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1、课题课题3 3 酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化 429572439gao 一 基础知识一 基础知识 1 1 酶制剂的概念和种类 酶制剂的概念和种类 一 酶制剂 一 酶制剂 含有酶的制品含有酶的制品 定义 定义 多酶片 加酶洗衣粉中的蛋白酶多酶片 加酶洗衣粉中的蛋白酶 和脂肪酶和脂肪酶 种类 种类 A A 液体酶制剂 液体酶制剂 治疗某些胃病的胃蛋白酶液治疗某些胃病的胃蛋白酶液 B B 固体酶制剂 固体酶制剂 429572439gao 2 2 酶的生产 酶的生产 提取法提取法 定义 定义 采用一定的技术直接从动植物或微生采用一定的技术直接从动植物或微生 物的组织 细胞中将酶提取出来物的组织 细
2、胞中将酶提取出来 优点 优点 简单易行 在动植物或微生物资源 简单易行 在动植物或微生物资源 丰富的地区具有应用价值丰富的地区具有应用价值 实例 在屠宰厂 可以从家畜胰脏中提取出实例 在屠宰厂 可以从家畜胰脏中提取出 胰酶 在水果加工厂 可以从菠萝皮中提取胰酶 在水果加工厂 可以从菠萝皮中提取 出菠萝蛋白酶出菠萝蛋白酶 缺点 缺点 要有充足的原材料 广泛应用受到要有充足的原材料 广泛应用受到 限制限制 429572439gao 发酵法发酵法 定义 定义 通过微生物发酵获得所需要的酶通过微生物发酵获得所需要的酶 如果是胞外酶 可以从发酵液中直如果是胞外酶 可以从发酵液中直 接提取 如果是细胞内酶
3、 则可将接提取 如果是细胞内酶 则可将 细胞弄碎再经过提取纯化而得到细胞弄碎再经过提取纯化而得到 易培养 繁殖速度快 便于大规易培养 繁殖速度快 便于大规 模生产模生产 优点 优点 提取方式 提取方式 429572439gao 化学合成法化学合成法 缺点 缺点 成本高 已知分子结构的酶成本高 已知分子结构的酶 提取出来的酶还要经过提取出来的酶还要经过分离 纯化分离 纯化 再加入适 再加入适 量的量的稳定剂和填充剂 稳定剂和填充剂 制成相应的制成相应的酶制剂酶制剂后才后才 能用于催化化学反应能用于催化化学反应 3 3 酶的提取和分离纯化 酶的提取和分离纯化 429572439gao 正品beel
4、y奇七效合一bb霜50g完美裸妆保 湿遮瑕 购买地址 bjDivPnO78OCKhv8ojsXYQXj8kn6UIa6i4 5c p mm 17277469 0 0 429572439gao 酶的提取酶的提取 盐溶液提取法 碱溶液提取法 有机盐溶液提取法 碱溶液提取法 有机 溶剂提取法溶剂提取法 适宜的温度和适宜的温度和pHpH和保护剂和保护剂 方法 方法 条件 条件 酶的分离提纯酶的分离提纯 沉淀技术 密度梯度离心法 沉淀技术 密度梯度离心法 层析技术层析技术 方法 方法 429572439gao 4 4 酶制剂特点酶制剂特点 看课本看课本P49P49面 面 天然酶通常对强酸 强碱 高温和有
5、机溶天然酶通常对强酸 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 提高溶液中酶很难回收 不能再次利用 提高 了生产成本了生产成本 反应后 酶会混在产物中 影响产品质量 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难以在工业生产中广泛应用 1 1 优点 优点 2 2 实际问题 实际问题 催化效率高 低耗能 低污染 大规模地应用于食催化效率高 低耗能 低污染 大规模地应用于食 品 化工等各个领域品 化工等各个领域 如何解决如何解决 这些问题这些问题 429572439gao 二 固定化酶 二 固定化酶 固定化酶是指限制
6、或固定于特定空间位置的固定化酶是指限制或固定于特定空间位置的 酶 具体来说 是指经物理或化学方法处理酶 具体来说 是指经物理或化学方法处理 使酶变成不易随水流失即运动受到限制 使酶变成不易随水流失即运动受到限制 而又能发挥催化作用的酶制剂而又能发挥催化作用的酶制剂 三 固定化细胞 三 固定化细胞 将细胞限制或定位于特定空间位将细胞限制或定位于特定空间位 置的方法称为细胞固定化技术置的方法称为细胞固定化技术 被限制或定位于特定空间位置被限制或定位于特定空间位置 的细胞称为固定化细胞的细胞称为固定化细胞 固定化技术固定化技术 固定化细胞固定化细胞 429572439gao 类型类型优点优点不足不足
