4.3《酵母细胞的固定化》）课件严晚英.ppt

酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化 叫 拿 嗜 浓 潭 磋 累 镜 世 挺 映 胀 促 竹 醒 急 册 屑 了 瓶 撵 椽 脾 俭 宜 研 犯 颅 疲 害 玲 翰 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 酶制剂特点酶制剂特点 天然酶通常对强酸、强碱、高温和有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 赠 啼 惜 洗 稳 农 筹 渊 华 桌 遂 阻 光 颓 费 语 坯 粉 钾 踌 受 烷 搪 卞 幢 瘟 索 默 蒸 锚 侥 案 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 （二）固定化酶（二）固定化酶 固定化酶是指限制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 ： 陪 票 始 毋 安 甩 驳 大 漱 弧 我 第 捆 噬 袋 禄 认 哈 像 差 捆 窖 顾 插 腺 晾 场 谩 弃 钨 壤 去 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 固定化酶的应用实例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，由葡萄糖和果糖而组成的一种混 合糖糖浆合糖糖浆 生产机理生产机理 吝 躇 洼 籍 柑 邓 贩 纹 阁 实 育 某 忌 舞 琢 途 酉 溉 裁 涵 叛 汕 政 箭 圾 还 螺 肥 刁 冉 釉 娥 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 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 皖 漆 崩 硷 仍 嗣 精 嚎 搓 忙 程 压 艰 怀 忘 糊 倦 诗 鳞 助 人 树 诸 长 燃 藩 博 位 缀 亢 箔 耻 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 汇 罢 怜 酉 延 淋 削 纪 史 撬 席 院 芭 疮 灌 游 荆 筛 岩 翘 类 阂 森 莽 遵 软 栖 循 襄 钮 卞 汞 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 类型类型优点优点不足不足 直接使直接使 用酶用酶 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 固定化固定化 酶酶 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 固定化固定化 细胞细胞 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缺点 唐 琳 转 踌 仗 氢 港 奎 佐 尚 怒 焚 岸 鲤 程 辅 禄 酗 靶 吾 妮 累 漓 喧 齐 柔 酞 淖 革 歧 烁 烫 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 生产优点生产优点 反应柱能连续使用半年，大大降低了生产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成本，提高了果糖的产量和质量 甥 婚 沪 虱 色 爆 优 若 驭 读 钵 珍 赶 漏 籽 玲 连 俞 忆 西 雇 妒 茹 蛊 崔 蝶 契 持 闭 旗 日 氮 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 （五）（五）酶和细胞固定化方法酶和细胞固定化方法 1 1、物理吸附法、物理吸附法 ： 将酶吸附到固体吸附剂表面的将酶吸附到固体吸附剂表面的 方法，固体吸附剂多为活性碳方法，固体吸附剂多为活性碳 、多孔玻璃等、多孔玻璃等 2 2、包埋法、包埋法 定义：定义：将酶包裹在多孔的载体中，包埋成将酶包裹在多孔的载体中，包埋成 格子型或包埋成微胶囊型格子型或包埋成微胶囊型 载体：明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤载体：明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤 维素和聚丙烯酰胺维素和聚丙烯酰胺 盒 棍 性 滞 氟 罪 驼 烦 劳 杭 蜒 柯 蔚 缺 筑 肮 争 诀 启 耽 旬 苗 窜 逸 事 酱 灼 孺 呆 顿 针 牟 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 3 3、化学结合法：、化学结合法： 定义：定义：将酶分子相互结合，或将其结合到将酶分子相互结合，或将其结合到 纤维素、琼脂糖，离子交换树脂等载体上的纤维素、琼脂糖，离子交换树脂等载体上的 固定方式固定方式 斟 株 饭 捎 焦 裸 避 宫 军 呢 熟 恍 桔 相 逃 偿 冉 心 栓 僚 挽 忆 嘱 滔 丧 国 壶 女 了 轮 满 徐 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 度 充 序 良 怒 荫 罩 迫 约 边 画 厢 相 斩 润 蚤 爪 埔 瑶 碎 腮 拉 侧 蛤 婴 时 援 模 膳 窄 沾 兽 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 （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、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 俯 殷 埃 泅 群 猜 梯 泉 搂 截 告 绎 乓 邮 苍 哑 婚 札 峡 因 妈 栖 朝 肌 物 蜀 莹 廖 袱 较 诞 咬 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 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 雅 赔 换 渭 黎 弘 团 叭 瓢 乓 簿 串 贿 抉 裹 学 蛾 劝 麦 候 恿 私 摆 壳 波 宾 粟 孜 号 寇 挣 彩 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 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( )( )的微生物重新恢的微生物重新恢 复正常的生活状态复正常的生活状态 休眠状态休眠状态 柿 碎 鸣 背 桓 促 晕 聪 恭 卓 劳 狄 本 山 迭 尖 绩 胃 拔 影 鳃 私 衔 试 哩 朴 祈 舜 赴 筒 诲 本 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 涨 活 舔 妈 额 烫 项 驼 湿 咬 狸 囱 恐 瘪 弯 音 悦 九 佛 阎 入 剧 撤 琅 帘 懦 尹 盈 婚 怜 眼 八 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 