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1、清溪中学 陈华毅,课题: 酵母细胞的固定化,一、课题目标,2尝试制备固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。,1说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理。,基础知识,（一）固定化酶的应用实例,1.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例,（1）高果糖浆的生产需要 酶,葡萄糖异构,（2）葡萄糖异构酶的优点,稳定性好、可以持续发挥作用,（3）在生产中直接使用酶有什么缺点？,酶溶解于葡萄糖溶液后，无法回收，造成浪费,2.固定化酶的反应柱示意图,3.固定化酶在生产实践中的优点,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。,（二）固定化细胞技术,1.将酶或细胞固定化的方法,将酶（或
2、细胞）包埋在细微网格里,将酶（或细胞）相互连接起来,将酶（或细胞）吸附在载体表面上,包埋法,化学结合法,吸附法,2.固定化酶和固定化细胞的联系与区别,联系：应用相同，都能催化某些反应,区别,1）固定化细胞技术操作容易，成本低，容易回收；,2）固定化细胞技术对酶活性影响更小；,3）固定化细胞固定的一系列酶；,4）由于大分子难以通过细胞膜，因此固定化细胞的应用有一定的限制；,3.固定化酶和固定化细胞常用的载体材料,明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等，,其共同的特点是不溶于水的多孔性载体,（一）制备固定化酵母细胞,实验操作,1、酵母细胞的活化,2、配制物质的量浓度为0.05mol/L
3、的CaCl2,3、配制海藻酸钠的溶液,4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合,5、固定化酵母细胞,（二）用固定化酵母细胞发酵,实验操作,1、将固定化的酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2到3次。,2、将150ml质量分数为10%的葡萄糖溶液转移到200ml的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于25摄氏度下发酵24h。,在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。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。酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要0.51 h，教师需要提前做好准备。此外，酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应该选择体积足够大的容器，以避免酵母细胞的活化液溢出容器外。,（一）酵母细胞的活化
4、,实验操作过程中要注意的下列问题,（二）加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，涉及到实验的成败，教师一定要提醒学生按照教材的提示进行操作。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，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。,（三）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。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。,下面是
5、利用固定化酵母细胞发酵生产啤酒的实验过程： 步骤1：酵母细胞的活化。称取lg干酵母置于50mL烧杯中，加l0mL蒸馏水，搅拌，静置1h。 步骤2：配制物质的量浓度为005molL的氯化钙(CaCl2)溶液。,步骤3：配制海藻酸钠溶液。称取07g海藻酸钠置于50mI烧杯中，加l0mL蒸馏水，由于海藻酸钠在水中溶解速度很慢，所以50mL的烧杯要放在酒精灯上用旺火持续加热，并用玻璃棒搅拌。 步骤4：? 步骤5：固定化酵母细胞。以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的氯化钙(CaCl2)溶液中形成凝胶珠，让凝胶珠在氯化钙(CaCl2)溶液中浸泡30分钟。,步骤6：固定化酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏
6、水冲洗23次。 步骤7：将适量的凝胶珠放人500mL锥形瓶中，加300mL已消毒的麦芽汁，封口于25下发酵。 (1)步骤4的正确操是： 。 (2)找出上述步骤中的一处错误并改正 (3)步骤6用蒸馏水冲洗23次的目的是,(1)在冷却至常温的海藻酸钠溶液中加入活化的酵母细胞，充分混合后转入注射器,洗去杂质(氯化钙)和杂菌，防止污染,酵母细胞的活化 配制CaCl2溶液 配制海藻酸钠溶液 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 固定化酵母细胞,1.影响实验成败的关键步骤是 2.如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包 的酵母细胞数目 3.如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明 4.固定化细胞技术一般采用包埋法固定化
7、，原因是,欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验 该实验小组用如图所示的装置来进 行葡萄糖发酵。 a 是 b 是 从上端漏斗中加入反应液 的浓度不能过高的原因是 要想得到较多的酒精， 加入反应液后的操作是 关闭 活塞 1 和 关闭 活塞 2。, 为使该实验中所用到的固定化酵母细胞可以反复利用，实验过程一定要在 无菌 条件下进行。 装置中的长导管起的作用是 利用固定化酵母细胞进行酒精发酵，与直接接种酵母菌相比较有哪些优点？（说出两点） 。,释放CO2防止空气中的杂菌进入反应柱。,能多次重复利用、降低生产成本,固定化细胞技术与固定化酶技术相比，所具备的特点是D 成本更低、操作更容易、不能连
8、续性生产 成本更高、操作更难、不能连续生产 成本更低、操作更容易、能连续生产 成本更低、操作更难、能连续生产,用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液时，为了能产生酒精，下列措施错误的是A A向瓶内泵入氧气 B应将装置放于适宜的条件下进行 C瓶内应富含葡萄糖等底物 D应将瓶口密封，效果更好,研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，与微生物降解相比，其作用不需要适宜的（ D ） A温度 B酸碱度 C水分 D营养,下列固定化酵母细胞的制备步骤中不恰当的是C A应使干酵母与水混合并搅拌，以利于酵母菌活化 B配制海藻
9、酸钠溶液时要用小火或间断加热的方法 C向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母菌细胞，充分搅拌并混合均匀 D将与酵母菌混匀的海藻酸钠溶液注入CaCl2溶液中，会观察到CaCl2溶液中有球形或椭球形的凝胶珠形成,常用的包埋法固定化细胞，需用到不溶于水的多孔性载体，下列能作载体的是（ACD ）多 A琼脂糖 B蔗糖 C海藻酸钠 D明胶,下列有关固定化酶技术和固定化细胞技术的说法不正确的是B A固定化酶和固定化细胞的技术方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法 B因为酶分子比较大，所以固定化酶技术更适合采用包埋法 C与固定化酶技术相比，固定化细胞制备的成本低，操作更容易 D反应物如果是大分子物质应采用固定化酶技术,下列关于固定化酶的说法，错误的是D A.固定化酶不足之处是不能催化一系列反应 B.固定化酶可再次利用，降低了生产成本 C.固定后的酶既能与反应物接触，又能与反应物分离 D.固定化酶易溶于水,
