酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)

酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第1頁(yè)一、課題背景閱讀課題背景并思索：1、直接使用酶制劑在應(yīng)用中各有什么優(yōu)、缺點(diǎn)？怎樣處理使用酶制劑時(shí)缺點(diǎn)？2、固定化酶技術(shù)在應(yīng)用中各有什么優(yōu)、缺點(diǎn)？怎樣處理使用固定化酶技術(shù)在應(yīng)用時(shí)缺點(diǎn)？3、固定化細(xì)胞在應(yīng)用中各有什么優(yōu)、缺點(diǎn)？酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第2頁(yè)1、直接使用酶制劑①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，輕易失活②溶液中酶極難回收，不能再次利用，提升了生產(chǎn)成本③反應(yīng)后，酶會(huì)混在產(chǎn)物中，影響產(chǎn)品質(zhì)量，難以在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用（1）優(yōu)點(diǎn)（2）缺點(diǎn)催化效率高、低耗能、低污染，大規(guī)模地應(yīng)用于食品、化工等各個(gè)領(lǐng)域怎樣處理這些問(wèn)題？酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第3頁(yè)1、直接使用酶制劑（3）處理方案固定化酶技術(shù)酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第4頁(yè)2、固定化酶（1）含義：將酶固定在不溶于水載體上。（3）優(yōu)點(diǎn)：酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，同時(shí)，固定在載體上酶還能夠被重復(fù)利用。（4）缺點(diǎn)：一個(gè)酶只能催化一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，而在實(shí)際生產(chǎn)中，很多產(chǎn)物形成是經(jīng)過(guò)一系列酶促反應(yīng)才能得到。（5）處理方案：固定化細(xì)胞技術(shù)（2）實(shí)例：利用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)“高果糖漿”。酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第5頁(yè)固定化酶應(yīng)用實(shí)例：生產(chǎn)高果糖漿1、什么是高果糖漿？使用它有何好處？高果糖漿是果糖含量為42%左右糖漿。作為蔗糖替換品，高果糖漿不會(huì)像蔗糖那樣誘發(fā)肥胖、糖尿病、齲齒和心血管病，對(duì)人健康有利。再思索：果糖屬于什么糖?果糖是一個(gè)：?jiǎn)翁?/p>

分子式：C6H12O6酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第6頁(yè)2、生產(chǎn)高果糖漿需要什么酶？其作用是什么？這種酶有何特點(diǎn)？直接使用酶時(shí)有什么缺點(diǎn)？生產(chǎn)高果糖漿需要：作用：特點(diǎn)：直接使用酶時(shí)缺點(diǎn)：葡萄糖異構(gòu)酶酶穩(wěn)定性好，可連續(xù)發(fā)揮作用將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖酶溶于葡萄糖溶液后，就無(wú)法從糖漿中回收，造成很大浪費(fèi)。怎樣改進(jìn)？酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第7頁(yè)3、改進(jìn)：固定化酶技術(shù)

4、詳細(xì)做法：

5、優(yōu)點(diǎn)：①反應(yīng)柱能連續(xù)使用六個(gè)月，大大降低了生產(chǎn)成本。②提升了果糖產(chǎn)量和品質(zhì)。酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第8頁(yè)3、固定化細(xì)胞（1）含義：將細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)技術(shù)。（2）優(yōu)點(diǎn)：成本低、操作輕易、對(duì)酶活性影響更小、能夠催化一系列反應(yīng)、輕易回收（3）缺點(diǎn)：固定后細(xì)胞與反應(yīng)物不輕易靠近，可能造成反應(yīng)效果下降，因?yàn)榇蠓肿游镔|(zhì)難以自由經(jīng)過(guò)細(xì)胞膜，所以固定化細(xì)胞應(yīng)用也受到限制。但相對(duì)較為完善。酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第9頁(yè)二、酶和細(xì)胞固定化方法(看書(shū)本P50）思索：固定化酶或固定化細(xì)胞指什么？

能夠采取哪些方法進(jìn)行固定？各有什么利弊？①物理吸附法②包埋法③化學(xué)結(jié)正當(dāng)

1、固定化酶或固定化細(xì)胞：指利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)技術(shù)。

2、方法：酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第10頁(yè)將酶（或細(xì)胞）包埋在細(xì)微網(wǎng)格里將酶（或細(xì)胞）相互結(jié)合，或?qū)⑵浣Y(jié)合到載體上。將酶（或細(xì)胞）吸附在載體表面上包埋法化學(xué)結(jié)正當(dāng)物理吸附法固定化酶或固定化細(xì)胞采取方法酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第11頁(yè)【比較】酶和細(xì)胞固定方法和特點(diǎn)酶分子很小，輕易從包埋材料中漏出。細(xì)胞體積大，難以被吸附或結(jié)合。酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第12頁(yè)〖思索1〗對(duì)固定酶作用影響較小固定方法是什么？〖思索2〗將谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)谷氨酸發(fā)酵過(guò)程變?yōu)檫B續(xù)酶反應(yīng)，應(yīng)該固定（酶、細(xì)胞）。吸附法。酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第13頁(yè)三、試驗(yàn)操作：包埋法固定細(xì)胞明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。

