1、知识回顾：直接使用酶催化的优点有哪些？知识回顾：直接使用酶催化的优点有哪些？催化效率高，催化效率高，低耗能、低污染。低耗能、低污染。阅读阅读P49P49课题背景，说出生产中直接使用课题背景，说出生产中直接使用酶存在哪些问题？酶存在哪些问题？酶对环境条件敏感，容易失活；酶对环境条件敏感，容易失活；难以回收，增加成本；难以回收，增加成本；混在产物中影响产品质量。混在产物中影响产品质量。人们解决这些缺陷的设想和措施是什么？人们解决这些缺陷的设想和措施是什么？固定化酶技术和固定化细胞技术固定化酶技术和固定化细胞技术2021/4/2721 1、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
2、好处？高果糖浆是高果糖浆是果糖含量为果糖含量为42%42%左右左右的糖浆。的糖浆。作为蔗糖的替代品，高果糖浆不会像蔗糖那样诱发作为蔗糖的替代品，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。肥胖、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?一、固定化酶的应用实例一、固定化酶的应用实例2021/4/273 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；其作用是将其作用是将葡萄糖葡萄糖转化为转化为果糖果糖；这种酶稳定性好，可持续发挥作用。但是这种酶稳定性好，可持续发挥作用。但是无法回收利用无
3、法回收利用，造成很大浪费。，造成很大浪费。2 2、生产高果糖浆需要什么酶？其作用、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？是什么？这种酶有何特点？2021/4/2743 3、固定化酶技术生产高果糖浆的过程：、固定化酶技术生产高果糖浆的过程：注意反应柱的各部注意反应柱的各部分名称。分名称。你能说出反应柱的你能说出反应柱的优点吗？优点吗？2021/4/275（1 1）使酶既能与反应物接触，又能与产物）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离分离；（2 2）固定在载体上的）固定在载体上的酶可以被反复利用酶可以被反复利用。4 4、固定化酶技术的优点是什么？、固定化酶技术的优点是什么？5 5、
4、在生产实际中使用固定化酶技术的不足：、在生产实际中使用固定化酶技术的不足：一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实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际中很多产物的形成都通过一系列的酶一系列的酶促反应才促反应才能进行，所以操作比较麻烦。能进行，所以操作比较麻烦。怎么办怎么办?可采用固定化细胞技术。可采用固定化细胞技术。2021/4/276 利用物理或化学方法将利用物理或化学方法将酶酶或或细胞细胞固定在一定固定在一定空间的技术。空间的技术。包埋法包埋法化学结合法化学结合法物理吸附法物理吸附法（二）固定化细胞技术（二）固定化细胞技术固定化酶固定化酶或者或者固定化细胞固定化细
5、胞分别适用哪些方法？分别适用哪些方法？适用于适用于固定化酶固定化酶适用于适用于固定化细胞固定化细胞细胞个大，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材料中漏出小的酶容易从包埋的材料中漏出2021/4/277P50P50课本思考题课本思考题1 1从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与从操作角度来考虑，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？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？哪一种方法对酶活性的影响更小？2 2固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？3
6、 3如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反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？应，应该选择哪种方法？4 4如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？方法？固定化细胞固定化细胞一系列酶一系列酶固定化细胞技术固定化细胞技术固定化酶技术固定化酶技术固定化细胞固定化细胞2021/4/278固定化细胞常用的载体固定化细胞常用的载体明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等。烯酰胺等。2021/4/279三、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P5051P5
7、051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？2021/4/2710二、实验操作二、实验操作酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化（1 1）酵母细胞的）酵母细胞的活化活化：什么是活化？什么是活化？怎样活化？怎样活化？休眠状态休眠状态 正常生活状态；正常生活状态；加蒸馏水加蒸馏水2021/4/2711（2 2）配制）配制CaClCaCl2 2溶液：溶液：二、实验操作二、实验操作酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化（1 1）酵母细胞的）酵母细胞的活化活化：（3 3）配制海藻酸钠
8、溶液：）配制海藻酸钠溶液：是最重要的环节是最重要的环节如果浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过高，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如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。胞的数目少，影响实验效果。注意事项：注意事项：加热时要用小火，或者间断加热加热时要用小火，或者间断加热防止发生焦糊防止发生焦糊2021/4/2712（2 2）配制）配制CaClCaCl2 2溶液：溶液：二、实验操作二、实验操作酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化（1 1）酵母细胞的）酵母细胞的活化活化：（3 3）配制海藻酸钠溶液：）配制海藻酸钠溶液：（4 4）海藻酸钠溶液与酵母
9、细胞的混合：）海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合：必须将溶化的海藻酸钠溶液必须将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温冷却至室温才能才能与酵母细胞进行混合。为什么？与酵母细胞进行混合。为什么？（5 5）固定化酵母细胞：）固定化酵母细胞：2021/4/2713二、实验操作二、实验操作酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化（5 5）固定化酵母细胞：）固定化酵母细胞：CaClCaCl2 2溶液的作用？溶液的作用？使胶体聚沉，形成凝胶珠使胶体聚沉，形成凝胶珠如何判断固定化酵母细胞是否成功？如何判断固定化酵母细胞是否成功？-观察凝胶珠的观察凝胶珠的颜色颜色和和形状形状若凝胶珠若凝胶珠颜色过浅颜色过浅，说明海藻酸钠的，说明海藻
10、酸钠的浓度偏浓度偏低低，固定的酵母细胞数目，固定的酵母细胞数目较少较少凝胶珠不是圆形或椭圆形凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的，则说明海藻酸钠的浓浓度偏高度偏高，制作失败，需要再作尝试，制作失败，需要再作尝试2021/4/2714 检验凝胶珠的检验凝胶珠的质量是否合格质量是否合格，可以，可以使用下列方法：使用下列方法：一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手验桌上用手挤压挤压，如果凝胶珠不容易破，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。作成功。二是在实验桌上用力二是在实验桌上用力摔打摔打凝胶珠，凝胶珠，如
