《酵母细胞的固定化》参考课件.ppt

1、课题课题3 3 酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化温故知新：温故知新：1 1、洗衣粉中添加、洗衣粉中添加_，可以更有效地，可以更有效地清除顽渍。常用的酶制剂有清除顽渍。常用的酶制剂有_四类。四类。2 2、影响酶活性的因素有、影响酶活性的因素有_、_和和_。在食品、化工、轻纺、医药等领域大规模使在食品、化工、轻纺、医药等领域大规模使用酶制剂，说明酶制剂使用有很多优点，你能举用酶制剂，说明酶制剂使用有很多优点，你能举出一些例子吗？出一些例子吗？催化效率高、低能耗、低污染等。催化效率高、低能耗、低污染等。酶制剂的使用有缺点吗？酶制剂的使用有缺点吗？你能举出一些例子吗？你能举出一些例子吗？酶制剂存在的缺

2、陷：酶制剂存在的缺陷：1 1、通常对、通常对强酸强酸、强碱、高温和有机溶剂强碱、高温和有机溶剂等条等条件非常敏感，容易失活；件非常敏感，容易失活；2 2、溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，、溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；提高了生产成本；3 3、反应后会混在产物中，可能影响产品质量。、反应后会混在产物中，可能影响产品质量。如果你是工程技术人员，你如何解决如果你是工程技术人员，你如何解决这个问题这个问题？阅读阅读P49-50P49-50，并思考：，并思考：1 1、解决酶应用中存在问题的方法是？、解决酶应用中存在问题的方法是？2 2、这种方法的优点是什么？、这种方法的优点是什

3、么？3 3、什么是高果糖浆？使用它有何好处？、什么是高果糖浆？使用它有何好处？4 4、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？种酶有何特点？5 5、了解高果糖浆生产过程。、了解高果糖浆生产过程。一、固定化酶的应用实例一、固定化酶的应用实例 1 1、固定化酶技术。即将酶固定在一定空间内的、固定化酶技术。即将酶固定在一定空间内的技术（如固定在不溶于水的载体上）。技术（如固定在不溶于水的载体上）。2 2、固定化酶技术的优点：、固定化酶技术的优点：（1 1）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；（2 2）固

4、定在载体上的酶可以被反复利用。）固定在载体上的酶可以被反复利用。3 3、高果糖浆是果糖含量为、高果糖浆是果糖含量为42%42%左右的糖浆。作左右的糖浆。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。胖、糖尿病、龋齿和心血管病，对人的健康有利。你能写出果糖的分子式吗你能写出果糖的分子式吗?它属于什么糖它属于什么糖?4 4、生产高果糖浆需要、生产高果糖浆需要葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶；其作用；其作用是将葡萄糖转化为果糖；这种酶稳定性好，可持续是将葡萄糖转化为果糖；这种酶稳定性好，可持续发挥作用。发挥作用。5 5、

5、固定化酶技术生产高果糖浆的图示：、固定化酶技术生产高果糖浆的图示：注意反应柱的各注意反应柱的各部分名称。部分名称。你能说出反应柱你能说出反应柱的优点吗？的优点吗？反应柱能连续使反应柱能连续使用半年，大大降低了用半年，大大降低了生产成本，提高果糖生产成本，提高果糖的产量和质量。的产量和质量。生产流程生产流程含淀粉含淀粉的浆液的浆液-淀粉酶淀粉酶糊精糊精糖化酶糖化酶葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖异构酶异构酶葡萄糖的葡萄糖的异构化异构化42%42%45%45%转转化成果糖化成果糖果葡糖浆果葡糖浆果糖和葡果糖和葡萄糖分离萄糖分离葡萄糖再葡萄糖再次异构化次异构化反复多次反复多次果糖含量果糖含量70%70%90

6、%90%高果糖浆高果糖浆练习：练习：1 1、下列说法不正确的是（、下列说法不正确的是（）A A、葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成、葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成的是果糖的是果糖B B、从固定化酶反应柱下端流出的是果糖、从固定化酶反应柱下端流出的是果糖C C、高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病龋齿和心血管病D D、酶溶解于葡萄糖溶液，可以从糖浆中回收、酶溶解于葡萄糖溶液，可以从糖浆中回收DD2 2、研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有、研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。如将从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶固定前

