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1、课题课题3酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化一、基础知识分析一、基础知识分析 （一）固定化酶的应用实例（一）固定化酶的应用实例高果糖浆生产所需的酶高果糖浆生产所需的酶: : 葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶葡萄糖葡萄糖果糖果糖葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶什么是固定化酶？什么是固定化酶？水溶性酶水溶性酶水不溶性载体水不溶性载体水不溶性酶水不溶性酶（固定化酶）（固定化酶）固定化技术固定化技术水溶性酶水溶性酶水不溶性载体水不溶性载体固定化酶技术的优点和缺点固定化酶技术的优点和缺点 1.1.不溶于水，易于与产物分离；不溶于水，易于与产物分离； 2.2.可反复使用；可反复使用； 3.3.可连续化生产；可连续化生产；
2、4.4.稳定性好。稳定性好。 一种酶只能催化一种化学反应，而在生一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都通过一系列的产实践中，很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能得到的。酶促反应才能得到的。固定化过程中往往会固定化过程中往往会引起酶的失活引起酶的失活.优点优点缺点缺点（二）固定化细胞技术（二）固定化细胞技术 固定化酶和固定化细胞是利用物理或化固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术(多用于酶多用于酶)1.1.将酶或细胞固定化的方法；将酶或细胞固定化的方法；包埋法包埋法化学结合法化学结合法物理吸附法物理
3、吸附法(多用于细胞多用于细胞) 将微生物细胞限制或定位于特定空间位将微生物细胞限制或定位于特定空间位置，即将微生物制成固定化细胞后，既能避置，即将微生物制成固定化细胞后，既能避免复杂的细胞破碎、酶的提取和纯化过程，免复杂的细胞破碎、酶的提取和纯化过程，又能使酶的活性和稳定性得到较大提高。固又能使酶的活性和稳定性得到较大提高。固定后的微生物细胞可以作为固体催化剂在多定后的微生物细胞可以作为固体催化剂在多步酶促反应中发挥连续催化作用，同时，催步酶促反应中发挥连续催化作用，同时，催化反应结束后又能被回收和重复利用。化反应结束后又能被回收和重复利用。 固定化细胞技术的优点和缺点固定化细胞技术的优点和缺
4、点 优点优点: : 成本低，操作更容易。成本低，操作更容易。 缺点缺点: : 固定后的酶或细胞与反应物不容易固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，可能导致催化效率下降等。接近，可能导致催化效率下降等。操作过程酵酵母母细细胞胞的的活活化化配配制制物物质质的的量量浓浓度度为为0.05mol/L0.05mol/L的的CaClCaCl2 2溶溶液液海海藻藻酸酸钠钠溶溶液液与与酵酵母母细细胞胞混混合合配配置置海海藻藻酸酸钠钠溶溶液液固固定定化化酵酵母母细细胞胞二、实验操作二、实验操作 注意事项注意事项: : 1.1.在缺水的状态下，微生物会处于休在缺水的状态下，微生物会处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态
5、的微生眠状态。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，一般需要需要的活化时间较短，一般需要0.50.51h1h，酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前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。细胞的活化液溢出容器外。（一）制备固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞 2.加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要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，一定要按照的一环，涉及到实验的成败，一定要按照教材的提示进行操作。海藻酸
6、钠的浓度涉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。及到固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过度过高，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。目少，影响实验效果。 3.3.刚形成的凝胶珠应在刚形成的凝胶珠应在CaClCaCl2 2溶液中溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。检浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法。方法。一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验
7、桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，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。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胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。是成功的。（二）用固定化酵母细胞发酵五、结果分析与评价五、结果分析与评价 （一）观察凝胶珠的颜色和形状（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明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；如果
8、形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说少；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，需要再作尝明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。试。 （二）观察发酵的葡萄糖溶液（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。看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味。类型类型优点优点不足不足直接直接使用酶使用酶催化效率高，低催化效率高，低耗能、低污染等。耗能、低污染等。对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了的酶很难回收，不能被
9、再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。影响产品质量。固定化酶固定化酶酶既能与反应物酶既能与反应物接触，又能与产接触，又能与产物分离，同时，物分离，同时，固定在载体上的固定在载体上的酶还可以被反复酶还可以被反复利用。利用。一种酶只能催化一种化学反应，而在生产一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都通过一系列的实践中，很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能得到的。酶促反应才能得到的。固定固定化细胞化细胞成本低，操作更成本低，操作更容易。容易。固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，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等。可能导致反应效果下降等。六、本课题知识小结六、本课题知识小结