7、 直接直接 使用使用 酶酶 催化效率高 低耗能催化效率高 低耗能 低污染等 低污染等 对环境条件非常敏感 容易失活对环境条件非常敏感 容易失活 溶液中的酶很难回收 不能被 溶液中的酶很难回收 不能被 再次利用 提高了生产成本 反再次利用 提高了生产成本 反 应后酶会混在产物中 可能影响应后酶会混在产物中 可能影响 产品质量产品质量 固定固定 化酶化酶 酶既能与反应物接触酶既能与反应物接触 又能与产物分离 又能与产物分离 同时 固定在载体上同时 固定在载体上 的酶还可以被反复利的酶还可以被反复利 用用 一种酶只能催化一种化学反应 一种酶只能催化一种化学反应 而在生产实践中 很多产物的形而在生产实
8、践中 很多产物的形 成都通过一系列的酶促反应才能成都通过一系列的酶促反应才能 得到的得到的 固定固定 化细化细 胞胞 成本低 操作容易 成本低 操作容易 对酶活性的影响更小对酶活性的影响更小 可以催化一系列的 可以催化一系列的 反应 容易回收反应 容易回收 固定后的酶或细胞与反应物不容固定后的酶或细胞与反应物不容 易接近 可能导致反应效果下降易接近 可能导致反应效果下降 由于大分子物质难以自由通过细由于大分子物质难以自由通过细 胞膜 因此固定化细胞的应用也胞膜 因此固定化细胞的应用也 受到限制受到限制 四 四 直接使用酶 固定化酶和固定化细胞催化的优缺点直接使用酶 固定化酶和固定化细胞催化的优
9、缺点 429572439gao 五 五 酶和细胞固定化方法酶和细胞固定化方法 看课本看课本P P50 50面 面 思考 固定化酶或固定化细胞可以采取哪些方法 思考 固定化酶或固定化细胞可以采取哪些方法 各有什么利弊 各有什么利弊 1 1 物理吸附法 物理吸附法 2 2 包埋法 包埋法 3 3 化学结合法 化学结合法 429572439gao 429572439gao 429572439gao 429572439gao 六 酶和细胞固定方法的选择 六 酶和细胞固定方法的选择 酶适合采用化学结合和物理吸附法固定酶适合采用化学结合和物理吸附法固定 细胞适合采用包埋法固定细胞适合采用包埋法固定 1 1
10、 方法 方法 2 2 原因 原因 细胞个大 酶分子很小细胞个大 酶分子很小 个体大的细胞难以被吸附或结合而个小的个体大的细胞难以被吸附或结合而个小的 酶容易从包埋的材料中漏出酶容易从包埋的材料中漏出 429572439gao 七 固定化酶的应用实例 七 固定化酶的应用实例 1 1 高果糖浆 高果糖浆 生产原料生产原料 葡萄糖 葡萄糖是由淀粉转化而来葡萄糖 葡萄糖是由淀粉转化而来 是以酶法糖化淀粉所得的糖化液 经葡萄糖是以酶法糖化淀粉所得的糖化液 经葡萄糖 异构酶的异构作用 将其中一部分葡萄糖异异构酶的异构作用 将其中一部分葡萄糖异 构成果糖 由葡萄糖和果糖而组成的一种混构成果糖 由葡萄糖和果糖
11、而组成的一种混 合糖糖浆合糖糖浆 生产机理生产机理 429572439gao 429572439gao 生产流程生产流程 含淀粉含淀粉 的浆液的浆液 淀粉酶淀粉酶 糊精糊精 糖化酶糖化酶 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 异构酶异构酶 葡萄糖的葡萄糖的 异构化异构化 42 42 45 45 转化成果糖转化成果糖 果葡糖浆果葡糖浆 果糖和葡果糖和葡 萄糖分离萄糖分离 葡萄糖再葡萄糖再 次异构化次异构化 反复多次反复多次 果糖含量果糖含量 70 70 90 90 高果糖浆高果糖浆 429572439gao 生产优点生产优点 反应柱能连反应柱能连 续使用半年续使用半年 大大降低 大大降低 了生产成本了生产
12、成本 提高了果 提高了果 糖的产量和糖的产量和 质量质量 429572439gao 二 实验操作二 实验操作 一 方法 一 方法 1 1 包埋法固定化细胞 包埋法固定化细胞 2 2 海藻酸钠作载体包埋酵母细胞 海藻酸钠作载体包埋酵母细胞 二 制备固定化酵母细胞 二 制备固定化酵母细胞 429572439gao 1 1 酵母细胞的活化 酵母细胞的活化 过程过程 称取称取1g1g干酵母 放入干酵母 放入50ml50ml的小烧杯中 加的小烧杯中 加 入蒸馏水入蒸馏水10ml10ml 用玻璃棒搅拌 使酵母细胞 用玻璃棒搅拌 使酵母细胞 混合均匀 成糊状 放置混合均匀 成糊状 放置1h1h左右 使其活化