11、果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。的凝胶珠是成功的。2021/4/2715（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)用蒸馏水冲洗用蒸馏水冲洗2-32-3次。次。2 2、将、将150mL150mL质量分数为质量分数为10%10%的的葡萄糖葡萄糖溶液转移到溶液转移到200mL200mL的锥形瓶中，再加入的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞固定好的酵母细胞，置于置于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；观察发酵的
12、葡萄糖溶液；利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多看到产生了很多气泡气泡，同时会闻到，同时会闻到酒味酒味。2021/4/2716 研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷酸酶固定到尼途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，与微生物降解相比，其作用不需要适机磷农药，与微生物降解相比，其作用不需要适宜的（宜的（）A A温度温度 B B酸碱度酸碱度 C C水分水分 D D营养营养巩固练
13、习D2021/4/2717 某一实验小组的同学，欲通过制备固定化酵母细胞进某一实验小组的同学，欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验，实验材料及用具齐全。行葡萄糖溶液发酵实验，实验材料及用具齐全。（1）酵母细胞固定化常用的方法是）酵母细胞固定化常用的方法是 。（2）该实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程为：）该实验小组的同学制备固定化酵母细胞的过程为：使干酵母与蒸馏水混合并搅拌，使酵母菌活化；使干酵母与蒸馏水混合并搅拌，使酵母菌活化；将无水将无水CaCl2，溶解在蒸馏水中，配成，溶解在蒸馏水中，配成CaCl2溶液溶液用酒精灯大火连续加热配制海藻酸钠溶液；用酒精灯大火连续加热配制海藻酸
14、钠溶液；向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母细向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母细胞，充分搅拌并混合均匀；胞，充分搅拌并混合均匀；将与酵母混匀的海藻酸钠液滴加到将与酵母混匀的海藻酸钠液滴加到CaCl2溶液中，观溶液中，观察凝胶察凝胶 珠形成。珠形成。请你改正其中错误的操作：请你改正其中错误的操作：A 、B 。包埋法包埋法海藻酸钠溶解应用小火间断加热海藻酸钠溶解应用小火间断加热海藻酸钠溶液冷却至常温再加入酵母菌海藻酸钠溶液冷却至常温再加入酵母菌2021/4/2718(3)该实验小组用如图所示的装置来进行葡萄糖该实验小组用如图所示的装置来进行葡萄糖发酵。发酵。图中图中a为为 。b是反
15、应柱。是反应柱。从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是原因是 。为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复运用，实验过程一定要在反复运用，实验过程一定要在 条件下条件下进行。进行。加入反应液后的操作是关闭活塞加入反应液后的操作是关闭活塞l和活塞和活塞2。（4）如何判断葡萄糖溶液是否进行了发酵？）如何判断葡萄糖溶液是否进行了发酵？。（5）如果用此装置生产高果糖浆，则）如果用此装置生产高果糖浆，则b中所含中所含的酶是的酶是 。固定化酵母细胞固定化酵母细胞防止酵母细胞过度失水死亡防止酵母细胞过度失水死亡无菌无菌看是否有
16、气泡产生、有酒味散发看是否有气泡产生、有酒味散发葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶2021/4/2719 东北农业大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作东北农业大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂（使酶相互连接），海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦交联剂（使酶相互连接），海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。下图显示的是部分研究结果（注：酶活力为固定化酶催究。下图显示的是部分研究结果（注：酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量），分析回答：化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数
17、量），分析回答：（1）从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，甲）从对温度变化适应性和应用范围的角度分析，甲图所示结果可以得出的结论图所示结果可以得出的结论是是 。固定化酶比游离酶对温度变化适应性更强且应用范围较广固定化酶比游离酶对温度变化适应性更强且应用范围较广 2021/4/2720 东北农业大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作东北农业大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂（使酶相互连接），海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦交联剂（使酶相互连接），海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究
18、。下图显示的是部分研究结果（注：酶活力为固定化酶催究。下图显示的是部分研究结果（注：酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量），分析回答：化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量），分析回答：（2）乙图曲线表明浓度为）乙图曲线表明浓度为_的海藻酸钠包埋效的海藻酸钠包埋效果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低原因是果最好，当海藻酸钠浓度较低时，酶活力较低原因是_ 。3%包埋不紧密，酶分子容易漏出，酶的数量不足 2021/4/2721 东北农业大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作东北农业大学科研人员利用双重固定法，即采用戊二醛作交联剂（使酶相互连接），海藻酸钠作为包埋剂来
19、固定小麦交联剂（使酶相互连接），海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探酯酶，研究固定化酶的性质，并对其最佳固定条件进行了探究。下图显示的是部分研究结果（注：酶活力为固定化酶催究。下图显示的是部分研究结果（注：酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量），分析回答：化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量），分析回答：(3)固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图可知，固定化酶的活力随使用次数的增多而下降，由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用固定化酯酶一般可重复使用_次，酶活力明显下降。次，酶活力明显下降。(4)固定小麦酯酶不仅采用海藻酸钠直接包埋，同时用戊二醛固定小麦酯酶不仅采用海藻酸钠直接包埋，同时用戊二醛作交联剂，这是因为作交联剂，这是因为_。3酶分子很小，很容易从包埋材料酶分子很小，很容易从包埋材料中漏出。中漏出。2021/4/2722谢谢
