酵母細胞的固定化課件

酵母細胞的固定化課件第一頁，共20頁。酵母菌發(fā)酵：酶C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量（酒精）優(yōu)點：催化效率高，低耗能，低污染缺點：1.通常對強酸、強堿、高溫和有機溶劑等條件非常敏感，容易失活；2.溶液中的酶很難回收，不能被再次利用，提高了生產成本；3.反應后會混在產物中，可能影響產品質量。酶怎么解決呢？第二頁，共20頁。

閱讀P49高果糖漿的生產實例，并思考：1、生產高果糖漿需要什么酶？其作用是什么？2、酶應用中存在的問題是什么？解決方法是什么？3、這種方法的優(yōu)點是什么？缺點是什么？第三頁，共20頁。一、固定化酶技術實例：生產高果糖漿高果糖漿是一種以玉米為原料加工制成的營養(yǎng)性糖漿，其果糖含量為42%左右。高果糖漿不會像蔗糖那樣誘發(fā)肥胖、糖尿病、齲齒和心血管病，對人類的健康更有益。知識百科葡萄糖果糖葡萄糖異構酶將葡萄糖異構酶固定在不溶于水的顆粒狀載體上第四頁，共20頁。你能說出反應柱的優(yōu)點嗎？1.使酶既能與反應物接觸，又能與產物分離；2.固定在載體上的酶可以被反復利用。一、固定化酶技術實例：生產高果糖漿一種酶只能催化一種化學反應。缺點：第五頁，共20頁。在生產實際中很多產物的形成是通過一系列的酶促反應才能進行,如果用固定化酶技術操作比較麻煩，可采用二、固定化細胞技術制備固定化酵母細胞固定化固定化細胞技術固定化技術：物理吸附法化學結合法包埋法固定化酶固定化細胞第六頁，共20頁。1、固定化細胞固定的是一種酶還是一系列酶？固定的是一系列酶2、如果想把微生物發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶促反應，應該選擇哪中技術？

3、如果反應物是大分子物質，又應該采用哪種技術？

固定化酶技術；因為位于細胞內的酶與反應物接觸不充分，催化作用受到限制辨一辨：7固定化細胞的優(yōu)點：固定化細胞技術成本更低，操作更容易，可以催化一系列的化學反應缺點：減少了酶跟外界的接觸面積第七頁，共20頁。三、實驗操作（一）制備固定化酵母細胞實驗過程閱讀P50，51頁制備固定化酵母細胞的過程，并思考：1．酵母細胞的活化思考討論：什么叫酵母細胞的活化？2．配制物質的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液3．配制海藻酸鈉溶液思考討論：加熱海藻酸鈉時有哪些注意事項？海藻酸鈉溶液的濃度對凝膠柱的形成可能有哪些影響？4．海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合思考討論:將海藻酸鈉與酵母細胞混合時要注意什么？原因是什么？5．固定化酵母細胞思考討論：CaCl2有什么作用？為什么要讓凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右？你認為影響實驗成敗的關鍵是哪一步？第八頁，共20頁。1．酵母細胞的活化2．配制物質的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液議一議：什么叫酵母細胞的活化？活化就是讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復正常的生活狀態(tài)，一般是將干酵母放在蒸餾水中進行活化。（一）制備固定化酵母細胞第九頁，共20頁。議一議：加熱海藻酸鈉時有哪些注意事項？海藻酸鈉的濃度對凝膠珠的形成可能有哪些影響？3.配制海藻酸鈉溶液：答：加熱時要用小火，或者間斷加熱，并且邊加熱邊攪拌如果海藻酸鈉濃度過高，將很難形成凝膠珠；如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數目太少，影響實驗效果。第十頁，共20頁。議一議：將海藻酸鈉與酵母細胞混合時要注意什么？原因是什么？4.海藻酸鈉溶液與酵母細胞的混合：答：必須將溶化的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫才能與已活化的酵母細胞進行混合。因為高溫會殺死酵母細胞第十一頁，共20頁。議一議：CaCl2溶液有什么作用？為什么要讓凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右？125.固定化酵母細胞：答：CaCl2溶液使膠體聚沉讓凝膠珠形成穩(wěn)定的結構第十二頁，共20頁。1、觀察凝膠珠的顏色和形狀（1）如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細胞數目較少；（2）如形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再作嘗試?！粼u價制備的凝膠珠是否合格13淺黃色第十三頁，共20頁。2、擠壓法用鑷子夾起一個凝膠珠放在實驗桌上用手擠壓，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。3、摔打法在實驗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。你認為影響實驗成敗的關鍵步驟是哪一步？答：配制海藻酸鈉溶液第十四頁，共20頁。（二）用固定化酵母細胞發(fā)酵利用固定的酵母細胞發(fā)酵24h后，會有什么實驗現(xiàn)象？采用哪種化學試劑檢測有無酒精的生成？有無CO2的生成？15三、實驗操作沖洗發(fā)酵將海藻酸鈉溶液用蒸餾水沖洗，目的是什么？洗去CaCl2和雜菌有氣泡，有酒味橙色的重鉻酸鉀，灰綠色澄清石灰水第十五頁，共20頁。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，不能被再次利用，提高了生產成本；反應后酶會混在產物中，可能影響產品質量固定化酶酶既能與反應物接觸，又能與產物分離，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，而在生產實踐中，很多產物的形成都通過一系列的酶促反應才能得到的固定化細胞成本低、操作容易、對酶活性的影響更小、可以催化一系列的反應、容易回收固定后的酶或細胞與反應物不容易接近，可能導致反應效果下降由于大分子物質難以自由通過細胞膜，因此固定化細胞的應用也受到限制

酶制劑、固定化酶和固定化細胞催化的對比16第十六頁，共20頁。1.結合專題2的無菌操作技術，想一想如果要求制作反復使用的固定化酵母細胞，應該在實驗過程中注意那些問題？⑴海藻酸鈉溶液、CaCl2溶液和各種操作器具都要滅菌；⑵實驗過程進行無菌操作。四、課題延伸

2.試一試：請你結合專題1中的課題1，嘗試利用固定化細胞發(fā)酵制作果酒和果醋，并觀察能否連續(xù)生產。17第十七頁，共20頁。練習:1、制備固定化酵母細胞的過程中錯誤的是（）A、取干酵母，加入蒸餾水，使其活化B、配制海藻酸鈉時，加熱用大火，直到海藻酸鈉溶化為止C、將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入已活化的酵母細胞D、將凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右B2、下列關于酶和細胞的固定敘述不正確的是()。A．酶分子很小，易采用包埋法B．酶分子很小，易采用化學結合或物理吸附法固定的酶C．細胞個大，難被吸附或結合D．細胞易采用包埋法固定A第十八頁，共20頁。3.下面是制備固定化酵母細胞的實驗步驟，請回答：

酵母細胞的活化→配制CaCl2溶液一配制海藻酸鈉溶液→海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合→固定化酵母細胞

(1)在________狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復_____狀態(tài)。活化前應選擇足夠大的容器，因為酵母細胞活化時_________________。

(2)影響實驗成敗的關鍵步驟是_______________。

(3)如果海藻酸鈉濃度過低，形成的凝膠珠中所包埋的酵母細胞數目_______。

(4)觀察形成的凝膠珠的顏色和形狀，如果顏色過淺，說明___________；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，說明_________________。

(5)固定化細胞技術