酵母細胞的固定化

在食品、化工、輕紡、醫(yī)藥等領(lǐng)域大規(guī)模使用酶制劑，說明酶制劑使用有很多優(yōu)點。催化效率高、低能耗、低污染等。不足：容易失活不能再次利用酶混在產(chǎn)物中影響產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)想：將酶固定在不溶于水的載體上固定化酶直接使用酶固定化酶不足：設(shè)想：一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)實踐中，很多產(chǎn)物需要一系列酶促反應(yīng)才能得到酶來自細胞，能否將合成酶的細胞直接固定？固定化細胞優(yōu)點：酶既能和反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離可以被反復(fù)利用課題3酵母細胞的固定化一、基礎(chǔ)知識（一）固定化酶的應(yīng)用實例——生產(chǎn)高果糖漿高果糖漿是指果糖含量為42%左右的糖漿。葡萄糖異構(gòu)酶果糖葡萄糖果糖反應(yīng)柱固定化酶分布著小孔的篩板葡萄糖特點：反應(yīng)柱連續(xù)使用半年，大大降低生產(chǎn)成本。＊固定化酶能夠重復(fù)使用，但不是永久使用使用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿一、基礎(chǔ)知識（一）固定化細胞技術(shù)1、概念固定化酶和固定化細胞技術(shù)是利用物理或者化學(xué)方法將酶或細胞固定在一定空間的技術(shù)。②化學(xué)結(jié)合法③物理吸附法①包埋法2、固定方法包埋在細微網(wǎng)格中相互連接起來吸附在載體表面上酶和細胞的固定是否都適宜采取此三種方法？固定對象酶細胞適宜固定法原因化學(xué)結(jié)合法物理吸附法包埋法酶分子很小，容易從包埋材料中漏出。不能用細胞體積大，難以被吸附或結(jié)合。3、比較酶和細胞的固定方法1．從操作角度來考慮，你認為固定化酶技術(shù)與固定化細胞技術(shù)哪一種方法更容易？哪一種方法對酶活性的影響更小？2．固定化細胞固定的是一種酶還是一系列酶？3．如果想將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)該選擇哪種方法？4．如果反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，又應(yīng)該選擇哪種方法？固定化細胞是一系列酶固定化細胞技術(shù)固定化酶技術(shù)固定化細胞4、思考大分子物質(zhì)難以自由通過細胞膜，因此固定化細胞技術(shù)一般作用于小分子物質(zhì)。常用包埋載體有：明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。明膠聚丙烯酰胺5、包埋法常用的載體材料二、實驗操作（二）用固定化酵母細胞發(fā)酵酵母細胞的活化配制飽和CaCl2溶液配制海藻酸鈉溶液海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合固定化酵母細胞蒸餾水沖洗固定好的酵母細胞（凝膠珠）利用固定化的酵母細胞進行酒精發(fā)酵二、實驗操作（一）制備固定化酵母細胞1g干酵母＋10mL蒸餾水→50mL燒杯→攪拌均勻→放置1h，使之活化。操作提示酵母細胞活化時體積會變大，因此活化前應(yīng)該選擇體積足夠大的容器，以避免酵母細胞的活化液溢出容器外。缺水，處于休眠狀態(tài)讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。1、酵母細胞的活化：2、2溶液：CaCl2溶液濃度過大，凝膠珠硬度大，易開裂；濃度過小，不易形成凝膠珠。注意：CaCl2溶液的作用：使膠體聚沉，形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的凝膠珠。二、實驗操作（一）制備固定化酵母細胞2＋150mL蒸餾水→200mL燒杯→充分溶解備用防止自來水中各種離子影響實驗結(jié)果3、配制海藻酸鈉溶液小火或間斷加熱，并不斷攪拌濃度過高，將很難形成圓形或橢圓形凝膠珠；—實驗成敗的關(guān)鍵步驟濃度過低，凝膠珠包埋的酵母細胞數(shù)量較少，凝膠珠顏色過淺，呈白色。防止海藻酸鈉發(fā)生焦糊二、實驗操作（一）制備固定化酵母細胞4、海藻酸鈉溶液和酵母細胞混合將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入以活化的酵母細胞，進行充分攪拌，再轉(zhuǎn)移至注射器中以免海藻酸鈉溶液溫度過高殺死酵母菌二、實驗操作（一）制備固定化酵母細胞操作提示速度一定要恒定且緩慢，以便形成均勻的圓形或橢圓形的凝膠珠。以便凝膠珠形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)距離液面15—30cm。過近：凝膠珠會帶尾巴；過高：CaCl2溶液濺出。以恒定速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中，形成凝膠珠狀顆粒。在CaCl2溶液中浸泡30min左右。5、固定化酵母細胞二、實驗操作（一）制備固定化酵母細胞檢測凝膠珠制作是否合格方法：2機械法：（1）用鑷子夾起一個凝膠珠放在實驗桌上用手擠壓，如果凝膠珠不容易破裂，沒有液體流出，就表明凝膠珠的制作成功。（2）在實驗桌上用力摔打凝膠珠，如果凝膠珠很容易彈起，也能表明制備的凝膠珠是成功的。1目測法：合格的凝膠珠應(yīng)該是淡黃色，圓形或橢圓形。1將固定化酵母細胞（凝膠珠）用蒸餾水沖洗2－3次。質(zhì)量分數(shù)為10％的葡萄糖溶液轉(zhuǎn)移至200ml的錐形瓶中，再加入固定好的酵母細胞，置于25°C下發(fā)酵24h既可以作為發(fā)酵底物，