1、包埋法固定細(xì)胞：即將微生物細(xì)胞均勻地包埋在不溶于水多孔性載體中。

2、包埋時(shí)常見(jiàn)載體包含：酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第14頁(yè)海藻酸鈉：一個(gè)天然多糖，是由海帶中提取天然多糖碳水化合物，可作為食用食品添加劑，也可作為支架材料用于醫(yī)學(xué)用途，其溫和溶膠凝膠過(guò)程、良好生物相容性使其適于作為釋放或包埋藥品。酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第15頁(yè)三、試驗(yàn)操作（一）制備固定化酵母細(xì)胞（二）用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第16頁(yè)（一）制備固定化酵母細(xì)胞1、酵母細(xì)胞活化：在缺水狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)。活化是指讓處于休眠狀態(tài)微生物重新恢復(fù)正常生活狀態(tài)過(guò)程。1g干酵母＋10mL蒸餾水→50mL燒杯→攪拌均勻→放置1h，使之活化?！妓妓鳌交罨侵甘裁矗坎僮魈嵝呀湍讣?xì)胞活化時(shí)體積會(huì)變大，所以活化前應(yīng)該選擇體積足夠大容器，以防止酵母細(xì)胞活化液溢出容器外。酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第17頁(yè)酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第18頁(yè)2、配制物質(zhì)量濃度為0.05mol/LCaCl2溶液：0.83gCaCl2＋150mL蒸餾水→200mL燒杯→溶解備用?！妓妓鳌綖楹我谜麴s水，而不用自來(lái)水？預(yù)防自來(lái)水中各種離子影響試驗(yàn)結(jié)果操作提醒溶解物質(zhì)要徹底。酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第19頁(yè)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，并不停攪拌，使之溶化→蒸餾水定容到10mL。加熱時(shí)要用小火，或者間斷加熱，并攪拌，重復(fù)幾次，直到海藻酸鈉溶化為止〖思索〗為何要用小火或間斷加熱，并不停攪拌？預(yù)防海藻酸鈉發(fā)生焦糊。操作提醒酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第20頁(yè)429572439gao酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第21頁(yè)4、海藻酸鈉溶液和酵母細(xì)胞混合將溶化好海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入以活化酵母細(xì)胞，進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁俎D(zhuǎn)移至注射器中以免海藻酸鈉溫度過(guò)高殺死酵母菌〖思索〗為何要將海藻酸鈉冷卻至室溫？海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫，攪拌要徹底充分，使二者混合均勻，以免影響試驗(yàn)結(jié)果觀察。操作提醒酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第22頁(yè)429572439gao酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第23頁(yè)（5）固定化酵母細(xì)胞以恒定速度遲緩將注射器中溶液滴加CaCl2溶液中，將形成凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右?！妓妓鳌紺aCl2溶液有什么作用？使膠體聚沉，凝膠珠形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。剛形成凝膠珠應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡一段時(shí)間，方便形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。操作提醒滴加注射器中溶液時(shí)，速度一定要恒定且遲緩，方便形成凝膠珠呈均勻圓形或橢圓形。酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第24頁(yè)429572439gao酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第25頁(yè)酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第26頁(yè)（二）用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵①將固定化酵母細(xì)胞（凝膠珠）用蒸餾水沖洗2－3次。②將150ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％葡萄糖溶液轉(zhuǎn)移至200ml錐形瓶中，再加入固定好酵母細(xì)胞，置于25°C下發(fā)酵24h〖思索〗1、為何要用蒸餾水沖洗凝膠珠？洗去凝膠珠表面多出CaCl2溶液。以免對(duì)試驗(yàn)造成影響?！妓妓鳌?、葡萄糖在這里有什么用？既能夠作為發(fā)酵底物，也作為酵母菌細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第27頁(yè)429572439gao酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第28頁(yè)1、海藻酸鈉濃度包括到固定化細(xì)胞質(zhì)量。假如海藻酸鈉濃度過(guò)高：四、尤其注意：將極難形成凝膠珠。高濃度海藻酸鈉只能用粗針頭注射，針頭粗也會(huì)粘著，難促使形成液滴。且高濃度海藻酸鈉不易形成滴狀下落，形成條狀，不是圓形或是橢圓形，品相極差，而且凝膠珠輕易破裂。形成凝膠珠所包埋酵母細(xì)胞數(shù)目少。因?yàn)榘癫痪o密，細(xì)胞輕易從包埋材料中漏出。且形成凝膠珠可能帶細(xì)絲尾巴。假如濃度過(guò)低：酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第29頁(yè)剛形成凝膠珠應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡一段時(shí)間，方便形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。檢驗(yàn)?zāi)z珠質(zhì)量是否合格，能夠使用以下方法。一是用鑷子夾起一個(gè)凝膠珠放在試驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓，假如凝膠珠不輕易破裂，沒(méi)有液體流出，就表明凝膠珠制作成功。二是在試驗(yàn)桌上用力摔打凝膠珠，假如凝膠珠很輕易彈起，也能表明制備凝膠珠是成功2、酵母細(xì)胞固定化酵母細(xì)胞的固定化專(zhuān)題知識(shí)第30頁(yè)（一）觀察凝膠珠顏色和形狀五、結(jié)果分析與評(píng)價(jià)（二）觀察發(fā)酵葡萄糖溶液假如制作凝膠珠顏色過(guò)淺、呈白色：說(shuō)明海藻酸鈉濃度偏低，固定酵母細(xì)胞數(shù)目較少；假如形成凝膠珠不是圓形或橢圓形：說(shuō)明海藻酸鈉濃度偏高。二者都說(shuō)明制作失敗