1、酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化第1页/共26页酵母菌发酵：酵母菌发酵：酶酶C6H12O62C2H5OH（酒精）（酒精）+2CO2+少量能量少量能量优点优点：催化效率高，低耗能，低污染催化效率高，低耗能，低污染不足：不足：1.通常对通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，等条件非常敏感，容易失活；容易失活；2.溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；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。酶酶怎么解决呢？怎么解决呢？第2页/共26页高果糖浆是一种以玉米为原料
2、加工制成的营高果糖浆是一种以玉米为原料加工制成的营养性糖浆，其养性糖浆，其果糖果糖含量为含量为42%42%左右。高果糖左右。高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病，对人类的健康更有益。和心血管病，对人类的健康更有益。知识百科知识百科 阅读阅读P49P49高果糖浆的生产实例，并思考：高果糖浆的生产实例，并思考：1、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？2、这种方法的优点是什么？不足是什么？一、固定化酶技术一、固定化酶技术实例实例：高：高果糖果糖浆的生产浆的生产第3页/共26页葡萄糖葡萄糖果糖果糖葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶将葡萄糖异构酶固定在将葡
3、萄糖异构酶固定在不溶于水的颗粒状载体上不溶于水的颗粒状载体上一、固定化酶技术一、固定化酶技术实例实例：高：高果糖果糖浆的生产浆的生产第4页/共26页(6)该实验中CaCl2溶液的作用是_。催化效率高，低耗能、低污染等溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；(4)观察形成的凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明_；C细胞个大，难被吸附或结合成本更低，操作更容易，可以催化一系列的化学反应(4)观察形成的凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明_；海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，（1）如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海C、将溶化好的海藻酸钠
4、溶液冷却至室温，加入已活化的通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量2、如果想把微生物发酵过程变成连续的酶促反应，应该选择哪种技术？什么叫酵母细胞的活化？不溶于水的颗粒状载体上反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量你能说出反应柱的优点吗？1.1.使酶既能与反应物接触，使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；又能与产物分离；2.2.固定在载体上的酶可以固定在载体上的酶可以 被反复利用。被反复利用。一、固定化酶技术一、固定化酶技术实例实例：高：高果糖果糖浆的生产浆的生产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。不足：在生产实际中很多产物
5、的形成是通过一系列的酶促反应才能进行在生产实际中很多产物的形成是通过一系列的酶促反应才能进行,如果用固定化酶技术操作比较麻烦，可采用如果用固定化酶技术操作比较麻烦，可采用 固定化细胞技术固定化细胞技术第5页/共26页二、固定化细胞技术二、固定化细胞技术固定化技固定化技术术物理吸附法物理吸附法化学结合法化学结合法包埋法包埋法固定化酶固定化酶固定化细胞固定化细胞固定化酶和固定化细胞技术是利用固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法物理或化学方法将将酶或酶或细胞细胞固定在一定空间内的技术。固定在一定空间内的技术。第6页/共26页固定化细胞的优点：固定化细胞的优点：固定化细胞技术固定化细胞技术成本
6、更低，操作更容易，可以催化一系列的化学反应成本更低，操作更容易，可以催化一系列的化学反应不足：不足：大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞的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应用也受到限制都需要适宜的温度和都需要适宜的温度和PH,PH,但固定化细但固定化细胞胞还还需提供溶解氧和营养物需提供溶解氧和营养物质质固定的是一系列酶固定的是一系列酶固定化酶技术；因固定化酶技术；因为为大分子物质难以自由通过细胞膜大分子物质难以自由通过细胞膜第7页/共26页三、实验操作三、实验操作（一）制备固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞阅读阅读P50P50、5151页制备页制备固定化
