1、酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化 生活中我们最常提到的酵生活中我们最常提到的酵母是母是酿酒酵母酿酒酵母（也称面包酵（也称面包酵母），自从几千年前人类就用母），自从几千年前人类就用其发酵面包和酒类。其发酵面包和酒类。导入新课导入新课有什么办法可以使酵母菌有什么办法可以使酵母菌反复使用？反复使用？在日常生活中，我们无法将酵母菌反复使用。在日常生活中，我们无法将酵母菌反复使用。酶酶存在问题：存在问题：容易失活容易失活 不能再次利用不能再次利用 产物中的酶影产物中的酶影响产品质量响产品质量设想：设想：将酶固定在不溶将酶固定在不溶于水的载体上于水的载体上固定化酶出现固定化酶出现实例：实例：利用固定化酶技
2、术生产利用固定化酶技术生产“高果糖浆高果糖浆”。1.1.基础知识基础知识反应液从反应柱的上端注入，使反应液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化酶接触，产物从反应柱的下端化酶接触，产物从反应柱的下端流出。流出。底端有分布着许多小孔的筛板底端有分布着许多小孔的筛板酶颗粒无法通过筛板上的小孔，酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应液却可以自由出入而反应液却可以自由出入)葡萄糖葡萄糖 果糖果糖葡萄糖异构酶固定化酶固定化酶存在问题：存在问题：设想：设想：一种酶只能催化一种一种酶只能催化一种化学反应化学反应 生产实践中，产物需生产实践中，产物需要一系列酶促反应得到要
3、一系列酶促反应得到酶来自细胞，能否酶来自细胞，能否将合成细胞的酶直将合成细胞的酶直接固定接固定固定化细胞固定化细胞出现出现思考下面的问题思考下面的问题如何使酶或者细胞既能在反应过程中与反应物接触，又如何使酶或者细胞既能在反应过程中与反应物接触，又能在反应结束后与反应物分离？能在反应结束后与反应物分离？包埋在网格中用化学键结合起来物理吸附在载体上通常情况下，酶和细胞固定采用不同的方法通常情况下，酶和细胞固定采用不同的方法酶酶物理吸附法物理吸附法化学结合法化学结合法细胞细胞 包埋法包埋法2.实验设计实验设计 今天我们以酵母细胞为今天我们以酵母细胞为实验材料，进行酵母细胞的实验材料，进行酵母细胞的固
4、定化实验。固定化实验。实验材料实验材料干酵母CaCl2溶液溶液海藻酸钠海藻酸钠干酵母干酵母实验过程实验过程（1）制备固定化酵母细胞）制备固定化酵母细胞配置配置0.05mol/L的的CaCl2溶液溶液CaCl2 0.83g150mL H2O配置海藻酸钠溶液配置海藻酸钠溶液海藻酸钠海藻酸钠 0.7g10mL水水小火加热小火加热配方配方干酵母 取取1g干酵母，放干酵母，放10mL水中，用水中，用玻璃棒搅拌成糊状，放置玻璃棒搅拌成糊状，放置1h左右左右使其活化使其活化 干酵母活化干酵母活化 将已经活化的酵母细胞加将已经活化的酵母细胞加 入到海藻酸钠溶液中入到海藻酸钠溶液中 用玻璃棒进行充分搅拌，用玻璃
5、棒进行充分搅拌，使其混合均匀使其混合均匀固定化酵母细胞固定化酵母细胞 将溶液转移至注射器中将溶液转移至注射器中 将注射其中的溶液滴加将注射其中的溶液滴加 到配置好的到配置好的CaCl2溶液中溶液中 液滴在液滴在CaCl2溶液中形成溶液中形成 凝胶珠凝胶珠固定化酵母细胞固定化酵母细胞 将这些凝胶珠在将这些凝胶珠在CaCl2 溶液中浸泡溶液中浸泡30min左右左右固定化酵母细胞固定化酵母细胞（2）用固定化酵母细胞发酵）用固定化酵母细胞发酵将凝胶珠用蒸馏水冲洗将凝胶珠用蒸馏水冲洗23次次将凝胶珠放入将凝胶珠放入10%葡萄糖溶葡萄糖溶 液中，液中，25发酵发酵24h3、结果结果分析与评价、结果结果分析
6、与评价（1）制备固定化酵母细胞结果分析）制备固定化酵母细胞结果分析 形成凝胶珠的颜色较深，形状为圆形或椭圆形形成凝胶珠的颜色较深，形状为圆形或椭圆形成成 功功 凝胶珠颜色过浅，呈白色凝胶珠颜色过浅，呈白色失失 败败 原因 固定的酵母细胞过少，海藻酸钠浓度偏低 凝胶珠不是椭圆形或圆形，呈其它形状凝胶珠不是椭圆形或圆形，呈其它形状失败失败 原因 固定的酵母细胞过多，海藻酸钠浓度偏高（2）固定化酵母细胞发酵结果分析）固定化酵母细胞发酵结果分析 葡萄糖溶液中产葡萄糖溶液中产生许多气泡，同时闻生许多气泡，同时闻到酒味到酒味固定化酶技术高果糖浆生产中的应用固定化酶技术高果糖浆生产中的应用1.将葡萄糖异构酶
