選一酵母細胞的固定化ppt課件

1、酵母細胞的固定化,一、酶制劑存在的缺陷,1、對強酸、強堿、高溫、有機溶劑較敏感，易失活 2、溶液中的酶難回收，不能再利用，提高了生產成本 3、反應后混在產物中，影響產品質量,葡萄糖,1、實例生產高果糖漿,葡萄糖異構酶,果糖,將酶固定在一種顆粒狀的載體（不溶于水）上，再將這些酶顆粒裝到一個反應柱內，柱子底端裝上分布著許多小孔的篩板。酶顆粒無法通過篩板上的小孔，而反應溶液卻可以自由出入,二、固定化酶的應用實例,2、固定化酶優(yōu)點,酶既能與反應物接觸，又能與產物分離 可被反復利用,3、固定化酶缺點,不利于催化一系列的酶促反應,一種酶只能催化一種化學反應。在生產實際中很多產物的形成都通過一系列的酶促反應

2、才能進行，所以操作比較麻煩,可采用固定化細胞技術,解決方法,三、固定化細胞技術,1、固定化細胞的優(yōu)點,成本更低，操作更容易（不需要提取細胞中酶） 對酶的活性影響小 可以催化一系列的化學反應,2、固定化細胞的缺點,反應物不易與酶接近，尤其是大分子物質，反應效率下降,思考：固定化酶與固定化細胞技術，哪種方法更容易,固定化細胞技術更容易,不需要提取細胞中的酶，所以固定化細胞技術成本更低、操作更容易、能連續(xù)生產,思考：固定化酶與固定化細胞，哪種對酶活性影響小,固定化細胞對酶活性影響小,細胞結構完整，保證細胞內各種化學反應正常進行（反應物質進入細胞，酶在細胞內發(fā)揮作用,思考：固定化細胞固定的是一種酶還是

3、一系列酶,一系列酶,思考：如果反應物是大分子，最好用什么方法,固定化酶,大分子一般不能進入細胞內,思考：若想將微生物發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶促，選哪種方法,固定化細胞技術,網格型,微囊型,四、固定化技術,1、概念,利用物理或化學法，將酶或細胞固定在一定空間內,2、常用方法,包埋法,將酶或細胞包埋在不溶于水的多孔性載體中,化學結合法,利用共價鍵或離子鍵，將酶或細胞相互結合，或將其結合到載體上,物理吸附法,將酶或細胞固定到纖維素、瓊脂糖、多孔玻璃、離子交換樹脂等載體上,酶分子很小，易從包埋材料中漏出,細胞體積大，難以被吸附或結合,思考：固定化酶或固定化細胞適合采取哪種固定化方法,包埋法,化學結合法,物

4、理吸附法,固定化酶（細胞體積大，很難被吸附或結合,固定化細胞,酶體積小，容易從包埋材料中漏出,固定化方法,固定化酶,酶的種類,一種,所需條件,適宜的溫度、PH,固定化細胞,酶的種類,一系列,所需條件,適宜的溫度、PH、溶解氧、營養(yǎng)物質,總結,一種或幾種,一種,一系列酶,無,化學結合法 物理吸附法,包埋法,否,否,是,單一或多種,單一,一系列或多種,大、小分子,大、小分子,小分子物質,對環(huán)境敏感，易失活；難回收、成本高、影響產品質量,不利于催化一系列的酶促反應,反應物不易與酶接近，尤其是大分子，反應效率下降,催化效率高、耗能低、污染低,既能與反應物接觸，又能與產物分離；可以重復利用,成本低、操作

5、容易，能催化一系列反應,例：利用固定化葡萄糖異構酶生產高果糖漿過程，正確的是 A.固定葡萄糖異構酶時，采用方法2比方法3對酶活性影響要小 B.在生產中，需嚴格控制好PH、溫度、溶解氧等因素 C.在生產中，通過控制閥調節(jié)果糖流出的速率以保證反應充分進行 D.由于固定化葡萄糖異構酶活性不會降低，此反應柱可持續(xù)用于生產,C,例：下列關于固定化酶和固定化細胞敘述，正確的是 A.反應產物對固定化酶的活性沒有影響 B.實驗室常用吸附法固定化酵母細胞 C.若發(fā)酵底物是大分子，則固定化細胞優(yōu)于固定化酶 D.固定化細胞技術在多步連續(xù)催化反應方面優(yōu)勢明顯,D,例：多酶固定化技術是將多種酶共同固定在一起的技術，經多