13、左右 使其活化 注意事项注意事项 A A 选用的干酵母要具有较强的活性 而且 选用的干酵母要具有较强的活性 而且 物种单一物种单一 B B 在缺水状态下 微生物处于休眠状态 在缺水状态下 微生物处于休眠状态 活化就是让处于活化就是让处于 的微生物重的微生物重 新恢复正常的生活状态新恢复正常的生活状态 休眠状态休眠状态 429572439gao 429572439gao 2 2 配置物质的量浓度为 配置物质的量浓度为0 05mol L0 05mol L的的CaClCaCl 2 2 溶液溶液 过程过程 称取无水称取无水CaClCaCl2 2 0 83g 0 83g 放入 放入200ml200ml的
14、烧杯的烧杯 中 加入中 加入150ml150ml的蒸馏水 使其充分溶解的蒸馏水 使其充分溶解 待用 待用 注意事项注意事项 溶解物质要彻底 勿用自来水溶解 以防溶解物质要彻底 勿用自来水溶解 以防 自来水中各种离子影响实验结果自来水中各种离子影响实验结果 429572439gao 3 3 配制海藻酸钠溶液 配制海藻酸钠溶液 称取称取0 7g0 7g海藻酸钠 放入海藻酸钠 放入50ml50ml小烧杯中 加入小烧杯中 加入 10ml10ml水 用酒精灯加热 边加热边搅拌 将海水 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 用蒸馏水定容藻酸钠调成糊状 直至完全溶化 用蒸馏水定容
15、至至10ml10ml 过程过程 注意事项注意事项 加热时要用加热时要用 或者 或者 反 反 复几次 直到海藻酸钠溶化为止复几次 直到海藻酸钠溶化为止 小火小火间断加热间断加热 429572439gao 海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量 如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 形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞果浓度过低 形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞 的数目少的数目少 429572439gao 429572439gao 4 4 海藻酸钠溶液和酵母细胞混合 海藻酸钠溶液和酵母细胞混合 将溶化好的海藻酸钠
16、溶液冷却至室温 加入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 再转移以活化的酵母细胞 进行充分搅拌 再转移 至注射器中至注射器中 过程过程 注意事项注意事项 A A 溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温 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 否则会因温度过高杀死酵母菌 429572439gao 429572439gao B B 搅拌要彻底充分 使两者混合均匀 以 搅拌要彻底充分 使两者混合均匀 以 免影响实验结果的观察免影响实验结果的观察 5 5 固定化酵母细胞 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以恒定的速度缓慢的将注射器中的溶液滴加 到配制好的到配制好的CaClCaCl 2 2 溶液中 将形成的凝胶珠在溶液中 将形成的凝胶珠在 CaClCaCl 2 2 溶液中浸泡溶液中浸泡30min30min左右左右 过程过程 429572439gao 429572439gao 注意事项注意事项 A A 可利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶 可利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶 珠 用作对照珠 用作对照 B B 海藻酸钠胶体在 海