7、途的。如将从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，可以用来降解残留在土壤到尼龙膜上制成制剂，可以用来降解残留在土壤中的有机磷农药，与用微生物降解相比，其作用中的有机磷农药，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜的（不需要适宜的（）A A、温度、温度 B B、PHPHC C、水分、水分 D D、营养、营养D D3 3、目前，日用化工厂大量生产的酶制剂，其中的、目前，日用化工厂大量生产的酶制剂，其中的酶大都来自（酶大都来自（）A A、化学合成、化学合成 B B、动物体内、动物体内 C C、植物体内、植物体内 D D、微生物体内、微生物体内 DD 在生产实际中使用固定化酶技术有无不足在生产实

8、际中使用固定化酶技术有无不足?如有不足如有不足,怎么办怎么办?有。一种酶只能催化一种化学反应，而在生有。一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实际中很多产物的形成都通过一系列的酶促反产实际中很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能进行，所以操作比较麻烦。应才能进行，所以操作比较麻烦。可采用固定化细胞技术。可采用固定化细胞技术。二、固定化细胞技术二、固定化细胞技术1 1、概念：、概念：利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间的技术。的技术。细胞中含有一系列酶，在细胞正常生命活动细胞中含有一系列酶，在细胞正常生命活动的过程中，通过代谢产生所需要的代谢产物。的过程中

9、，通过代谢产生所需要的代谢产物。阅读阅读P50P50：思考第二段的问题：思考第二段的问题2.2.将酶或细胞固定化的方法将酶或细胞固定化的方法 将酶（或细胞）包埋在细将酶（或细胞）包埋在细微网格里微网格里 将酶（或细胞）相互连接将酶（或细胞）相互连接起来起来 将酶（或细胞）吸附在载将酶（或细胞）吸附在载体表面上体表面上包埋法包埋法化学结合法化学结合法吸附法吸附法酶适合采用化学结合和物理吸附法固定酶适合采用化学结合和物理吸附法固定细胞适合采用包埋法固定细胞适合采用包埋法固定细胞个大，酶分子很小细胞个大，酶分子很小 个体大的细胞难以被吸附或结合而个小个体大的细胞难以被吸附或结合而个小的酶容易从包埋的

10、材料中漏出的酶容易从包埋的材料中漏出3 3、固定化细胞常用的载体、固定化细胞常用的载体常用的不溶于水的多孔性载体有哪些？常用的不溶于水的多孔性载体有哪些？明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等丙烯酰胺等 如果反应底物是大分子物质，能否用固定化细如果反应底物是大分子物质，能否用固定化细胞技术胞技术?为什么？为什么？那应该采用何种技术那应该采用何种技术?1.1.使用固定化细胞的优点是使用固定化细胞的优点是()()。A.A.能催化大分子物质的水解能催化大分子物质的水解 B.B.可催化一系列化学反应可催化一系列化学反应C.C.与反应物易接近与反应物易接近

11、 D.D.有利于酶在细胞外发挥作用有利于酶在细胞外发挥作用B B练习：练习：2.2.酶的固定方法不包括酶的固定方法不包括()()。A.A.将酶吸附在固体表面上将酶吸附在固体表面上 B B将酶相互连接起来将酶相互连接起来C C将酶包埋在细微网格里将酶包埋在细微网格里 D D将酶制成固体酶制剂，如加酶洗衣粉中的酶将酶制成固体酶制剂，如加酶洗衣粉中的酶D D3 3、如果反应物是大分子物质，采用那种方法催、如果反应物是大分子物质，采用那种方法催化受限制化受限制()()。A A直接使用酶直接使用酶 B B使用化学方法结合的酶使用化学方法结合的酶C C使用固定化细胞使用固定化细胞 D D使用物理吸附法固定