7、酵母细胞的过程固定化酵母细胞的过程，并思考：，并思考：1 1酵母细胞的活化酵母细胞的活化什什么叫酵母细胞的活化？么叫酵母细胞的活化？2 2配制物质的量浓度为的配制物质的量浓度为的CaClCaCl2 2溶液溶液3 3配制海藻酸钠溶液配制海藻酸钠溶液加热海藻酸钠时有哪些注意事项加热海藻酸钠时有哪些注意事项？海藻酸钠溶液的浓度对凝胶海藻酸钠溶液的浓度对凝胶珠珠的形成可能有哪些影响的形成可能有哪些影响？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将海藻酸钠与酵母细胞混合时要注意什么？原因是什么？海藻酸钠与酵母细胞混合时要注意什么？原因是什么？5 5固定化酵母细胞固定化酵母细胞CaClC
8、aCl2 2有什么作用？有什么作用？为什么要让凝胶珠在为什么要让凝胶珠在CaClCaCl2 2溶液中浸泡溶液中浸泡30min30min左右？左右？你认为影响实验成败的关键是哪一步？你认为影响实验成败的关键是哪一步？第8页/共26页1 1酵母细胞的活化酵母细胞的活化2 2配制物质的量浓度为的配制物质的量浓度为的CaClCaCl2 2溶液溶液议一议：什么叫酵母细胞的活化？议一议：什么叫酵母细胞的活化？活化就是让处于休眠状态的微生物重新活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状恢复正常的生活状态。态。（一）制备固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞一般是将干酵母放在蒸馏水中进行活化一般是将干
9、酵母放在蒸馏水中进行活化。第9页/共26页 议议一议：一议：（1 1）加）加热海藻酸钠时有哪些注意事项热海藻酸钠时有哪些注意事项？3.3.配制海藻酸钠溶配制海藻酸钠溶液液加加热时要用小火，或者间断热时要用小火，或者间断加热，并且边加热边搅拌加热，并且边加热边搅拌海海藻酸钠浓度过高，将很难形藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；成凝胶珠；海藻酸钠浓海藻酸钠浓度过低，形成的凝度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目胶珠所包埋的酵母细胞的数目太太少。少。（2 2）海藻酸钠的浓度对凝胶珠的）海藻酸钠的浓度对凝胶珠的形成可能有哪些影响？形成可能有哪些影响？第10页/共26页议一议：议一议：将海藻酸钠与酵母
10、细胞混合将海藻酸钠与酵母细胞混合时要注意什么？原因是什么？时要注意什么？原因是什么？4.4.海藻酸钠溶液与酵母细胞的混海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合合必必须将溶化的海藻酸钠溶液须将溶化的海藻酸钠溶液冷却冷却至室温才能与已活化至室温才能与已活化的酵的酵母细胞母细胞进行混合。进行混合。因为高温会杀死酵母细胞因为高温会杀死酵母细胞第11页/共26页议一议：议一议：（1 1）CaClCaCl2 2溶液有什么作用？溶液有什么作用？（2 2）为）为什么要让凝胶珠在什么要让凝胶珠在CaClCaCl2 2溶溶液中浸泡液中浸泡30min30min左右？左右？5.5.固定化酵母细胞：固定化酵母细胞：CaClCaCl
11、2 2溶液使胶体聚沉溶液使胶体聚沉让凝胶珠形成稳定的结构让凝胶珠形成稳定的结构第12页/共26页1 1、观察凝胶珠的颜色和形状、观察凝胶珠的颜色和形状（1 1）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 藻酸钠的藻酸钠的浓度偏低浓度偏低，固定的酵母细胞，固定的酵母细胞数目较少数目较少；评价制备的凝胶珠是否合格评价制备的凝胶珠是否合格浅黄色浅黄色（2 2）如形成的凝胶珠）如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，则说明 可能海藻酸钠的可能海藻酸钠的浓度偏高，制作失败浓度偏高，制作失败。第13页/共26页2 2、挤压法、挤压法 用镊子夹起一个凝胶
12、珠放在实验桌上用手挤压，如果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。成功。3 3、摔打法、摔打法 在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹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。起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。你认为影响实验成败的关键步骤是哪一步？你认为影响实验成败的关键步骤是哪一步？配配制海藻酸钠溶液制海藻酸钠溶液第14页/共26页（二）用固定化酵母细胞发酵（二）用固定化酵母细胞发酵 （1 1）利）利用固定的酵母细胞发酵用固定的酵母细胞发
