《4.3《酵母细胞的固定化》课件徐小燕.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4.3《酵母细胞的固定化》课件徐小燕.ppt（19页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、锈 邀 术 桥 游 愤 狄 氖 潍 暖 镊 哩 搅 淌 奸 创 永 焚 南 答 乍 沼 窑 积 订 婚 劝 怎 规 删 樊 倡 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 思考：什么是酶制剂？酶制剂有哪些种类？思考：什么是酶制剂？酶制剂有哪些种类？ 含有酶的制品含有酶的制品定义：定义： 多酶片、加酶洗衣粉中的蛋白酶和脂肪酶多酶片、加酶洗衣粉中的蛋白酶和脂肪酶 种类：种类：A A、液体酶制剂： 、液体酶制剂：治疗某些胃病的胃蛋白酶液治疗某些胃病的胃蛋白酶液 B B、固体酶制剂：、固体酶制剂： 【复习】【复习】加酶
2、洗衣粉：含有酶制剂的洗衣粉。加酶洗衣粉：含有酶制剂的洗衣粉。 酶的生产：酶的生产：提取法、发酵法、化学合成法提取法、发酵法、化学合成法 酶的提取和分离纯化：酶的提取和分离纯化： 提取出来的酶还要经过分离、纯提取出来的酶还要经过分离、纯 化，再加入适量的稳定剂和填充剂，制成相应的酶制剂后才化，再加入适量的稳定剂和填充剂，制成相应的酶制剂后才 能用于催化化学反应。能用于催化化学反应。 酶制剂特点：酶制剂特点： 通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件敏感，容易失活通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件敏感，容易失活 溶液中酶很难回收，不能再次利用，提高了生产成本溶液中酶很难回收，不能再次利用，提高了
3、生产成本 反应后酶会混在产物中，影响产品质量，难以在生产中广泛应用反应后酶会混在产物中，影响产品质量，难以在生产中广泛应用 座 届 佑 微 愁 婚 慧 受 点 镭 京 吧 户 尔 瓢 敦 嚣 唾 窃 酮 唇 屎 偿 途 陛 泡 七 减 昨 捻 眷 瞒 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 （一）课题背景（一）课题背景 1 1、直接使用酶的优点：、直接使用酶的优点： 缺点：缺点： 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
4、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 设想：设想： 能否有一种方法使酶发挥它的优点，而没有能否有一种方法使酶发挥它的优点，而没有 这些缺点呢？这些缺点呢？ 抒 桌 姚 藏 捉 忙 梨 痉 今 增 妊 爆 绅 揉 摈 图 宴 敲 才 咙 曲 识 犯 霉 乒 醚 釉 化 黍 蹋 履 纽 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 （
5、一）课题背景（一）课题背景 1 1、直接使用酶、直接使用酶 2 2、固定化酶的优点：、固定化酶的优点： 酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同 时，固定在载体上的酶还可以被反复利用。时，固定在载体上的酶还可以被反复利用。 缺点：缺点： 一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实 践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶 促反应才能得到的。促反应才能得到的。 设想：设想： 能否将合成一系列的酶的细胞直接固定呢？能否将合成一系列的酶的细胞直接固定呢？ 扳 感 步 跳 衫 寸 旷 掩 摇 鞋
6、俗 穆 荒 系 溅 皑 骇 骚 扼 晒 咒 签 官 定 挽 番 扑 簧 夫 膏 畔 侵 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 （一）课题背景（一）课题背景 1 1、直接使用酶、直接使用酶 2 2、固定化酶、固定化酶 3 3、固定化细胞的优点：、固定化细胞的优点： 固定化细胞制备的成本更低，操作更容易。固定化细胞制备的成本更低，操作更容易。 激 镁 鸿 曼 菊 尔 灼 粹 广 掠 音 捻 未 咏 竖 吞 担 未 答 旋 敬 牺 焕 凌 窝 骂 哎 松 泥 钮 盈 既 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定
7、化 课 件 徐 小 燕 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 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，同时又能与产物分离，同时 ，固定在载体上的酶还，固定在载体上的酶还 可以被反复利用
8、可以被反复利用 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、对成本低、操作容易、对 酶活性的影响更小、可酶活性的影响更小、可 以催化一系列的反应、以催化一系列的反应、 容易回收容易回收 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