12、的酶使用物理吸附法固定的酶C C4 4、下列关于酶和细胞的固定叙述不正确的是、下列关于酶和细胞的固定叙述不正确的是()()。A A酶分子很小，易采用包埋法酶分子很小，易采用包埋法 B B酶分子很小，易采用化学结合或物理吸附法固定酶分子很小，易采用化学结合或物理吸附法固定的酶的酶C C细胞个大，难被吸附或结合细胞个大，难被吸附或结合 D D细胞易采用包埋法固定细胞易采用包埋法固定A A5.5.关于固定化酶的叙述不正确的是关于固定化酶的叙述不正确的是 ()()。A A既能与反应物接触，又能与反应物分离既能与反应物接触，又能与反应物分离 B B固定在载体上的酶可被反复利用固定在载体上的酶可被反复利用

13、C C可催化一系列反应可催化一系列反应 D D酶的活性和稳定性受到限制酶的活性和稳定性受到限制C C6 6、固定化细胞对酶的活性影响最小，根本原因、固定化细胞对酶的活性影响最小，根本原因是是()()。A A避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程避免了细胞破碎、酶的提取纯化过程 B B固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用固定化细胞在多种酶促反应中连续发挥作用C C促化反应结束后，能被吸收和重复利用促化反应结束后，能被吸收和重复利用D D细胞结构保证了各种酶在细胞内化学反应中细胞结构保证了各种酶在细胞内化学反应中有效的发挥作用有效的发挥作用DD三、实验操作三、实验操作（一）制备固定化酵母细胞（一）制备

14、固定化酵母细胞阅读阅读P50P505151思考下列问题：思考下列问题：（1 1）制备过程包括哪几个步骤？）制备过程包括哪几个步骤？（2 2）你认为哪个步骤的操作是最重要的一环？）你认为哪个步骤的操作是最重要的一环？1 1、酵母细胞的活化、酵母细胞的活化思考：思考：关于酵母菌你有哪些知识？关于酵母菌你有哪些知识？什么是活化？什么是活化？怎样活化？怎样活化？应注意什么？应注意什么？活化：活化：让处于休眠状态的微生物重新恢复正让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态；常的生活状态；本质：本质：加快新陈代谢；加快新陈代谢；方法：方法：加入适量的水。加入适量的水。取取1g1g干酵母，放入干酵母，放入

15、50ml50ml的小烧杯中，加入蒸馏水的小烧杯中，加入蒸馏水10ml10ml，用玻璃棒搅拌，使酵，用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均匀，成糊状，母细胞混合均匀，成糊状，放置放置1h1h左右使其活化左右使其活化思考：思考：你认为酵母的活化操作有哪些注意事项？你认为酵母的活化操作有哪些注意事项？所用容器要大一些；所用容器要大一些；要保证酵母菌的活性；要保证酵母菌的活性；2 2、配制物质的量浓度为、配制物质的量浓度为0.05mol/L0.05mol/L的的CaClCaCl2 2溶液溶液 称取无水称取无水CaClCaCl2 2 0.83g 0.83g。放入。放入200mL200mL的烧杯中，的烧杯中，加入

16、加入150mL150mL的蒸馏水，使其充分溶解，待用。的蒸馏水，使其充分溶解，待用。3 3、配制海藻酸钠溶液、配制海藻酸钠溶液操作：操作：称取称取0.7g0.7g海藻酸钠，放入海藻酸钠，放入50mL50mL小烧杯中小烧杯中.加加人人10mL10mL水，用酒精灯加热，边加热边搅拌，将水，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，用蒸馏水海藻酸钠调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏水定容至定容至10mL10mL。注意，。注意，加热时要用小火，或者间加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止 加热使海藻酸钠溶化是操作中加热使海藻酸

17、钠溶化是操作中最重要最重要的一环，的一环，涉及到实验的成败，一定要按照教材的提示进行涉及到实验的成败，一定要按照教材的提示进行操作。海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。操作。海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如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。数目少，影响实验效果。应当注意什么问题？应当注意什么问题？4 4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合、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，加入将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加

