實驗6-淀粉酶的固定化

1、第二章第二章 酶的應(yīng)用酶的應(yīng)用實驗實驗6 -淀粉酶的固定化及淀粉淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測水解作用的檢測什么是酶制劑？什么是酶制劑？蛋白酶和脂肪酶蛋白酶和脂肪酶酶制劑：酶制劑：含有酶的制品。含有酶的制品。胃蛋白酶胃蛋白酶酶制劑的缺點酶制劑的缺點u通常對通常對強酸、強堿、高溫強酸、強堿、高溫和有機溶劑等條件非常敏和有機溶劑等條件非常敏感，感，容易失活容易失活。u溶液中的酶很溶液中的酶很難回收難回收，不能被再次利用不能被再次利用，提高了生，提高了生產(chǎn)成本。產(chǎn)成本。u反應(yīng)后酶會混在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量（反應(yīng)后酶會混在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量（難分難分離離）。）。什么是固定化酶？什么是固定

2、化酶？固定化酶：固定化酶：將將水溶性的酶水溶性的酶用用物理或化學(xué)物理或化學(xué)的方法固定在的方法固定在某某種介質(zhì)種介質(zhì)上，使之成為上，使之成為不溶于水不溶于水而又有而又有酶活性酶活性的制劑。的制劑。酶的固定化方法酶的固定化方法吸附法吸附法共價偶聯(lián)法共價偶聯(lián)法交聯(lián)法交聯(lián)法包埋法包埋法共價偶聯(lián)法共價偶聯(lián)法交聯(lián)法交聯(lián)法包埋法包埋法實驗原理實驗原理用用吸附法吸附法將將-淀粉酶淀粉酶固定在固定在石英砂石英砂上，一定濃度的上，一定濃度的淀淀粉溶液粉溶液經(jīng)過經(jīng)過固定化酶柱固定化酶柱后，可使淀粉水解成后，可使淀粉水解成糊精糊精，用，用淀粉指示劑溶液（淀粉指示劑溶液（KI-I2溶液溶液）測試，流出物呈）測試，流出物

3、呈紅色紅色表表明水解產(chǎn)物糊精生成。明水解產(chǎn)物糊精生成。糊精糊精淀粉淀粉-淀粉酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶麥芽糖麥芽糖葡萄糖葡萄糖糖化淀粉酶糖化淀粉酶遇碘顯紅色遇碘顯紅色遇碘不顯色遇碘不顯色遇碘顯藍色遇碘顯藍色實驗設(shè)備及用品實驗設(shè)備及用品5mL塑料注射器塑料注射器、 50mL燒杯、滴管、燒杯、滴管、自行車用氣門心及自行車用氣門心及夾子夾子、注射器架、試管及微量離心管、注射器架、試管及微量離心管3支。支。固定化柱固定化柱控制流速控制流速注射器架注射器架閥門閥門Step1：-淀粉酶的固定化淀粉酶的固定化吸附：吸附：5mg-淀粉酶淀粉酶+4mL蒸餾水蒸餾水+5g石英砂石英砂，攪拌攪拌30min。裝柱：裝柱：裝

4、入下端接有氣門心并裝入下端接有氣門心并用夾子封住用夾子封住的注射器中。的注射器中。 洗柱：洗柱：用用10倍柱體積倍柱體積的的蒸餾水洗滌蒸餾水洗滌除去除去未吸附的游離淀粉酶未吸附的游離淀粉酶。吸附有吸附有-淀粉淀粉酶的石英砂酶的石英砂固定化裝置固定化裝置反應(yīng)柱反應(yīng)柱固定化柱固定化柱控制流速控制流速注射器架注射器架Step2：淀粉水解作用的檢測：淀粉水解作用的檢測溶解淀粉：溶解淀粉：50 mg 可溶性淀粉可溶性淀粉溶于溶于100 mL熱水中，熱水中，攪拌均勻攪拌均勻。過柱：過柱：使淀粉溶液以使淀粉溶液以0.3 mL/min的流速的流速過柱過柱，在流出，在流出5mL淀粉溶液后接收淀粉溶液后接收0.5

5、 mL流出液。流出液。檢測：檢測：加入加入1-2滴滴KI-I2溶液溶液，觀，觀察顏色變化。用水察顏色變化。用水稀釋稀釋1倍后再觀倍后再觀察顏色。察顏色。每分鐘每分鐘6滴滴Step3：固定化柱的保存和再次使用：固定化柱的保存和再次使用用用10倍柱體積的蒸餾水倍柱體積的蒸餾水洗滌洗滌此柱（此柱（洗去殘留的反應(yīng)物和洗去殘留的反應(yīng)物和產(chǎn)物產(chǎn)物），放置在），放置在4冰箱中保存，幾天后取出再重復(fù)實驗。冰箱中保存，幾天后取出再重復(fù)實驗。實驗結(jié)果實驗結(jié)果對照：淡黃色對照：淡黃色藍色藍色紅色紅色淺紅色淺紅色實驗結(jié)論：淀粉被實驗結(jié)論：淀粉被-淀粉酶水解成為糊精。淀粉酶水解成為糊精。水水淀粉淀粉溶液溶液淀粉淀粉濾液