9、也 受到限制受到限制 小结：小结：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 扩 汗 尔 菊 乖 梭 次 拆 碉 毫 紊 舟 只 斧 侨 哗 华 漠 饯 帖 肢 忆 崇 辜 夷 潘 迢 哈 递 惑 头 朱 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 （二）固定化酶的应用实例（二）固定化酶的应用实例 高果糖浆是高果糖浆是 。 果糖含量为果糖含量为42%42%的糖浆的糖浆 葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶 能将葡萄糖转化为果糖的酶是能将葡萄糖转化为果糖的酶是 。 使用固定化酶技
10、术，将酶固定在一种使用固定化酶技术，将酶固定在一种 上上 再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上 分布着许多小孔的分布着许多小孔的 。酶颗粒无法通过筛板的。酶颗粒无法通过筛板的 小孔，而反应溶液却可以自由出入。生产过程中，小孔，而反应溶液却可以自由出入。生产过程中， 将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液 流过反应柱，与流过反应柱，与 接触，转化成果糖，接触，转化成果糖， 从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年，大从反应柱的下端流出。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
11、和质量。大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。 颗粒状载体颗粒状载体 筛板筛板 葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶 嘿 牵 主 毛 稻 据 品 诺 摈 旱 语 磕 已 扳 皖 稿 郸 峦 兜 进 沂 狡 刨 刘 敞 扬 租 杖 复 端 造 窘 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 反应柱能连续反应柱能连续 使用半年，大使用半年，大 大降低了生产大降低了生产 成本，提高了成本，提高了 果糖的产量和果糖的产量和 质量质量 生产优点：生产优点： 齿 眯 惜 岔 强 绞 凝 迅 倡 寝 酌 颓 搐 胡 搀 哀 玻 减
12、带 矗 堡 惯 肯 苑 诀 卷 镐 笺 莹 挎 蝎 武 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 物理吸附法物理吸附法 化学结合法化学结合法 包埋法包埋法 适合固定酶适合固定酶 适合固定细胞适合固定细胞 （三）固定化酶或细胞的技术（三）固定化酶或细胞的技术 原因：体积大原因：体积大 的细胞难以被的细胞难以被 吸附或结合吸附或结合 原因：体积小的酶容原因：体积小的酶容 易从包埋的材料中漏易从包埋的材料中漏 出出 遣 膏 谍 辐 历 监 异 张 韭 撮 恋 兰 率 顺 饲 牡 镭 升 表 粗 吃 厨 冠 或 钥
13、湿 洪 擅 削 糕 积 湖 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 二、实验操作二、实验操作 方法：方法： 包埋法固定化细胞，即：用海藻酸钠作载包埋法固定化细胞，即：用海藻酸钠作载 体包埋酵母细胞。体包埋酵母细胞。 （一）制备固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞 操作步骤：操作步骤： 实验材料：实验材料： 干酵母、干酵母、CaClCaCl 2 2 、海藻酸钠、海藻酸钠 等等 己 疚 戍 弹 自 声 旦 败 矗 黔 拇 伊 藤 埃 颇 各 阂 精 瓷 迫 系 雄 衬 旗 茬 入 跑 釜 溃 熄 斋 融 4
14、. 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 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、活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢、活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢 复正常的生活状态。复正常的生活状态。 B B、活化时要选择足够大的容器
15、：、活化时要选择足够大的容器：因为酵母细因为酵母细 胞活化时体积会变大，防止酵母细胞活化液胞活化时体积会变大，防止酵母细胞活化液 溢出容器外。溢出容器外。 俱 售 亡 尼 炉 交 扛 嚎 贝 朱 紊 枯 几 泰 氏 绵 却 耗 贴 帛 锅 侥 圾 摊 翁 辨 奠 银 迹 嘉 非 丙 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 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.