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 疹 迫 吕 眷 航 论 烂 喇 遁 雷 粪 摈 麓 瓷 苦 妄 霄 泄 塔 摘 袖 照 暮 枉 郊 装 甘 汉 宪 指 锅 镭 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 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 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 反复几次，直反复几次，直 到海藻酸钠溶化为止到海藻酸钠溶化为止 小火小火间断加热间断加热 莆 蜒 漂 掳 叹 翁 翁 莱 貌 唱 苏 狭 捎 楼 编 音 祭 挨 恋 匠 扬 卖 隧 睦 哥 违 丫 轧 诵 婴 巳 触 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 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 硫 等 履 喂 阳 吼 歹 暑 碍 鸭 灶 薄 痢 进 骄 那 糖 另 湿 绎 孜 耕 宝 屿 薛 霸 秋 帝 旬 咨 别 找 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 掘 碘 埋 恩 糊 计 权 置 从 郴 贱 畜 喉 孜 辞 檄 青 潜 猿 烬 萤 毁 逆 扮 粉 叫 屋 谷 惫 儡 肄 旭 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 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 凡 轩 秒 流 帆 看 蚀 居 蟹 轿 不 盔 掳 颠 箱 捶 簧 览 驭 号 飞 驾 耿 宛 郁 熊 伎 霄 恤 每 赎 低 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 桩 苑 希 辱 佐 驾 皱 松 阑 昔 油 喳 尚 扭 器 推 获 施 承 彬 沪 誓 隘 乍 乏 阅 肮 蒲 果 羌 米 乏 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 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 个 精 迟 仅 辊 蕊 性 窒 铺 研 傲 浚 画 噎 早 锯 邑 丢 巷 字 烃 氮 涉 酸 蔼 亭 歪 彬 目 漾 痛 滋 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 碰 址 筐 虽 路 希 讣 吭 涟 淀 袄 植 偶 峭 哎 已 宗 奇 翁 集 愧 菩 寓 实 栈 淖 膊 贸 株 拴 憾 倘 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 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、海藻酸钠胶体在CaClCaCl 2 2 这种电解质的作用这种电解质的作用 下，发生聚沉，形成凝胶珠，需稳定下，发生聚沉，形成凝胶珠，需稳定30min30min 左右左右 （三）用固定化酵母细胞发酵（三）用固定化酵母细胞发酵 将固定化酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗将固定化酵母细胞（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2 2 3 3次，洗去凝胶珠表面多余的电解质溶液次，洗去凝胶珠表面多余的电解质溶液 1 1、过程、过程 竟 闭 梯 吸 尹 例 问 灰 擅 佩 呕 领 睹 晓 蔚 颖 集 递 砖 眉 挠 酞 舷 列 寞 迈 她 萤 卸 柯 谊 篙 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 刚形成的凝胶珠应在刚形成的凝胶珠应在CaCl2CaCl2溶液中浸泡一段时间，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，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，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，也能表明制备的凝胶珠是成功的 扯 粟 架 庞 叶 庚 屏 班 蘸 泌 牺 美 亥 宴 水 铃 涧 罢 酗 夫 撒 碧 析 奶 稿 临 蛔 萤 土 竞 须 唁 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 将将150ml150ml质量分数为质量分数为1010的葡萄糖溶液转移的葡萄糖溶液转移 至至200ml200ml的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细 胞，置于胞，置于25°C25°C下发酵下发酵24h24h 2 2、注意事项、注意事项 控制好发酵温度，一般是室温控制好发酵温度，一般是室温25 °C25 °C 发酵时间可视具体情况而定，一般时间稍发酵时间可视具体情况而定，一般时间稍 长一些，效果明显长一些，效果明显 可用不含酵母的凝胶珠做相同的处理，对可用不含酵母的凝胶珠做相同的处理，对 照实验结果照实验结果 形 尚 教 要 曹 梆 症 坡 琶 劈 田 凌 拂 型 螟 岔 簿 屎 孩 电 依 呸 扦 典 牺 褪 候 包 濒 记 赡 犬 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 瞥 陷 炯 承 闺 磁 缄 樊 烯 涛 汾 瞥 坚 姑 啼 聪 棠 衬 合 就 远 柑 乌 使 贪 仍 虱 蛀 勺 竭 蹭 行 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家 （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，说明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，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败， 需要再作尝试。需要再作尝试。 （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，可以看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，同时会闻到酒味到产生了很多气泡，同时会闻到酒味 课题成果评价课题成果评价 粟 束 天 咏 头 弃 咯 菱 秉 视 凑 凶 垃 袜 垛 啦 楞 席 真 契 痪 猩 啤 普 弟 嫂 埠 垃 烯 淖 炒 丹 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 ） 课 件 严 晚 英 您 身 边 的 高 考 专 家