課題3酵母細(xì)胞的固定化匯總

1、在食品、化工、輕紡、醫(yī)藥等領(lǐng)域大規(guī)模使用酶制劑，說在食品、化工、輕紡、醫(yī)藥等領(lǐng)域大規(guī)模使用酶制劑，說明酶制劑使用有很多優(yōu)點(diǎn)，你能舉出一些嗎？明酶制劑使用有很多優(yōu)點(diǎn)，你能舉出一些嗎？催化效率高、低能耗、低污染等。催化效率高、低能耗、低污染等。生產(chǎn)中直接使用酶存在哪些問題？生產(chǎn)中直接使用酶存在哪些問題？天然酶通常對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫和有機(jī)溶劑等條件非常天然酶通常對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫和有機(jī)溶劑等條件非常敏感，敏感，容易失活。容易失活。溶液中酶溶液中酶很難回收很難回收，不能再次利用，不能再次利用，提高了生產(chǎn)成本。提高了生產(chǎn)成本。反應(yīng)后，反應(yīng)后，酶會(huì)混在產(chǎn)物中酶會(huì)混在產(chǎn)物中，影響產(chǎn)品質(zhì)量，難以在工業(yè)，影響產(chǎn)

2、品質(zhì)量，難以在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。怎么辦？怎么辦？固定化酶技術(shù)固定化酶技術(shù)（一）固定化酶的應(yīng)用實(shí)例（一）固定化酶的應(yīng)用實(shí)例一、基礎(chǔ)知識(shí)一、基礎(chǔ)知識(shí)固定在載體上的酶可以被反固定在載體上的酶可以被反復(fù)利用。復(fù)利用。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：使酶既能與反應(yīng)物接觸，又使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離；能與產(chǎn)物分離；在生產(chǎn)實(shí)際中使用固定化酶技術(shù)有無不足在生產(chǎn)實(shí)際中使用固定化酶技術(shù)有無不足? ?如有不如有不足足, ,怎么辦怎么辦? ?有；一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實(shí)有；一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實(shí)際中很多產(chǎn)物的形成都通過際中很多產(chǎn)物的形成都通過一系列的酶促反應(yīng)一系列的酶促反應(yīng)才才

3、能進(jìn)行，所以操作比較麻煩。能進(jìn)行，所以操作比較麻煩?？刹捎每刹捎霉潭ɑ?xì)胞技術(shù)固定化細(xì)胞技術(shù)（二）固定化酶技術(shù)和固定化細(xì)胞技術(shù)（二）固定化酶技術(shù)和固定化細(xì)胞技術(shù)1 1、概念：、概念：利用利用物理或化學(xué)方法物理或化學(xué)方法將將酶或細(xì)胞酶或細(xì)胞固定在一定空間的技術(shù)。固定在一定空間的技術(shù)。2 2、方法：、方法：包埋法包埋法將酶（或細(xì)胞）包埋在細(xì)微網(wǎng)格里將酶（或細(xì)胞）包埋在細(xì)微網(wǎng)格里化學(xué)結(jié)合法化學(xué)結(jié)合法將酶（或細(xì)胞）相互結(jié)合，或?qū)⑵鋵⒚福ɑ蚣?xì)胞）相互結(jié)合，或?qū)⑵浣Y(jié)合到載體上結(jié)合到載體上。物理吸附法物理吸附法將酶（或細(xì)胞）吸附在載體表面上將酶（或細(xì)胞）吸附在載體表面上3 3、酶和細(xì)胞固定方法的選擇、酶和細(xì)

