选一酵母细胞的固定化

酵母细胞的固定化一、酶制剂存在的缺陷1、对强酸、强碱、高温、有机溶剂较敏感，易失活2、溶液中的酶难回收，不能再利用，提高了生产成本3、反应后混在产物中，影响产品质量。葡萄糖1、实例—生产高果糖浆：葡萄糖异构酶果糖将酶固定在一种颗粒状的载体（不溶于水）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筛板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由出入。二、固定化酶的应用实例2、固定化酶优点：酶既能与反应物接触，又能与产物分离可被反复利用3、固定化酶缺点：不利于催化一系列的酶促反应一种酶只能催化一种化学反应。在生产实际中很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能进行，所以操作比较麻烦。可采用固定化细胞技术解决方法：三、固定化细胞技术1、固定化细胞的优点：成本更低，操作更容易（不需要提取细胞中酶）对酶的活性影响小可以催化一系列的化学反应。2、固定化细胞的缺点：反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降思考：固定化酶与固定化细胞技术，哪种方法更容易？固定化细胞技术更容易不需要提取细胞中的酶，所以固定化细胞技术成本更低、操作更容易、能连续生产。思考：固定化酶与固定化细胞，哪种对酶活性影响小？固定化细胞对酶活性影响小细胞结构完整，保证细胞内各种化学反应正常进行（反应物质进入细胞，酶在细胞内发挥作用）思考：固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？一系列酶思考：如果反应物是大分子，最好用什么方法？固定化酶大分子一般不能进入细胞内思考：若想将微生物发酵过程变成连续的酶促，选哪种方法？固定化细胞技术网格型微囊型四、固定化技术1、概念：利用物理或化学法，将酶或细胞固定在一定空间内2、常用方法：①包埋法：将酶或细胞包埋在不溶于水的多孔性载体中②化学结合法：利用共价键或离子键，将酶或细胞相互结合，或将其结合到载体上③物理吸附法：将酶或细胞固定到纤维素、琼脂糖、多孔玻璃、离子交换树脂等载体上酶分子很小，易从包埋材料中漏出。细胞体积大，难以被吸附或结合。思考：固定化酶或固定化细胞适合采取哪种固定化方法？包埋法：化学结合法：物理吸附法：固定化酶（细胞体积大，很难被吸附或结合）固定化细胞（酶体积小，容易从包埋材料中漏出）固定化方法：固定化酶酶的种类：一种所需条件：适宜的温度、PH固定化细胞酶的种类：一系列所需条件：适宜的温度、PH、溶解氧、营养物质总结：项目直接使用酶固定化酶固定化细胞酶的种类制作方法营养物质催化反应反应底物缺点优点一种或几种一种一系列酶无化学结合法物理吸附法包埋法否否是单一或多种单一一系列或多种大、小分子大、小分子小分子物质对环境敏感，易失活；难回收、成本高、影响产品质量不利于催化一系列的酶促反应反应物不易与酶接近，尤其是大分子，反应效率下降催化效率高、耗能低、污染低既能与反应物接触，又能与产物分离；可以重复利用成本低、操作容易，能催化一系列反应例：利用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆过程，正确的是A.固定葡萄糖异构酶时，采用方法2比方法3对酶活性影响要小B.在生产中，需严格控制好PH、温度、溶解氧等因素C.在生产中，通过控制阀调节果糖流出的速率以保证反应充分进行D.由于固定化葡萄糖异构酶活性不会降低，此反应柱可持续用于生产C例：下列关于固定化酶和固定化细胞叙述，正确的是A.反应产物对固定化酶的活性没有影响B.实验室常用吸附法固定化酵母细胞C.若发酵底物是大分子，则固定化细胞优于固定化酶D.固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显D例：多酶固定化技术是将多种酶共同固定在一起的技术，经多酶共同固定化技术固定在一起的酶称为多酶共固定化体系，错误的是A.与游离的酶催化化学反应相比，固定化酶具有可重复利用的优点B.与单酶固定化相比，多酶共固定化体系具有催化一系列酶促反应的优点C.与固定化细胞相比，多酶共固定化体系具有与底物充分接触的优点D.