固定化酶的應用實例-生產(chǎn)高果糖漿 課件

基礎知識（一）固定化酶的應用實例

——生產(chǎn)高果糖漿（1）高果糖漿的生產(chǎn)原理：葡萄糖異構(gòu)酶果糖葡萄糖(2)葡萄糖異構(gòu)酶固定：

將葡萄糖異構(gòu)酶固定在顆粒狀載體上，裝入反應柱中。(3)高果糖漿的生產(chǎn)操作：

從反應柱上端注入葡萄糖溶液，從下端流出果糖溶液，一個反應柱可連續(xù)使用半年。

2.固定化酶的反應柱示意圖（二）固定化細胞技術(shù)1.將酶或細胞固定化的方法（二）固定化細胞技術(shù)1.將酶或細胞固定化的方法包埋法（二）固定化細胞技術(shù)1.將酶或細胞固定化的方法將酶（或細胞）包埋在細微網(wǎng)格里包埋法（二）固定化細胞技術(shù)1.將酶或細胞固定化的方法將酶（或細胞）包埋在細微網(wǎng)格里包埋法化學結(jié)合法（二）固定化細胞技術(shù)1.將酶或細胞固定化的方法將酶（或細胞）包埋在細微網(wǎng)格里將酶（或細胞）相互連接起來包埋法化學結(jié)合法（二）固定化細胞技術(shù)1.將酶或細胞固定化的方法將酶（或細胞）包埋在細微網(wǎng)格里將酶（或細胞）相互連接起來包埋法化學結(jié)合法吸附法（二）固定化細胞技術(shù)1.將酶或細胞固定化的方法將酶（或細胞）包埋在細微網(wǎng)格里將酶（或細胞）相互連接起來將酶（或細胞）吸附在載體表面上包埋法化學結(jié)合法吸附法【比較】酶和細胞的固定方法和特點固定對象酶細胞適宜固定法化學結(jié)合法、物理吸附法包埋法特點體積小，固定一種酶。包埋法容易丟失體積大，固定一系列酶。難以化學結(jié)合和吸附2.固定化酶和固定化細胞的聯(lián)系與區(qū)別2.固定化酶和固定化細胞的聯(lián)系與區(qū)別聯(lián)系：應用相同，都能催化某些反應2.固定化酶和固定化細胞的聯(lián)系與區(qū)別聯(lián)系：應用相同，都能催化某些反應區(qū)別：1)固定化細胞技術(shù)操作容易，成本低，

容易回收；2)固定化細胞技術(shù)對酶活性影響更??；3)固定化細胞固定的一系列酶；4)由于大分子難以通過細胞膜，因此固

定化細胞的應用有一定的限制；〖思考〗將谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)谷氨酸的發(fā)酵過程變?yōu)檫B續(xù)的酶反應，應當固定（酶、細胞）；若將蛋白質(zhì)變成氨基酸，應當固定（酶、細胞）?！妓伎肌綄⒐劝彼岚魻顥U菌生產(chǎn)谷氨酸的發(fā)酵過程變?yōu)檫B續(xù)的酶反應，應當固定（酶、細胞）；若將蛋白質(zhì)變成氨基酸，應當固定（酶、細胞）。3.固定化細胞的材料：固定化細胞時應當選用不溶于水的多孔性載體材料，如明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等1.制備固定化酵母細胞（1）酵母細胞的活化：1g干酵母＋10mL蒸餾水→50mL燒杯→攪拌均勻→放置1h，使之活化。2.實驗設計〖思考2〗活化是指什么？1.制備固定化酵母細胞（1）酵母細胞的活化：1g干酵母＋10mL蒸餾水→50mL燒杯→攪拌均勻→放置1h，使之活化。2.實驗設計活化是指讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復正常生活狀態(tài)的過程?！妓伎?〗活化是指什么？1.制備固定化酵母細胞（1）酵母細胞的活化：1g干酵母＋10mL蒸餾水→50mL燒杯→攪拌均勻→放置1h，使之活化。2.實驗設計（2）配制CaCl2溶液：