4、胞固定方法的選擇酶酶適合采用適合采用化學(xué)結(jié)合和物理吸附法化學(xué)結(jié)合和物理吸附法固定，固定，細(xì)胞細(xì)胞適合采用適合采用包包埋法埋法固定。固定。細(xì)胞個(gè)大，酶分子很小，細(xì)胞個(gè)大，酶分子很小，個(gè)體大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合個(gè)體大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合而個(gè)小的酶容易從包埋的材料中漏出而個(gè)小的酶容易從包埋的材料中漏出。4 4、固定化細(xì)胞常用的載體、固定化細(xì)胞常用的載體常用的常用的不溶于水的多孔性載體不溶于水的多孔性載體，明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、，明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素、聚丙烯酰胺等醋酸纖維素、聚丙烯酰胺等 。海藻酸鈉海藻酸鈉聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺思考：思考： 從操作角度來考慮，你認(rèn)為固定化酶技術(shù)與固定

5、化細(xì)胞技從操作角度來考慮，你認(rèn)為固定化酶技術(shù)與固定化細(xì)胞技術(shù)哪一種方法更容易？術(shù)哪一種方法更容易？哪一種方法對(duì)酶活性的影響更??？哪一種方法對(duì)酶活性的影響更??？固定化細(xì)胞固定的是一種酶還是一系列酶？固定化細(xì)胞固定的是一種酶還是一系列酶？如果想將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)該選擇如果想將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)該選擇哪種方法？哪種方法？如果反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，又應(yīng)該選擇哪種方法？如果反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，又應(yīng)該選擇哪種方法？固定化細(xì)胞固定化細(xì)胞固定化細(xì)胞固定的是一系列酶固定化細(xì)胞固定的是一系列酶固定化細(xì)胞技術(shù)固定化細(xì)胞技術(shù)固定化酶技術(shù)固定化酶技術(shù)固定化細(xì)胞固定化細(xì)胞規(guī)律總結(jié)：規(guī)律

6、總結(jié)：固定化酶固定化酶酶的種類：酶的種類：適宜的溫度，適宜的溫度，PHPH值值固定化細(xì)胞固定化細(xì)胞一種一種所需條件：所需條件：酶的種類：酶的種類： 多種多種所需條件：所需條件：適宜的溫度，適宜的溫度，PHPH值，營養(yǎng)物質(zhì)值，營養(yǎng)物質(zhì)二、實(shí)驗(yàn)操作二、實(shí)驗(yàn)操作（一）制備固定化酵母細(xì)胞（一）制備固定化酵母細(xì)胞（1 1）酵母細(xì)胞的活化：）酵母細(xì)胞的活化：1g1g干酵母干酵母10mL10mL蒸餾水蒸餾水50mL50mL燒杯燒杯攪拌均勻攪拌均勻放放置置1h1h，使之活化。使之活化。在在缺水缺水狀態(tài)下，微生物處于狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)休眠狀態(tài)?；罨罨侵缸屘幱谛菔侵缸屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物眠狀態(tài)的微生物

7、重新恢復(fù)正常生活狀態(tài)重新恢復(fù)正常生活狀態(tài)的過程。的過程。酵母細(xì)胞酵母細(xì)胞活化時(shí)體積會(huì)變大活化時(shí)體積會(huì)變大，因此活化前應(yīng)該選擇體積足，因此活化前應(yīng)該選擇體積足夠大的容器，以避免酵母細(xì)胞的活化液溢出容器外。夠大的容器，以避免酵母細(xì)胞的活化液溢出容器外。2 2、配制物質(zhì)的量濃度為、配制物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L0.05mol/L的的CaClCaCl2 2溶液：溶液：0.83gCaCl0.83gCaCl2 2150mL150mL蒸餾水蒸餾水200mL200mL燒杯燒杯溶解備用溶解備用思考為什么要用蒸餾水，而不用自來水？思考為什么要用蒸餾水，而不用自來水？防止自來水中各種離子影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果防止自來水

