感,失活,溶液中的酶很难回收,不能_,提高了生产成本。,反应后会混在_中,可能影响产品质量。,被再次利用,产物,3.使用固定化酶的生产原理:,(1)制备固定化酶:将葡萄糖异构酶固定在颗粒状的_上。,(2)制备固定化酶反应柱:将这些酶颗粒装入_中,柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。,(3)酶与反应液分离的原理:_无法通过筛板上的小孔,而_可以自由出入。,载体,反应柱,酶颗粒,反应溶液,4.生产操作:,(1)将葡萄糖溶液从反应柱的_注入。,(2)使葡萄糖溶液流过反应柱,与_接触。,(3)转化成的果糖从反应柱的_流出。,上端,固定化葡萄糖异构酶,下端,二、固定化酶和固定化细胞技术,1.概念:利用_或_方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。,物理,化学,方法,原 理,适用对象,包埋法,将聚合物的单体与酶溶液混合，再借助于聚合助进剂(包括交联剂)的作用进行聚合，酶被包埋在聚合物中以达到固定化,酶或细胞,化学结合法,酶蛋白的侧链基团和载体表面上的功能基团之间形成,共价键,而固定的方法,酶,物理吸附法,通过氢键、疏水作用和,电子亲和力等物理作用，将酶固定于水不溶载体上。从而制成固定化酶,酶,2.常用方法:,序号,固定方法,固定对象,图例,_法,固定化_,_法,固定化_,_法,固定化_,包埋,细胞,化学结合,酶,物理吸附,酶,课堂讨论：,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？,固定化细胞技术。因为固定化细胞保证了细胞的完整性，酶环境改变小，对其活性影响小。,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,一、直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较,比较项目,直接,使用酶,固定化酶,固定化细胞,酶的种类,一种或几种,一种,一系列酶,制作方法,化学结合法,物理吸附法,包埋法,是否需要,营养物质,否,否,是,催化反应,单一或多种,单一,一系列,比较项目,直接使用酶,固定化酶,固定化细胞,反应底物,各种物质(大分子、小分子),各种物质(大分子、小分子),小分子,优点,催化效率高、低耗能、低污染等,被固定的酶可重复使用,成本低,操作更容易,可以催化一系列化学反应,缺点,酶不能回收利用,增加了生产成本酶混在产物中影响产品质量,一种酶只能催化一种化学反应,固定后的细胞与反应物不容易接近,尤其是大分子物质,可能导致反应效率下降等,三、实验操作,1.制备固定化酵母细胞:,(1)固定方法:_。,(2)常用载体:一些不溶于水的_载体,如_、,琼脂糖、_、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。,包埋法,多孔性,明胶,海藻酸钠,三、固定化酵母细胞的制备及发酵,(3).实验操作流程：,酵母细胞的活化：称取干酵母放入小烧杯中，加入_使其活化。,配制CaCl,2,溶液：称取无水CaCl,2,放入烧杯中，加入_，使其充分溶解。,蒸馏水,蒸馏水,配制海藻酸钠溶液：要用_加热的方法。,(影响实验成败的关键步骤),海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：先将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至_，再加入已活化的酵母细胞。,固定化酵母细胞：将混合物滴在_溶液中形成凝胶珠。,小火或间断,室温,CaCl,2,2.用固定化酵母细胞发酵:,将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用_冲洗23次,将150 mL质量分数为10%的_溶液转移到锥形瓶中,加入固定好的酵母细胞(凝胶珠),蒸馏水,葡萄糖,置于25下发酵24 h,发现有_产生,同时有酒味散发,气泡,3.实验结果：,(1)凝胶珠的颜色和形状：浅黄色的圆形或椭圆形。,(2)发酵现象,有_产生,闻到有_,气泡,酒味,试剂或操作,作用或目的,海藻酸钠,作为载体包埋酵母细胞,CaCl,2,使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠。,用蒸馏水冲洗凝胶珠,洗去CaCl,2,和杂菌,配制海藻酸钠溶液为什么是固定化酵母细胞的关键？,提示：,因为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量少，也会影响实验效果。,刚形成的凝胶珠应在CaCl,2,溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。,检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法：,一是,挤压法,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,摔打法,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。,这一阶段成功与否呢？怎样评价？,观察,凝胶珠的颜色和形状:,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,，固定的酵母细胞数目较少；如果形成的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。,