0.83gCaCl2＋150mL蒸餾水→200mL燒杯→溶解備用。（3）配制海藻酸鈉溶液：

0.7g海藻酸鈉＋10mL水→50mL燒杯→酒精燈微火（或間斷）加熱，并不斷攪拌，使之溶化→蒸餾水定容到10mL。（3）配制海藻酸鈉溶液：0.7g海藻酸＋10mL水→50mL燒杯→酒精燈微火（或間斷）加熱，并不斷攪拌，使之溶化→蒸餾水定容到10mL?！妓伎?〗微火加熱并不斷攪拌的目的是什么？防止海藻酸鈉焦糊。（3）配制海藻酸鈉溶液：0.7g海藻酸＋10mL水→50mL燒杯→酒精燈微火（或間斷）加熱，并不斷攪拌，使之溶化→蒸餾水定容到10mL?！妓伎?〗微火加熱并不斷攪拌的目的是什么？(4)海藻酸鈉溶液與酵母細胞的混合：將溶化的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入活化酵母細胞液，攪拌后吸入到注射器中。(4)海藻酸鈉溶液與酵母細胞的混合：將溶化的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入活化酵母細胞液，攪拌后吸入到注射器中?！妓伎?〗為什么要海藻酸鈉溶液冷卻后才能加入酵母細胞？(4)海藻酸鈉溶液與酵母細胞的混合：將溶化的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入活化酵母細胞液，攪拌后吸入到注射器中?！妓伎?〗為什么要海藻酸鈉溶液冷卻后才能加入酵母細胞？防止高溫殺死酵母細胞。（5）固定化酵母細胞：以恒定速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中，形成凝膠珠狀顆粒。（6）沖洗：將固定的酵母細胞凝膠珠用蒸餾水沖洗2～3次。（二）．固定化酵母細胞的發(fā)酵（二）．固定化酵母細胞的發(fā)酵（6）沖洗：將固定的酵母細胞凝膠珠用蒸餾水沖洗2～3次。（7）發(fā)酵：150mL10％葡萄糖＋固定化酵母細胞→200mL錐形瓶→密封→25℃發(fā)酵24h?！妓伎?〗發(fā)酵過程中錐形瓶為什么要密封？〖思考6〗錐形瓶中的氣泡和酒精是怎樣形成的？〖思考7〗在利用固定化酶或固定化細胞進行生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作嗎？〖思考5〗發(fā)酵過程中錐形瓶為什么要密封？〖思考6〗錐形瓶中的氣泡和酒精是怎樣形成的？〖思考7〗在利用固定化酶或固定化細胞進行生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作嗎？酵母菌的酒精發(fā)酵需要缺氧條件。〖思考5〗發(fā)酵過程中錐形瓶為什么要密封？〖思考6〗錐形瓶中的氣泡和酒精是怎樣形成的？〖思考7〗在利用固定化酶或固定化細胞進行生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作嗎？酵母菌的酒精發(fā)酵需要缺氧條件。酵母菌進行無氧呼吸產(chǎn)生的?！妓伎?〗發(fā)酵過程中錐形瓶為什么要密封？〖思考6〗錐形瓶中的氣泡和酒精是怎樣形成的？〖思考7〗在利用固定化酶或固定化細胞進行生產(chǎn)的過程中，需要無菌操作嗎？酵母菌的酒精發(fā)酵需要缺氧條件。酵母菌進行無氧呼吸產(chǎn)生的。需要。直接使用酶、固定化酶和固定化細胞區(qū)別類型優(yōu)點不足直接

使用酶

固定

化酶

固定化

細胞

類型優(yōu)點不足直接

使用酶

類型優(yōu)點不足直接

使用酶

催化效率高，低耗能、低污染等。類型優(yōu)點不足直接

使用酶

催化效率高，低耗能、低污染等。對環(huán)境條件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很難回收，不能被次利用，提高了生產(chǎn)成本；反應后酶會混在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。類型優(yōu)點不足固定

