4.3酵母细胞的固定化课件2021-2022学年高二下学期生物人教版选修1

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，你能举出一些吗？ 催化效率高、低能耗、低污染等 生产中直接使用酶存在哪些问题？ 酶制剂存在的缺陷： 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。 (一) 固定化酶的应用实例——生产高果糖浆 一、基础知识 (1)高果糖浆的生产原理 葡萄糖异构酶 果糖 葡萄糖 (2)葡萄糖异构酶固定 将酶固定在颗粒状载体上，装入 反应柱中。 (3)高果糖浆的生产操作 从反应柱上端注入葡萄糖溶液，从下端流出果糖溶液，一个反应柱可连续使用半年。 (一) 固定化酶的应用实例 一、基础知识 固定化酶技术的优点： 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使用。 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。 可采用固定化细胞技术。 1. 将酶或细胞固定化的方法 (二) 固定化细胞技术 一、基础知识 包埋法: 将酶(或细胞)包埋在细微网格里 利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术 化学结合法（交联法）： 将酶(或细胞)相互连接起来 吸附法： 将酶(或细胞)吸附在载体表面上 【比较】酶和细胞的固定方法和特点 固定对象 酶 细胞 适宜 固定法 化学结合法 物理吸附法 包埋法 特 点 体积小，固定一种酶 体积大，固定一系列酶； 难以化学结合和吸附 所需条件 适宜的温度、pH 适宜的温度、pH、营养物质 2. 固定化酶和固定化细胞的联系与区别 联系：应用相同，都能催化某些反应 区别： 1) 固定化细胞技术操作容易，成本低，容易回收； 2) 固定化细胞技术对酶活性影响更小； 3) 固定化细胞固定的一系列酶； 4) 由于大分子难以通过细胞膜，因此固定化细胞的应用有一定的限制； (二) 固定化细胞技术 一、基础知识 　　固定化细胞时应当选用不溶于水的多孔性载体材料，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等 (二) 固定化细胞技术 一、基础知识 3. 固定化细胞的材料 　　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。 活化是指什么？ 1g干酵母＋10mL蒸馏水→50mL烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。 二、实验操作 (一) 制备固定化酵母细胞 （1）酵母细胞的活化 0.83gCaCl2＋150mL蒸馏水→200mL烧杯→溶解备用 (一) 制备固定化酵母细胞 （2）配制CaCl2溶液 （3）配制海藻酸钠溶液 0.7g海藻酸＋10mL水→50mL烧杯→酒精灯小火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化→蒸馏水定容到10mL。 二、实验操作 2.微火加热并不断搅拌的目的是什么？ 1.海藻酸钠溶液浓度要适宜，为什么？ 防止海藻酸钠焦糊。 浓度过高，很难形成凝胶珠； 浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目少，影响实验效果。 　　将溶化的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入活化酵母细胞液，搅拌后吸入到注射器中。 (一) 制备固定化酵母细胞 （4）海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合 （5）固定化酵母细胞 　　以恒定速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中，形成凝胶珠状颗粒。 二、实验操作 1.CaCl2的作用？ 使胶体聚沉 2.如何判断固定化酵母细胞是否成功？ 观察凝胶珠的颜色和形状。 若凝胶珠颜色过浅、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； 若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。 检验凝胶珠： 1、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，就说明凝胶珠制作成功。 2、在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也表明制备的凝胶珠是成功的。 (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锥形瓶→密封→25℃发酵24h。 (二) 固定化酵母细胞的发酵 二、实验操作 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞 酶的种类 一种或几种 一种 一系列酶 常用载体 无 高岭土、皂土、硅胶、凝胶 明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺 制作方法 无 化学结合固定化、物理吸附固定化 包埋法固定化 营养物质 不需要 不需要 需要 催化反应 单一或多种 单一 一系列 反应底物 各种物质 各种物质 小分子物质 缺点 ①对环境条件敏感，易失活②难回收，影响产品质量 不利于催化一系列的酶促反应 反应物不与酶接近，尤其是大分子物质