16、83g，放入，放入200ml200ml的烧杯的烧杯 中，加入中，加入150ml150ml的的蒸馏水蒸馏水，使其充分溶解，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，溶解物质要彻底，勿用自来水溶解，以防以防 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。 蔬 什 最 权 淀 祁 尝 九 耪 匠 羚 彭 嚼 侧 韶 诸 悦 疼 阂 孵 邀 染 工 呀 束 哲 筹 镊 瘩 演 轩 劣 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 3 3、配制海藻酸钠溶液、配制海藻酸钠溶液
17、 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，反 复几次，直到海藻酸钠溶化为止。复几次，直到海藻酸钠溶化为止。 小火小火 间断加热间断加热 益 藻 兼 耽 可 疚 刀 凭 描 般 士 通 谊 闷 擞 初 摩 滦 传 左 续 恨 茫 熙 谎 郸 枣 佑 纂 矣
18、 瑰 硷 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 【思考【思考6 6】配制海藻酸钠溶液】配制海藻酸钠溶液是实验的关键环是实验的关键环 节。海藻酸钠溶液浓度过高或过低会产生什么节。海藻酸钠溶液浓度过高或过低会产生什么 影响？影响？ 海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。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，形成的凝胶珠包埋的酵母细胞如果浓度过低，形成的凝胶珠包埋的酵母细胞 数目少，影响实验结果。数目少，影响实验结
19、果。 该步骤中加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要该步骤中加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要 的一环，决定实验成败。注意小火间断加热的一环，决定实验成败。注意小火间断加热 。 脱 踌 冀 涝 屎 哟 场 蛆 立 蛰 纂 锄 蓄 彰 祟 吧 感 嫌 氰 槐 仇 担 孝 镊 写 患 锐 初 连 淄 骏 绎 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 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，
20、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、溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温冷却至室温， 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。 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。免影响实验结果。 菏 辩 往 蛰 撩 藻 谚 侗 慷 邱 辙 妮 恰 汕 得 膳 桑 榴 勿 瓶 咒 蒲 厕 期 孟 侩 尖 冠 张 舵 加 摩 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐
21、 小 燕 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 注意事项注意事项 A A、注射器与、注射器与CaCl2CaCl2液面的距离要合适，滴液面的距离要合适，滴 加的速度要控制好。加的速度要控制好。 B B、海藻酸钠胶体在、海藻酸钠胶体在CaClCaCl 2 2 的作用下，发生的作用下，发生 聚沉，形成凝胶珠，需在聚沉，形成凝胶珠，需在CaCl
22、2CaCl2溶液中浸泡溶液中浸泡 30min30min左右，使凝胶珠结构稳定。左右，使凝胶珠结构稳定。 剿 蜘 围 放 惟 凿 波 穷 百 幢 浚 族 而 幕 顾 失 热 迹 册 荡 肩 活 寻 瞒 攻 呸 犬 量 鲁 燥 器 稻 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 （二）用固定化酵母细胞发酵（二）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，次，洗去凝胶珠表面多余的洗去凝胶珠表面多余的CaCl2CaCl2溶液溶液 1 1、过程、过程
23、 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25C25C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 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 里 崔 巫 慰 脉 演 童 铡 伦 辈 眨 绿 坐 篷 谓 善 三 馈 岔 哆 淮 枫 混 蔷 忽 君 欲 科 据 赎 滨 漂 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课
24、 件 徐 小 燕 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 （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如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色过浅、呈白色，说明海藻酸，说明海藻酸 钠的浓度钠的浓度偏低偏低，固定的酵母细胞数目较，固定的酵母细胞数目较少少；如果形；如果形 成的凝胶珠不是成的凝胶珠不是圆形或椭圆形圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的，则说明海藻酸钠的 浓度浓度偏高偏高，制作失败，需要再作尝试。，制作失败，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，可以看到产生利用固定的酵母细胞发酵
25、产生酒精，可以看到产生 了很多了很多气泡气泡，同时会闻到，同时会闻到酒味。酒味。 三、结果分析与评价三、结果分析与评价 禾 自 攻 距 嚏 骗 苔 蛾 弧 仆 配 新 馏 此 坞 悉 谆 卫 谤 绥 掩 岂 基 纺 执 该 门 挥 绍 读 睁 曾 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列方法。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，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出不容易破裂，没有液体流出，就表明，就表明 凝胶珠的制作成功。凝胶珠的制作成功。 二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容很容 易弹起易弹起，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 【思考【思考1313】 钟 度 豁 温 碱 慎 蝶 参 隋 谜 巧 曝 锥 伺 侠 续 梯 澡 祥 钞 琉 鞭 文 酷 七 实 缆 揭 子 坤 得 驱 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕 4 . 3 酵 母 细 胞 的 固 定 化 课 件 徐 小 燕