6、濾液稀釋稀釋1倍倍固定化酶柱固定化酶柱目的：控制流速讓淀粉和淀粉酶充分接觸反應(yīng)。目的：控制流速讓淀粉和淀粉酶充分接觸反應(yīng)。酶顆粒無法通過篩板上的小孔，而反應(yīng)液卻可以自由出酶顆粒無法通過篩板上的小孔，而反應(yīng)液卻可以自由出入。入。固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿分布著小孔的篩板分布著小孔的篩板例題：例題：研究認為，用研究認為，用固定化酶技術(shù)固定化酶技術(shù)處理污染物是很有前途處理污染物是很有前途的。如將從大腸桿菌得到的的。如將從大腸桿菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龍膜磷酸三酯酶固定到尼龍膜上制上制成制劑，可以用來成制劑，可以用來降解殘留在土壤中的有機磷農(nóng)藥降解殘留在土壤中的有機磷農(nóng)藥，與用

7、，與用微生物降解相比，其作用不需要適宜的（微生物降解相比，其作用不需要適宜的（ ）A. 溫度溫度 B. pHC. 水分水分 D. 營養(yǎng)營養(yǎng)固定化酶的優(yōu)點：固定化酶的優(yōu)點：使酶既能使酶既能與反應(yīng)物接觸與反應(yīng)物接觸，又，又能與產(chǎn)物分離能與產(chǎn)物分離。固定在載體上的固定在載體上的酶可酶可以被以被反復(fù)利用反復(fù)利用。酶反應(yīng)過程可酶反應(yīng)過程可嚴格控制。嚴格控制。例題：（例題：（2013杭州模擬）杭州模擬）（1）在工業(yè)生產(chǎn)中，為提高酶）在工業(yè)生產(chǎn)中，為提高酶的使用效率和產(chǎn)品純度，一般需要將的使用效率和產(chǎn)品純度，一般需要將酶進行固定化酶進行固定化處理。處理。利用利用石英砂石英砂固定固定-淀粉酶的方法屬于（淀粉酶

8、的方法屬于（ ）A. 吸附法吸附法B. 偶聯(lián)法偶聯(lián)法C. 交聯(lián)法交聯(lián)法D. 包埋法包埋法（2）一定濃度的淀粉溶液流過）一定濃度的淀粉溶液流過-淀粉酶淀粉酶固定化酶柱固定化酶柱后，被后，被水解成水解成，遇碘顯，遇碘顯色。色。（3）-淀粉酶可以通過淀粉酶可以通過枯草桿菌發(fā)酵枯草桿菌發(fā)酵生產(chǎn)，以下是利用生產(chǎn)，以下是利用誘誘變育種變育種方法培育獲得方法培育獲得產(chǎn)生較多淀粉酶產(chǎn)生較多淀粉酶的菌株的主要實驗步的菌株的主要實驗步驟。（驟。（原理：原理：菌株生長過程中可釋放淀粉酶分解培養(yǎng)基中菌株生長過程中可釋放淀粉酶分解培養(yǎng)基中的淀粉，在菌落周圍形成的淀粉，在菌落周圍形成透明圈透明圈。）。）糊精糊精紅紅第一步

9、：將枯草桿菌菌株第一步：將枯草桿菌菌株接種接種到到培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)基上進行擴擴大培養(yǎng)大培養(yǎng)。第二步：將枯草桿菌菌株分成兩組，第二步：將枯草桿菌菌株分成兩組，A組用組用處理，處理，B組組不處理（作對照）。不處理（作對照）。第三步：制備多個第三步：制備多個含淀粉的固體培養(yǎng)基含淀粉的固體培養(yǎng)基。第四步：將第四步：將A、B組組分別稀釋分別稀釋后，分別在含淀粉的固體培養(yǎng)后，分別在含淀粉的固體培養(yǎng)基上利用基上利用法分離，適宜條件下培養(yǎng)得到法分離，適宜條件下培養(yǎng)得到單菌落單菌落。第五步：觀察第五步：觀察A、B組各菌落周圍的組各菌落周圍的 。實驗結(jié)果預(yù)期：實驗結(jié)果預(yù)期：根據(jù)誘發(fā)根據(jù)誘發(fā)突變率低突變率低的特點，

10、預(yù)期的特點，預(yù)期。根據(jù)誘發(fā)根據(jù)誘發(fā)突變不定向突變不定向的特點，預(yù)期的特點，預(yù)期。液體液體誘變劑誘變劑涂布涂布透明圈大小透明圈大小A組多數(shù)菌落周圍的透明圈與組多數(shù)菌落周圍的透明圈與B組差異不顯著組差異不顯著 A組透明組透明圈大小不一，圈大小不一，B組較一致組較一致例題：（例題：（2013浙江自選模塊）浙江自選模塊）利用利用紫甘薯制酒紫甘薯制酒可提高其可提高其附加值。請回答：附加值。請回答：（1）為提高紫甘薯的利用率，工廠化生產(chǎn)時，可加入）為提高紫甘薯的利用率，工廠化生產(chǎn)時，可加入果果膠酶和淀粉酶膠酶和淀粉酶，其中果膠酶可來自，其中果膠酶可來自等等微生物微生物。由于酶在水溶液中不穩(wěn)定，因此常將酶固