7、固定在颗粒状载体上将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上2.将酶颗粒装入到反应柱内，反应柱地段将酶颗粒装入到反应柱内，反应柱地段有筛孔，可以使反应溶液通过，而酶颗粒有筛孔，可以使反应溶液通过，而酶颗粒不能通过不能通过4.相关链接相关链接3.将葡萄糖溶液从反应柱上端注入将葡萄糖溶液从反应柱上端注入葡萄糖葡萄糖 葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶 果糖果糖4.果糖溶液从下端流出，葡萄糖异构果糖溶液从下端流出，葡萄糖异构酶仍保留在反应柱内酶仍保留在反应柱内 我们采取这种方法，成功地实现了酶与反我们采取这种方法，成功地实现了酶与反应物的自由接触与分离。应物的自由接触与分离。1.1.在实验过程中为什么要活化酵母细胞？在
8、实验过程中为什么要活化酵母细胞？答：在缺水的状态下，酵母细胞处于休眠状态。将酵母细胞放答：在缺水的状态下，酵母细胞处于休眠状态。将酵母细胞放入蒸馏水中入蒸馏水中1h1h，可以使处于休眠状态的微生物重新恢复正常的，可以使处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态，以便于酵母细胞发酵葡萄糖溶液。生活状态，以便于酵母细胞发酵葡萄糖溶液。思考回答：思考回答：2.在葡萄糖的异构反应中，如果不将葡萄糖异构酶固定，在葡萄糖的异构反应中，如果不将葡萄糖异构酶固定，而是直接使用葡萄糖异构酶，会对生产过程产生哪些影响？而是直接使用葡萄糖异构酶，会对生产过程产生哪些影响？答：葡萄糖异构酶如果没有固定，溶液中的酶会很
9、难回收，不答：葡萄糖异构酶如果没有固定，溶液中的酶会很难回收，不能再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混合在产物中，如能再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混合在产物中，如不除去，会影响产品质量。不除去，会影响产品质量。3.固定化细胞技术有什么优缺点？固定化细胞技术有什么优缺点？答：优点答：优点操作容易、对酶活性影响小、可以使酶再利用。操作容易、对酶活性影响小、可以使酶再利用。缺点缺点大分子物质难以自由通过细胞膜，固定化细胞的应用受到限制。大分子物质难以自由通过细胞膜，固定化细胞的应用受到限制。课堂小结课堂小结固定化技术固定化技术固定化固定化酶技术酶技术固定化固定化细胞技术细胞技术化学结合法化
10、学结合法物理吸附法物理吸附法包埋法包埋法固定化酵母细胞的实验过程酵母细胞的活化配置物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液配制海藻酸钠溶液海藻酸钠溶液与酵母细胞混合固定化酵母细胞利用固定化酵母细胞发酵1.下列不属于酶的优点的是（下列不属于酶的优点的是（）A.催化效率高催化效率高 B.低耗能低耗能C.低污染低污染 D.可以反复利用可以反复利用2.在固定化酵母细胞中，海藻酸钠溶液的作用是（在固定化酵母细胞中，海藻酸钠溶液的作用是（）A.固定化酵母细胞固定化酵母细胞 B.悬浮酵母细胞悬浮酵母细胞C.回收酵母细胞回收酵母细胞 D.催化化学反应催化化学反应DA课堂练习课堂练习 3、下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是（下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是（）A.固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显B.固定化酶的应用中，要控制好固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧、温度和溶解氧C.利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件D.利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应物利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应物A
