郝晶晶《专题4课题3-酵母细胞的固定化-》

专题4酶的研究与应用课题3酵母细胞的固定化1．固定化酶、固定化细胞技术2．酵母细胞固定化考点：P49专题4酶的研究与应用课题3酵母细胞的固定化一、酶制剂的优点：酶制剂优点：催化效率高、低能耗、低污染等。缺点：1.通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，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；3.反应后会混在产物中，可能影响产品质量。解决方案：固定化酶技术固定化酶优点：实例：解决方案：缺点：1.使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；2.固定在载体上的酶可以被反复利用。高果糖浆的制备原理反应柱优点二、固定化酶：二、固定化酶的应用实例——生产高果糖浆1.高果糖浆的生产原理：葡萄糖异构酶果糖C6H12O6葡萄糖C6H12O62.固定化酶技术：⑤①②④③什么是高果糖浆？说出反应柱各部分的名称。你能说出反应柱的优点吗？二、固定化酶的应用实例——生产高果糖浆1.高果糖浆的生产原理：葡萄糖异构酶果糖葡萄糖2.固定化酶装置：反应柱能连续使用半年（酶可被反复利用），大大降低了生产成本，提高果糖的产量和质量（酶既能与反应物接触，又能与产物分离）。3.优点：二、固定化酶的应用实例3.固定化酶技术的局限：如果反应需一系列酶催化，能否用固定化酶技术?二、固定化酶：固定化酶优点：实例：解决方案：缺点：1.使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；2.固定在载体上的酶可以被反复利用。高果糖浆的制备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应才能进行，所以操作比较麻烦。原理反应柱优点固定化细胞技术三、固定化细胞技术1.概念：用物理或化学方法将细胞固定在一定空间内的技术。2.将酶或细胞固定化的方法包埋法化学结合法物理吸附法三、固定化细胞技术3.酶和细胞固定方法的选择（1）方法①酶适合采用化学结合和物理吸附法固定②细胞适合采用包埋法固定（2）原因①细胞个大，酶分子很小②个体大的细胞难以被吸附或结合，个小的酶容易从包埋的材料中漏出三、固定化细胞：固定化细胞优点：实例：缺点：固定化酵母细胞制备发酵可催化一系列化学反应，成本低，操作容易。常用载体：不溶于水的多孔性载体（明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等）四、固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞1.酵母细胞的活化（1）什么是活化？活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。（2）怎样活化？加水（3）注意事项？1.温度不宜过高，避免杀死酵母细胞2.容器要大一些，防止活化液溢出四、固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞1.酵母细胞的活化2.配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液四、固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞1.酵母细胞的活化2.配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液思考：溶解海藻酸钠最好采用加热的方法。并不断搅拌的目的是什么？3.配制海藻酸钠溶液防止海藻酸钠焦糊小火间断四、固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞1.酵母细胞的活化2.配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液4.海藻酸钠溶液与酵母细胞混合3.配制海藻酸钠溶液思考：为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？防止高温杀死酵母细胞四、固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞1.酵母细胞的活化2.配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液4.海藻酸钠溶液与酵母细胞混合3.配制海藻酸钠溶液5.固定化酵母细胞•CaCl2溶液的作用？•所形成的凝胶柱在CaCl2溶液中浸泡的目的？使胶体聚沉。形成稳定的结构四、固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞1.结果分析与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。•如何判断固定化酵母细胞是否成功？检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法：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，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。四、固定化酵母细胞（二）用固定化细胞发酵1.冲洗：将固定的酵母细胞凝胶珠用蒸馏水冲洗2～3次。2.发酵：150mL10％葡萄糖＋固定化酵母细胞→200mL锤形瓶→密封→25℃发酵24h。〖思考1〗发酵过程中锥形瓶为什么要密封？〖思考2〗锥形瓶中的气泡和酒精是怎样形成的？〖思考3〗在利用固定化酶或固定化细胞进行工业生产的过程中，需要无菌操作吗？2.如果反应底物是大分子物质，能否用固定化细胞技术?1.你认为哪个步骤是制备固定化酵母细胞最重要的一环？一、酶制剂的优点：固定化细胞优点：实例：缺点：固定化酵母细胞制备发酵可催化一系列化学反应，成本低，操作容易。常用载体：不溶于水的多孔性载体（明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等）反应物尤其是大分子不易与酶接近，反应效果下降等直接使用酶固定化酶固定化细胞酶的种类营养物质催化反应反应底物优点缺点一种或多种一种不需要不需要需要一种或多种一种一系列一系列大分子、小分子大分子、小分子小分子催化效率高，低耗能、低污染等•对环境条件敏感，易失活•难回收，成本高•酶混在产物中影响产品质量。•成本低，操作更容易。•酶活性不易受到影响不利于催化一系列的酶促反应固定在载体上的酶可被反复利用反应物尤其是大分子不易与酶接近，反应效果下降等