化酶

類型優(yōu)點不足固定

化酶

酶既能與反應物接觸，又能與產(chǎn)物分離，同時，固定在載體上的酶還可以被反復利用。類型優(yōu)點不足固定

化酶

酶既能與反應物接觸，又能與產(chǎn)物分離，同時，固定在載體上的酶還可以被反復利用。一種酶只能催化一種化學反應，而在生產(chǎn)實踐中，很多產(chǎn)物的形成都通過一系列的酶促反應才能得到的。類型優(yōu)點不足固定化細胞

類型優(yōu)點不足固定化細胞

成本低，操作更容易。類型優(yōu)點不足固定化細胞

成本低，操作更容易。固定后的細胞與反應物不容易接近，可能導致反應效果下降等。例1．下列有關(guān)固定化技術(shù)的敘述，正確的是（）A.固定化酶只是在細胞內(nèi)才能發(fā)揮作用B.固定化酶能提高酶的利用率C.酶的固定是酶分離純化的常用方法D.固定化酶的固定化方式就是吸附在

固體表面上。例1．下列有關(guān)固定化技術(shù)的敘述，正確的是（）A.固定化酶只是在細胞內(nèi)才能發(fā)揮作用B.固定化酶能提高酶的利用率C.酶的固定是酶分離純化的常用方法D.固定化酶的固定化方式就是吸附在

固體表面上?！汤?.關(guān)于固定化細胞的敘述，正確的是A.催化效率高，低耗能、低污染B.對環(huán)境的條件非常敏感，容易失活C.既能與反應物充分接觸，又能與產(chǎn)物

分離D.成本低、操作簡單，但反應效果可能

很低例2.關(guān)于固定化細胞的敘述，正確的是A.催化效率高，低耗能、低污染B.對環(huán)境的條件非常敏感，容易失活C.既能與反應物充分接觸，又能與產(chǎn)物

分離D.成本低、操作簡單，但反應效果可能

很低√例3.溶解海藻酸鈉，最好采用______加熱的方法A.小火間斷B.小火持續(xù)C.大火間斷D.大火持續(xù)例3.溶解海藻酸鈉，最好采用______加熱的方法A.小火間斷B.小火持續(xù)C.大火間斷D.大火持續(xù)√例4.關(guān)于酵母菌的敘述，正確的是A.酵母菌在營養(yǎng)物質(zhì)充足時、環(huán)境適宜

時，依靠有性生殖進行繁殖B.酵母菌的代謝類型時異養(yǎng)厭氧型C.酵母菌的生物膜系統(tǒng)包括細胞膜、核

膜、各種的細胞器膜等膜D.用酵母菌釀酒時，應先密封后通氣例4.關(guān)于酵母菌的敘述，正確的是A.酵母菌在營養(yǎng)物質(zhì)充足時、環(huán)境適宜

時，依靠有性生殖進行繁殖B.酵母菌的代謝類型時異養(yǎng)厭氧型C.酵母菌的生物膜系統(tǒng)包括細胞膜、核

膜、各種的細胞器膜等膜D.用酵母菌釀酒時，應先密封后通氣√例5.將酵母菌的培養(yǎng)液由富氧狀態(tài)變?yōu)槿毖鯛顟B(tài)，下面加快的一項是A.CO2的釋放B.丙酮酸的氧化C.葡萄糖的利用D.ATP的形成例5.將酵母菌的培養(yǎng)液由富氧狀態(tài)變?yōu)槿毖鯛顟B(tài)，下面加快的一項是A.CO2的釋放B.丙酮酸的氧化C.葡萄糖的利用D.ATP的形成√例6．固定化酶的優(yōu)點是A．有利于增加酶的活性B．有利于產(chǎn)物的純化C．有利于提高反應速度D．有利于酶發(fā)揮作用例6．固定化酶的優(yōu)點是A．有利于增加酶的活性B．有利于產(chǎn)物的純化C．有利于提高反應速度D．有利于酶發(fā)揮