13、酵24h24h后后，会，会有什有什么么 实验现实验现象？象？（2 2）采）采用哪种化学试剂检测用哪种化学试剂检测有无酒精的生成有无酒精的生成？三、实验操作三、实验操作1 1、冲、冲洗洗 将凝胶珠用蒸将凝胶珠用蒸馏水冲洗，目的是什么？馏水冲洗，目的是什么？洗去凝胶珠表面的洗去凝胶珠表面的CaClCaCl2 2溶液溶液有气泡，有酒味有气泡，有酒味重重铬酸铬酸钾溶液钾溶液2 2、发酵、发酵第15页/共26页海藻酸钠溶液、海藻酸钠溶液、CaClCaCl2 2溶液和各种操作器具都要灭菌；溶液和各种操作器具都要灭菌；实验过程进行无菌操作。实验过程进行无菌操作。请你请你尝试利用固定化细胞发尝试利用固定化细胞
14、发酵制作果酒和果醋，并观察能否连续生产。酵制作果酒和果醋，并观察能否连续生产。第16页/共26页酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化酶酶固定化酶固定化酶高果糖浆的生产高果糖浆的生产固定化技术固定化技术固定化细胞固定化细胞方法方法材料材料固定化酵母细胞固定化酵母细胞活化酵母活化酵母配置溶液配置溶液溶液混合溶液混合固定化固定化酵母细胞酵母细胞固定固定酵母发酵酵母发酵小小 结结第17页/共26页练练 习习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
15、溶化为止、配制海藻酸钠时，加热用大火，直到海藻酸钠溶化为止C C、将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化的、将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化的 酵酵母细胞母细胞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B2 2、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的酶酶分子很小，易采用化学结合或物理吸附法固定的酶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
16、用包埋法固定细胞易采用包埋法固定A 第18页/共26页3.3.下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：酵母细胞的活化酵母细胞的活化配制配制CaClCaCl2 2溶液一配制海藻酸钠溶液溶液一配制海藻酸钠溶液海藻酸钠溶液与酵海藻酸钠溶液与酵母细胞混合母细胞混合固定化酵母细胞固定化酵母细胞(1)(1)在在_状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢微生物重新恢复复_ _ _ _ 状状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时细胞活化时_
17、。(2)(2)影响实验成败的关键步骤是影响实验成败的关键步骤是_。(3)(3)如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠中所包埋的酵母细胞数目如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠中所包埋的酵母细胞数目_。(4)(4)观察形成的凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明观察形成的凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明_；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明_。(5)(5)固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是_。(6)(6)该实验中该实验中CaClCaCl2 2溶液的作用是溶液的作用是_。缺水缺水 正常的生活正常的生活体积会
18、增大体积会增大配制海藻酸钠溶液配制海藻酸钠溶液少少固定化酵母细胞固定化酵母细胞数目较少数目较少可能是海可能是海藻酸钠浓度偏藻酸钠浓度偏高高细胞个体大，不易从包埋细胞个体大，不易从包埋材料中漏出材料中漏出使胶体聚沉使胶体聚沉第19页/共26页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，低耗能、催化效率高，低耗能、低污染等低污染等对环境条件非常敏感，对环境条件非常敏感，容易失活；容易失活；溶液中的酶溶液中的酶很难回收很难回收，不能被再次，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能会混在产物中，可能影响产品质量影响产品质量固定固定化酶化酶酶既
19、酶既能能与反应物与反应物接触接触，又又能能与产物与产物分离分离，同，同时，固定在载体上的时，固定在载体上的酶还酶还可以被反复利用可以被反复利用一种酶只能催化一种化学反应，而一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，在生产实践中，很多产物的形成都很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能得到的通过一系列的酶促反应才能得到的固定固定化细化细胞胞成本低、操作容易、成本低、操作容易、对酶活性的影响更小、对酶活性的影响更小、可以催化一系列的反可以催化一系列的反应、容易回收应、容易回收固定后的酶或细胞与反应物固定后的酶或细胞与反应物不容易不容易接近，接近，可能导致可能导致反应效果下降反应效果下降由于由于大