8、中各種離子影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果3 3、配制海藻酸鈉溶液（、配制海藻酸鈉溶液（最重要的環(huán)節(jié)最重要的環(huán)節(jié)）0.7g0.7g海藻酸鈉海藻酸鈉10mL10mL水水50mL50mL燒杯燒杯酒精燈加熱，并不斷酒精燈加熱，并不斷攪拌，使之溶化攪拌，使之溶化蒸餾水定容到蒸餾水定容到10mL10mL加熱時(shí)要用加熱時(shí)要用小火小火，或者，或者間斷加熱間斷加熱，并攪拌（，并攪拌（防止海藻酸鈉防止海藻酸鈉焦糊焦糊），反復(fù)幾次，直到海藻酸鈉溶化為止。），反復(fù)幾次，直到海藻酸鈉溶化為止。注：濃度要適宜注：濃度要適宜濃度濃度過高過高，將很，將很難形成凝膠珠難形成凝膠珠；濃度濃度過低過低，形成的凝膠珠所，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞的

9、數(shù)目少包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)目少。4 4、海藻酸鈉溶液和酵母細(xì)胞混合、海藻酸鈉溶液和酵母細(xì)胞混合將溶化好的海藻酸鈉溶液將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫冷卻至室溫，加入以活化的酵母，加入以活化的酵母細(xì)胞，進(jìn)行細(xì)胞，進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁ǔ浞謹(jǐn)嚢瑁ㄊ箖烧呋旌暇鶆蚴箖烧呋旌暇鶆颍?，再轉(zhuǎn)移至注射，再轉(zhuǎn)移至注射器中。器中。思考為什么要將海藻酸鈉冷卻至室溫？思考為什么要將海藻酸鈉冷卻至室溫？以免海藻酸鈉溫度過高殺死酵母菌。以免海藻酸鈉溫度過高殺死酵母菌。（5 5）固定化酵母細(xì)胞）固定化酵母細(xì)胞以以恒定的速度緩慢（恒定的速度緩慢（以便形成的凝膠珠呈均勻的圓形或橢以便形成的凝膠珠呈均勻的圓形或橢圓形圓形 ）的將注射器中的

10、溶液滴加的將注射器中的溶液滴加CaClCaCl2 2溶液中，將形成的溶液中，將形成的凝膠珠在凝膠珠在CaClCaCl2 2溶液中浸泡溶液中浸泡30min30min左右。左右。思考思考 CaClCaCl2 2溶液有什么作用？溶液有什么作用？使膠體聚沉，凝膠珠形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。使膠體聚沉，凝膠珠形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。若若凝膠珠顏色過淺凝膠珠顏色過淺，說明海藻酸鈉的，說明海藻酸鈉的濃度偏低濃度偏低；凝膠珠不凝膠珠不是圓形或橢圓形是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉的，則說明海藻酸鈉的濃度偏高濃度偏高。（二）用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵（二）用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵將固定化酵母細(xì)胞（凝膠珠）用將固定化酵母細(xì)胞（凝膠珠）用蒸餾水

11、沖洗蒸餾水沖洗2 23 3次次。將將150ml150ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1010的葡萄糖溶液轉(zhuǎn)移至的葡萄糖溶液轉(zhuǎn)移至200ml200ml的錐的錐形瓶中，再加入固定好的酵母細(xì)胞，置于形瓶中，再加入固定好的酵母細(xì)胞，置于2525下發(fā)酵下發(fā)酵24h24h。思考為什么要用蒸餾水沖洗凝膠珠？思考為什么要用蒸餾水沖洗凝膠珠？洗去凝膠珠表面多余的洗去凝膠珠表面多余的CaClCaCl2 2溶液。溶液。以免對(duì)實(shí)驗(yàn)造成影響。以免對(duì)實(shí)驗(yàn)造成影響。思考葡萄糖在這里有什么用？思考葡萄糖在這里有什么用？既可以既可以作為發(fā)酵底物作為發(fā)酵底物，也作為酵母菌細(xì)胞的，也作為酵母菌細(xì)胞的營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)。思考在利用固定化酶或固

