4.3《酵母细胞的固定化》+课件+徐小燕

课题3 酵母细胞的固定化,思考：什么是酶制剂？酶制剂有哪些种类？,含有酶的制品,定义：,多酶片、加酶洗衣粉中的蛋白酶和脂肪酶,种类：,A、液体酶制剂：,治疗某些胃病的胃蛋白酶液,B、固体酶制剂：,【复习】加酶洗衣粉：含有酶制剂的洗衣粉。,酶的生产：,提取法、发酵法、化学合成法,酶的提取和分离纯化：,提取出来的酶还要经过分离、纯化，再加入适量的稳定剂和填充剂，制成相应的酶制剂后才能用于催化化学反应。,酶制剂特点：,通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件敏感，容易失活,溶液中酶很难回收，不能再次利用，提高了生产成本,反应后酶会混在产物中，影响产品质量，难以在生产中广泛应用,（一）课题背景 1、直接使用酶的优点： 缺点：,天然酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活,溶液中酶很难回收，不能再次利用，提高了生产成本,反应后，酶会混在产物中，影响产品质量，难以在工业生产中广泛应用,设想：,能否有一种方法使酶发挥它的优点，而没有这些缺点呢？,（一）课题背景 1、直接使用酶 2、固定化酶的优点：,酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用。,缺点：,一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能得到的。,设想：,能否将合成一系列的酶的细胞直接固定呢？,（一）课题背景 1、直接使用酶 2、固定化酶 3、固定化细胞的优点：,固定化细胞制备的成本更低，操作更容易。,小结：直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点,（二）固定化酶的应用实例,高果糖浆是 。,果糖含量为42%的糖浆,葡萄糖异构酶,能将葡萄糖转化为果糖的酶是 。,使用固定化酶技术，将酶固定在一种 上再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的 。酶颗粒无法通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与 接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。,颗粒状载体,筛板,葡萄糖异构酶,反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量,生产优点：,物理吸附法,化学结合法,包埋法,适合固定酶,适合固定细胞,（三）固定化酶或细胞的技术,原因：体积大的细胞难以被吸附或结合,原因：体积小的酶容易从包埋的材料中漏出,二、实验操作,方法：,包埋法固定化细胞，即：用海藻酸钠作载体包埋酵母细胞。,（一）制备固定化酵母细胞,操作步骤：,实验材料：,干酵母、CaCl2、海藻酸钠 等,1、酵母细胞的活化, 过程,称取1g干酵母，放入50ml的小烧杯中，加入蒸馏水10ml。用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均匀，成糊状，放置1h左右，使其活化,注意事项,A、活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态。,B、活化时要选择足够大的容器：因为酵母细胞活化时体积会变大，防止酵母细胞活化液溢出容器外。,2、配置物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液, 过程,称取无水CaCl2 0.83g，放入200ml的烧杯中，加入150ml的蒸馏水，使其充分溶解，待用,注意事项,溶解物质要彻底，勿用自来水溶解，以防自来水中各种离子影响实验结果。,3、配制海藻酸钠溶液,称取0.7g海藻酸钠，放入50ml小烧杯中，加入10ml水，用酒精灯加热，边加热边搅拌，将海藻酸钠调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏水定容至10ml, 过程,注意事项,加热时要用( )，或者( )，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。,小火,间断加热,【思考6】配制海藻酸钠溶液是实验的关键环节。海藻酸钠溶液浓度过高或过低会产生什么影响？,海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。 如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠； 如果浓度过低，形成的凝胶珠包埋的酵母细胞数目少，影响实验结果。,该步骤中加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，决定实验成败。注意小火间断加热 。,4、海藻酸钠溶液和酵母细胞混合,将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入以活化的酵母细胞，进行充分搅拌，再转移至注射器中。, 过程,注意事项,A、溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，否则会因温度过高杀死酵母菌。,B、搅拌要彻底充分，使两者混合均匀，以免影响实验结果。,5、固定化酵母细胞,以恒定的速度缓慢的将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，将形成的凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右, 过程,注意事项,A、注射器与CaCl2液面的距离要合适，滴加的速度要控制好。,B、海藻酸钠胶体在CaCl2的作用下，发生聚沉，形成凝胶珠，需在CaCl2溶液中浸泡30min左右，使凝胶珠结构稳定。,（二）用固定化酵母细胞发酵,将固定化酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗23次，洗去凝胶珠表面多余的CaCl2溶液,1、过程,将150ml质量分数为10的葡萄糖溶液转移至200ml的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于25°C下发酵24h,2、注意事项,控制好发酵温度，一般是室温25 °C,可用不含酵母的凝胶珠做相同的处理，对照实验结果,（一）观察凝胶珠的颜色和形状 如果制作的凝胶珠颜色过浅、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；如果形成的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，需要再作尝试。 （二）观察发酵的葡萄糖溶液 利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味。,三、结果分析与评价,检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法。一是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，就表明凝胶珠的制作成功。 二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的,【思考13】,