20、分子物质难以自由通过细胞膜，大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞的因此固定化细胞的应用也受到限制应用也受到限制 酶、酶、固定化酶和固定化细胞催化的对比固定化酶和固定化细胞催化的对比第20页/共26页第21页/共26页必须将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温才能与已活化的酵母细胞进行混合。（2）为什么要让凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右？固定在载体上的酶可以(3)如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠中所包埋的酵母细胞数目_。阅读P50、51页制备固定化酵母细胞的过程，并思考：下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：酵母细胞的活化配制CaCl2溶液一配制海藻酸钠溶液海藻酸钠溶液与酵母
21、细胞混合固定化酵母细胞(1)在_状态下，微生物处于休眠状态。（2）采用哪种化学试剂检测有无酒精的生成？C细胞个大，难被吸附或结合2、下列关于酶和细胞的固定叙述不正确的是()。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。酵母菌发酵：酵母菌发酵：酶酶C6H12O62C2H5OH（酒精）（酒精）+2CO2+少量能量少量能量优点优点：催化效率高，低耗能，低污染催化效率高，低耗能，低污染不足：不足：1.通常对通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，等条件非常敏感，容易失活；容易失活；2.溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本
22、；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。酶酶怎么解决呢？怎么解决呢？第22页/共26页二、固定化细胞技术二、固定化细胞技术固定化技固定化技术术物理吸附法物理吸附法化学结合法化学结合法包埋法包埋法固定化酶固定化酶固定化细胞固定化细胞固定化酶和固定化细胞技术是利用固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法物理或化学方法将将酶或酶或细胞细胞固定在一定空间内的技术。固定在一定空间内的技术。第23页/共26页三、实验操作三、实验操作（一）制备固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞阅读阅读P50P50、5151
23、页制备页制备固定化酵母细胞的过程固定化酵母细胞的过程，并思考：，并思考：1 1酵母细胞的活化酵母细胞的活化什什么叫酵母细胞的活化？么叫酵母细胞的活化？2 2配制物质的量浓度为的配制物质的量浓度为的CaClCaCl2 2溶液溶液3 3配制海藻酸钠溶液配制海藻酸钠溶液加热海藻酸钠时有哪些注意事项加热海藻酸钠时有哪些注意事项？海藻酸钠溶液的浓度对凝胶海藻酸钠溶液的浓度对凝胶珠珠的形成可能有哪些影响的形成可能有哪些影响？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将海藻酸钠与酵母细胞混合时要注意什么？原因是什么？海藻酸钠与酵母细胞混合时要注意什么？原因是什么？5 5固定化酵母细胞固定化
24、酵母细胞CaClCaCl2 2有什么作用？有什么作用？为什么要让凝胶珠在为什么要让凝胶珠在CaClCaCl2 2溶液中浸泡溶液中浸泡30min30min左右？左右？你认为影响实验成败的关键是哪一步？你认为影响实验成败的关键是哪一步？第24页/共26页议一议：议一议：将海藻酸钠与酵母细胞混合将海藻酸钠与酵母细胞混合时要注意什么？原因是什么？时要注意什么？原因是什么？4.4.海藻酸钠溶液与酵母细胞的混海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合合必必须将溶化的海藻酸钠溶液须将溶化的海藻酸钠溶液冷却冷却至室温才能与已活化至室温才能与已活化的酵的酵母细胞母细胞进行混合。进行混合。因为高温会杀死酵母细胞因为高温会杀死酵母细胞第25页/共26页2 2、挤压法、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。成功。3 3、摔打法、摔打法 在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹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。起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。你认为影响实验成败的关键步骤是哪一步？你认为影响实验成败的关键步骤是哪一步？配配制海藻酸钠溶液制海藻酸钠溶液第26页/共26页