6、酶共同固定化技術固定在一起的酶稱為多酶共固定化體系，錯誤的是 A.與游離的酶催化化學反應相比，固定化酶具有可重復利用的優(yōu)點 B.與單酶固定化相比，多酶共固定化體系具有催化一系列酶促反應的優(yōu)點 C.與固定化細胞相比，多酶共固定化體系具有與底物充分接觸的優(yōu)點 D.與固定化細胞相比，多酶共固定化體系需要營養(yǎng)物質來維持酶的活性,D,五、實驗操作酵母細胞的固定化（無菌條件下進行,將酵母細胞包埋在不溶于水的多孔性載體中,思考：包埋法常用哪些載體,明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素、聚丙烯酰胺等,一種天然多糖,一）制備固定化酵母細胞,1、酵母細胞的活化,1g干酵母10mL蒸餾水50mL燒杯攪拌均勻放置1h，

7、使之活化,在缺水狀態(tài)下，微生物處于休眠狀態(tài)。 讓休眠狀態(tài)的微生物重新恢復正常生活狀態(tài),思考：活化是指什么,活化時體積變大，應選擇體積足夠大的容器，避免溢出,操作注意,吸脹作用吸水（注意與滲透作用吸水的區(qū)別,2、配制物質的量濃度為0.05mol/L的CaCl2溶液,0.83gCaCl2150mL蒸餾水200mL燒杯溶解備用,思考：為什么要用蒸餾水，而不用自來水,防止自來水中各種離子影響實驗結果,CaCl2作用,使膠體聚沉、形成穩(wěn)定的凝膠珠（海藻酸鈉與Ca2+可迅速發(fā)生離子交換生成凝膠，讓液滴形成凝膠珠,與海藻酸鈉反應形成凝膠珠（凝固劑,3、配制海藻酸鈉溶液,最重要環(huán)節(jié),0.7g海藻酸鈉10mL水

8、50mL燒杯酒精燈微火（或間斷）加熱，并不斷攪拌，使之溶化蒸餾水定容到10mL,思考：為什么要用小火間斷加熱，并且不斷攪拌,防止海藻酸鈉發(fā)生焦糊,小火間斷加熱，并攪拌，反復幾次，直到海藻酸鈉溶化為止,操作注意,思考：海藻酸鈉作用,包埋劑,4、海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合,海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，與酵母細胞混合（防止高溫殺死酵母細胞,混合后，將混合液轉移至注射器中,以恒定的速度緩慢的將注射器中的溶液滴加CaCl2溶液中，將形成的凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右,思考： CaCl2溶液有什么作用,使膠體聚沉，形成穩(wěn)定的凝膠珠。 剛形成的凝膠珠應在CaCl2溶液中浸泡一段時間，以便形成穩(wěn)定的

9、結構。 鹽離子的電荷與膠體微粒電荷相互吸引，形成更大的膠體顆粒,5、固定化酵母細胞,滴加注射器中溶液時，速度要恒定緩慢且不能離CaCl2液面的太近，以便形成的凝膠珠呈均勻的圓形或橢圓形,操作注意,或乳白色,若海藻酸鈉濃度過低,凝膠珠包埋的酵母細胞較少，酵母細胞容易漏出； 凝膠珠顏色過淺,滴速太快； 距離液面太近； 海藻酸鈉濃度過高（易破裂）（高濃度海藻酸鈉不易呈滴狀落下,凝膠珠不是圓或橢圓形的原因,觀察凝膠珠的顏色和形狀,檢測凝膠珠是否合格,擠壓法：不容易破裂,摔打法：容易彈起,淺黃色或乳白色、圓形或橢圓形,二）用固定化酵母細胞發(fā)酵,1、用蒸餾水沖洗凝膠珠23次,洗掉凝膠珠表面的CaCl2溶液

10、和雜菌 （防止凝膠珠硬度過大，影響通透性,2、用固定好的酵母細胞發(fā)酵,葡萄糖溶液中,氣泡（CO2）：可用澄清石灰水檢測,酒味（酒精）：可用酸性重鉻酸鉀檢測,也可用培養(yǎng)液沖洗：有利于保持細胞活性,例：下列關于酵母細胞的固定化技術實驗，正確的是 A.活化酵母時，將適量干酵母與蒸餾水混合并攪拌成糊狀 B.配制氯化鈣溶液時，需要邊小火加熱邊攪拌 C.將海藻酸鈉溶液滴加到氯化鈣溶液時，凝膠珠形成后應即刻取出 D.海藻酸鈉溶液濃度過高時凝膠珠呈白色，過低時凝膠珠易成蝌蚪狀,A,例：正確的是 A.5%海藻酸鈉比蒸餾水活化酵母細胞效果好 B.酒精燈小火間斷加熱使海藻酸鈉溶化后需要注意定容 C.將溶化后的海藻酸鈉立即與活化的酵母菌混合 D.