18、入已活化的醉母细胞，进行充分搅拌，使其混合均已活化的醉母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。匀，再转移至注射器中。为什么海藻酸钠溶液要冷为什么海藻酸钠溶液要冷却？却？5 5、固定化酵母细胞、固定化酵母细胞 以以恒定的速度缓慢地恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液将注射器中的溶液滴滴加到加到配制好的配制好的CaClCaCl2 2溶液中，观察液滴在溶液中，观察液滴在CaClCaCl2 2溶液中形溶液中形成凝胶珠的情形。将这些凝成凝胶珠的情形。将这些凝胶珠在胶珠在CaClCaCl2 2溶液中溶液中浸泡浸泡30 min30 min左右。左右。刚形成的凝胶珠应在刚形成的凝胶珠应在CaClCa

19、Cl2 2溶液中浸泡一段时间，溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。以便形成稳定的结构。检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法：法：一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手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。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。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？这一阶段成功与否

20、呢？怎样评价？观察凝胶珠的颜色和形状观察凝胶珠的颜色和形状:如果制作的凝胶珠如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色颜色过浅、呈白色，说明海，说明海藻酸钠的浓度藻酸钠的浓度偏低偏低，固定的酵母细胞数目，固定的酵母细胞数目较少较少；如；如果形成的凝胶珠果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸，则说明海藻酸钠的浓度偏钠的浓度偏高高，制作失败，需要再作尝试。，制作失败，需要再作尝试。（二）用固定化细胞发酵（二）用固定化细胞发酵 1 1、将固定好的酵母细胞、将固定好的酵母细胞(凝胶珠凝胶珠)用蒸馏水冲用蒸馏水冲洗洗2-32-3次。次。2 2、将将150mL150mL质量分数为质量分数为10

21、%10%的葡萄糖溶液转移到的葡萄糖溶液转移到200mL200mL的锥的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于胞，置于2525下发酵下发酵24h24h。这一阶段成功与否呢？怎样评价？这一阶段成功与否呢？怎样评价？观察发酵的葡萄糖溶液；利用固定的酵母细观察发酵的葡萄糖溶液；利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多气泡，同胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味。时会闻到酒味。还有其他方法吗？还有其他方法吗？类型类型优点优点不足不足直接直接使用使用酶酶催化效率高，低耗催化效率高，低耗能、低污染等。能、低污染等。对环境条件非常敏感，容易失对环境条件非

22、常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，不活；溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。可能影响产品质量。固定固定化酶化酶酶既能与反应物接酶既能与反应物接触，又能与产物分触，又能与产物分离，同时，固定在离，同时，固定在载体上的酶还可以载体上的酶还可以被反复利用。被反复利用。一种酶只能催化一种化学反应，一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的而在生产实践中，很多产物的形成都通过一系列的酶促反应形成都通过一系列的酶促反应才能得到的。才能得到的。固定固定化细化细胞胞成本低，操作更容成本低

23、，操作更容易。易。固定后的酶或细胞与反应物不固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果容易接近，可能导致反应效果下降等。下降等。1 1、制备固定化酵母细胞的过程中错误的是（、制备固定化酵母细胞的过程中错误的是（）A A、取干酵母，加入蒸馏水，使其活化、取干酵母，加入蒸馏水，使其活化B B、配制海藻酸钠时，加热用大火，直到海藻酸钠、配制海藻酸钠时，加热用大火，直到海藻酸钠溶化为止溶化为止C C、将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已、将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化的酵母细胞活化的酵母细胞D D、将凝胶珠在、将凝胶珠在CaClCaCl2 2溶液中浸泡溶液中浸泡30 min30 min左右左右B B练习：练习：2 2、下列叙述不正确的是（、下列叙述不正确的是（）A A、从操作角度来考虑，固定化细胞比固定化酶、从操作角度来考虑，固定化细胞比固定化酶容易容易B B、固定化细胞比固定化酶对酶的活性影响更小、固定化细胞比固定化酶对酶的活性影响更小C C、固定化细胞固定的是一种酶、固定化细胞固定的是一种酶D D、将微生物的发酵过程变成连续的酶反应应选、将微生物的发酵过程变成连续的酶反应应选择固定化细胞技术择固定化细胞技术C C