与固定化细胞相比，多酶共固定化体系需要营养物质来维持酶的活性D五、实验操作—酵母细胞的固定化（无菌条件下进行）将酵母细胞包埋在不溶于水的多孔性载体中思考：包埋法常用哪些载体？明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等一种天然多糖（一）制备固定化酵母细胞1、酵母细胞的活化：1g干酵母＋10mL蒸馏水→50mL烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。在缺水状态下，微生物处于休眠状态。让休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态。思考：活化是指什么？活化时体积变大，应选择体积足够大的容器，避免溢出操作注意：吸胀作用吸水（注意与渗透作用吸水的区别）2、配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液0.83gCaCl2＋150mL蒸馏水→200mL烧杯→溶解备用。思考：为什么要用蒸馏水，而不用自来水？防止自来水中各种离子影响实验结果CaCl2作用：使胶体聚沉、形成稳定的凝胶珠（海藻酸钠与Ca2+可迅速发生离子交换生成凝胶，让液滴形成凝胶珠）与海藻酸钠反应形成凝胶珠（凝固剂）3、配制海藻酸钠溶液：最重要环节0.7g海藻酸钠＋10mL水→50mL烧杯→酒精灯微火（或间断）加热，并不断搅拌，使之溶化→蒸馏水定容到10mL。思考：为什么要用小火间断加热，并且不断搅拌防止海藻酸钠发生焦糊小火间断加热，并搅拌，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止操作注意：思考：海藻酸钠作用？包埋剂4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：海藻酸钠溶液冷却至室温，与酵母细胞混合（防止高温杀死酵母细胞）。混合后，将混合液转移至注射器中。以恒定的速度缓慢的将注射器中的溶液滴加CaCl2溶液中，将形成的凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。思考：CaCl2溶液有什么作用？使胶体聚沉，形成稳定的凝胶珠。刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。盐离子的电荷与胶体微粒电荷相互吸引，形成更大的胶体颗粒5、固定化酵母细胞：滴加注射器中溶液时，速度要恒定缓慢且不能离CaCl2液面的太近，以便形成的凝胶珠呈均匀的圆形或椭圆形。操作注意：或乳白色若海藻酸钠浓度过低：凝胶珠包埋的酵母细胞较少，酵母细胞容易漏出；凝胶珠颜色过浅。滴速太快；距离液面太近；海藻酸钠浓度过高（易破裂）（高浓度海藻酸钠不易呈滴状落下）凝胶珠不是圆或椭圆形的原因：观察凝胶珠的颜色和形状：检测凝胶珠是否合格：挤压法：不容易破裂摔打法：容易弹起浅黄色或乳白色、圆形或椭圆形（二）用固定化酵母细胞发酵1、用蒸馏水冲洗凝胶珠2~3次：洗掉凝胶珠表面的CaCl2溶液和杂菌（防止凝胶珠硬度过大，影响通透性）2、用固定好的酵母细胞发酵：葡萄糖溶液中气泡（CO2）：可用澄清石灰水检测酒味（酒精）：可用酸性重铬酸钾检测也可用培养液冲洗：有利于保持细胞活性例：下列关于酵母细胞的固定化技术实验，正确的是A.活化酵母时，将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状B.配制氯化钙溶液时，需要边小火加热边搅拌C.将海藻酸钠溶液滴加到氯化钙溶液时，凝胶珠形成后应即刻取出D.海藻酸钠溶液浓度过高时凝胶珠呈白色，过低时凝胶珠易成蝌蚪状A例：正确的是A.5%海藻酸钠比蒸馏水活化酵母细胞效果好B.酒精灯小火间断加热使海藻酸钠溶化后需要注意定容C.将溶化后的海藻酸钠立即与活化的酵母菌混合D.以恒定速度将注射器中的胶液滴加到氯化钙溶液中即可获得规则的凝胶珠B例：人工种子部分流程图，正确的是A.胚状体是外植体在培养基上脱分化形成的一团愈伤组织B.该过程以海藻酸钠为营养成分，以氯化钙为凝固剂C.可在海藻酸钠溶液中加蔗糖，为胚状体提供碳源D.包埋胚状体的凝胶珠能够隔绝空气，有利于人工种子的储藏C