11、定在由于酶在水溶液中不穩(wěn)定，因此常將酶固定在某種介質(zhì)某種介質(zhì)上上制成制成。（2）果膠酶可將紫甘薯勻漿中的果膠水解成）果膠酶可將紫甘薯勻漿中的果膠水解成。A. 半乳糖醛酸和葡萄糖半乳糖醛酸和葡萄糖B. 半乳糖和果糖半乳糖和果糖C. 半乳糖醛酸甲酯和果糖半乳糖醛酸甲酯和果糖D. 半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯黑曲霉或蘋果青霉黑曲霉或蘋果青霉固定化酶固定化酶（3）紫甘薯勻漿流經(jīng)）紫甘薯勻漿流經(jīng)-淀粉酶柱淀粉酶柱后，取適量流出的液體，后，取適量流出的液體，經(jīng)經(jīng)脫色脫色后加入后加入KI-I2溶液溶液，結(jié)果液體呈，結(jié)果液體呈紅色紅色。表明該液體中。表明該液體中含有含有。 A. 淀粉淀

12、粉B. 糊精糊精C. 麥芽糖麥芽糖D. 葡萄糖葡萄糖（4）在發(fā)酵前，為使）在發(fā)酵前，為使酵母菌酵母菌迅速發(fā)生作用，取適量的干迅速發(fā)生作用，取適量的干酵母，加入酵母，加入溫水溫水和和。一段時間后，酵母懸液中。一段時間后，酵母懸液中會出現(xiàn)會出現(xiàn)氣泡氣泡，該氣泡內(nèi)的氣體主要是，該氣泡內(nèi)的氣體主要是。將酵母液。將酵母液接種到待發(fā)酵液中后，隨發(fā)酵的進行，酵母菌在接種到待發(fā)酵液中后，隨發(fā)酵的進行，酵母菌在條件下產(chǎn)生了條件下產(chǎn)生了酒精和二氧化碳酒精和二氧化碳。蔗糖蔗糖CO2無氧無氧（5）下圖表示）下圖表示發(fā)酵液發(fā)酵液pH對對酒精濃度酒精濃度的影響。據(jù)圖判斷，的影響。據(jù)圖判斷，最佳最佳pH是是。4.7例題：（

13、例題：（20132013寧波模擬）寧波模擬）固定化酶固定化酶是從是從20世紀世紀60年代迅年代迅速發(fā)展起來的一種技術(shù)。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)科研人員利用速發(fā)展起來的一種技術(shù)。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)科研人員利用雙重雙重固定法固定法，即采用，即采用戊二醛作交聯(lián)劑戊二醛作交聯(lián)劑（使酶相互連接），（使酶相互連接），海藻海藻酸鈉作為包埋劑酸鈉作為包埋劑來來固定小麥酯酶固定小麥酯酶，研究固定化酶的性質(zhì)，研究固定化酶的性質(zhì)，并對其最佳固定條件進行了探究。如圖顯示的是部分研究并對其最佳固定條件進行了探究。如圖顯示的是部分研究結(jié)果（注：酶活力為固定化酶催化化學(xué)反應(yīng)的總效率，包結(jié)果（注：酶活力為固定化酶催化化學(xué)反應(yīng)的總效率，包括酶活

14、性和酶的數(shù)量），分析并回答：括酶活性和酶的數(shù)量），分析并回答：（1）固定化酶技術(shù)固定化酶技術(shù)是將水溶性的酶用物理或化學(xué)的方法是將水溶性的酶用物理或化學(xué)的方法固定在某種介質(zhì)上，使酶既能與固定在某種介質(zhì)上，使酶既能與接觸，又能與接觸，又能與 分離，同時還能被分離，同時還能被。常見的。常見的酶固定化的方酶固定化的方法法有多種：如對本題的小麥酯酶使用了有多種：如對本題的小麥酯酶使用了 和和，在，在“-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的檢測的檢測”這一實驗中，這一實驗中，-淀粉酶固定在淀粉酶固定在石英砂石英砂上，使用了上，使用了下圖中的下圖中的。底物（反應(yīng)物）底物（反應(yīng)物）產(chǎn)物產(chǎn)物反復(fù)利用反復(fù)利用交聯(lián)法交聯(lián)法包埋法包埋法（2）從對）從對溫度變化適應(yīng)性和應(yīng)用范圍溫度變化適應(yīng)性和應(yīng)用范圍的角度分析，甲圖所的角度分析，甲圖所示結(jié)果可以得出的結(jié)論是示結(jié)果可以得出的結(jié)論是。（3）乙圖曲線表明濃度為）乙圖曲線表明濃度為 的海藻酸鈉包埋效果最的海藻酸鈉