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1、酵母细胞的固定化,教学目标,知识与能力,1. 了解固定化酶在生产实践中的优点。,3. 掌握固定化酶或细胞的方法。,2. 掌握固定化酶和固定化细胞的作用和原理。,4. 产是指被固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。,有什么办法可以使酵母菌反复使用？,在日常生活中，我们无法将酵母菌反复使用。,酶的应用中存在的问题：生活中许多产品需要添加酶制剂，但酶对高温、强酸强碱等条件非常敏感，容易失活；且溶液中的酶很难回收，这样不仅提高了生产成本，也会影响产品口感、质量。,解决办法：将酶固定在不溶于水的载体上。,教材习题答案,1. 直接使用酶、使用固定化酶和使用固定化细胞催化反应，有哪些优点与不足？
2、,v,v,固定化细胞技术,1.固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定的空间内的技术，包括_、 _ 、_三种方法。,包埋法,化学结合法,物理吸附法,酶,物理吸附法,化学结合法,细胞 包埋法,原因：,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酶容易从包埋的材料中漏出,2. 实验设计,今天我们以酵母细胞为实验材料，进行酵母细胞的固定化实验。,实验材料,CaCl2溶液,海藻酸钠,干酵母,干酵母,取1g干酵母，放10mL水中， 用玻璃棒搅拌成糊状， 放置1h左右使其活化,1 .干酵母活化,为什么需要进行酵母细胞的活化？,在缺水状态下，微生物处于休眠状态。活化就是
3、让处于( )的微生物重新恢复正常的生活状态,休眠状态,2、配置物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液, 过程,称取无水CaCl2 0.83g，放入200ml的烧杯中，加入150ml的蒸馏水，使其充分溶解，待用,注意事项,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。,3、配制海藻酸钠溶液,称取0.7g海藻酸钠，放入50ml小烧杯中，加入10ml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，用蒸馏水定容至10ml。, 过程,注意事项,加热时要用( )，或者( )，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止,小火,间断加热,海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量
4、。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。,将已经活化的酵母细胞加 入到海藻酸钠溶液中,用玻璃棒进行充分搅拌， 使其混合均匀,4.海藻酸钠溶液和酵母细胞混合,tips：,1、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；,2、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。,将溶液转移至注射器中,将注射其中的溶液匀速缓慢滴加到配置好的CaCl2溶液中,液滴在CaCl2溶液中形成 凝胶珠,5.固定化酵母细胞,2.海藻酸钠胶体在CaCl2这种电解质的作用下，发生聚沉，形成凝胶珠，需稳定30min左右,tips：,1.可利
5、用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠，用作对照,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23次，洗去凝胶珠表面多余的电解质溶液,1、过程,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。,将150ml质量分数为10的葡萄糖溶液转移至200ml的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于25C下发酵24h,2、注意事项,控制好发酵温度，
6、一般是室温25,发酵时间可视具体情况而定，一般时间稍长一些，效果明显,可用不含酵母的凝胶珠做相同的处理，对照实验结果,（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，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。（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，可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味,课题成果评价,固定化酵母细胞的实验过程,酵母细胞的活化,配置物质的量浓度为0.05mol/L的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,利用固定化酵母
7、细胞发酵,固定化酶技术高果糖浆生产中的应用,1. 将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上,2. 将酶颗粒装入到反应柱内，反应柱底部有筛孔，可以使反应溶液通过，而酶颗粒不能通过,4. 相关链接,3、生产流程,3. 将葡萄糖溶液从反应柱上端注入,葡萄糖 葡萄糖异构酶 果糖,4. 果糖溶液从下端流出，葡萄糖异构酶仍保留在反应柱内,我们采取这种方法，成功地实现了酶与反应物的自由接触与分离。 同时，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,1. （2009.江苏）下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是（ ） A. 固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显 B. 固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧 C. 利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件 D. 利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应物,高考链接,A,解析：本题考查固定化酶和固定化细胞的相关知识。B选项固定化酶不像普通酶那样对环境要求那么高，耐受性比较好，和溶解氧没什么关系；C选项利用固定化酶降解水体中有机磷农药，纯粹的化学反应，不需要提供营养条件，固定化细胞发挥作用需要。D选项利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用作为反应底物也为碳源来调节酵母菌的代谢方式。,