12、定化細(xì)胞進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的過思考在利用固定化酶或固定化細(xì)胞進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作嗎？程中，需要無菌操作嗎？需要需要1 1、觀察凝膠珠的顏色和形狀、觀察凝膠珠的顏色和形狀三、結(jié)果分析與評(píng)價(jià)三、結(jié)果分析與評(píng)價(jià)2 2、觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液、觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液利用固定的酵母細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精，可以看到產(chǎn)生了很多利用固定的酵母細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精，可以看到產(chǎn)生了很多氣泡，同時(shí)會(huì)聞到酒味。氣泡，同時(shí)會(huì)聞到酒味。用鑷子夾起一個(gè)凝膠珠放在實(shí)驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓，如果凝膠用鑷子夾起一個(gè)凝膠珠放在實(shí)驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓，如果凝膠珠不容易破裂，沒有液體流出，就表明凝膠珠的制作成功；珠不容易破裂，沒有液體流出，就表明凝膠珠的

13、制作成功；在實(shí)驗(yàn)桌上用力摔打凝膠珠，如果凝膠珠很容易彈起，也在實(shí)驗(yàn)桌上用力摔打凝膠珠，如果凝膠珠很容易彈起，也能表明制備的凝膠珠是成功的。能表明制備的凝膠珠是成功的。例例1 1：下列關(guān)于酶和固定化酵母細(xì)胞的研究與應(yīng)用的敘述，：下列關(guān)于酶和固定化酵母細(xì)胞的研究與應(yīng)用的敘述，錯(cuò)誤的是（錯(cuò)誤的是（ ）A A從酶的固定方式看，吸附法比化學(xué)結(jié)合法對(duì)酶活性影從酶的固定方式看，吸附法比化學(xué)結(jié)合法對(duì)酶活性影響小響小B B作為消化酶使用時(shí)，蛋白酶制劑以口服方式給藥作為消化酶使用時(shí)，蛋白酶制劑以口服方式給藥C C尿糖試紙含有固定化的葡萄糖酶和過氧化氫酶，可以尿糖試紙含有固定化的葡萄糖酶和過氧化氫酶，可以反復(fù)使用反

14、復(fù)使用D D將海藻酸鈉凝膠珠用無菌水沖洗，目的是洗去將海藻酸鈉凝膠珠用無菌水沖洗，目的是洗去CaClCaCl2 2和和雜菌雜菌C C例例2:2:下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，正確的是下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述，正確的是( )( )A A固定化細(xì)胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)勢明顯固定化細(xì)胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)勢明顯B B固定化酶的應(yīng)用中，要控制好固定化酶的應(yīng)用中，要控制好pHpH、溫度和溶解氧、溫度和溶解氧C C利用固定化酶降解水體中有機(jī)磷農(nóng)藥，需提供適宜的利用固定化酶降解水體中有機(jī)磷農(nóng)藥，需提供適宜的營養(yǎng)條件營養(yǎng)條件D D利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類的作用只是作為利

15、用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應(yīng)底物反應(yīng)底物A A例例3 3：右圖：右圖1 1表示制備固定化酵母細(xì)胞的有關(guān)操作，圖表示制備固定化酵母細(xì)胞的有關(guān)操作，圖2 2是是利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵的示意圖，列敘述正確利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵的示意圖，列敘述正確的是（的是（ ）A A、剛?cè)诨Ｔ逅徕c應(yīng)迅速與活化酵母混合制備混合液、剛?cè)诨Ｔ逅徕c應(yīng)迅速與活化酵母混合制備混合液B B、圖、圖1 1中中X X為為CaClCaCl2 2溶液，其作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠溶液，其作用是使海藻酸鈉形成凝膠珠C C、圖、圖2 2發(fā)酵過程中攪拌的目的是為了使培養(yǎng)液與酵母菌充發(fā)酵過程中攪拌的目的是為了使培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸分接觸D D、