1、課題課題3 酵母細胞的固定化酵母細胞的固定化基礎知識基礎知識（一）（一） 固定化酶的應用實例固定化酶的應用實例生產高果糖漿生產高果糖漿（1）高果糖漿的生產原理：）高果糖漿的生產原理：葡萄糖異構酶葡萄糖異構酶果糖果糖葡萄糖葡萄糖(2)葡萄糖異構酶固定：葡萄糖異構酶固定：將葡萄糖異構酶固定在顆粒狀載體將葡萄糖異構酶固定在顆粒狀載體上，裝入反應柱中。上，裝入反應柱中。(3)高果糖漿的生產操作：高果糖漿的生產操作：從反應柱上端注入葡萄糖溶液，從從反應柱上端注入葡萄糖溶液，從下端流出果糖溶液，一個反應柱可連續下端流出果糖溶液，一個反應柱可連續使用半年。使用半年。 2.固定化酶的反應柱示意圖固定化酶的反應

2、柱示意圖（二）固定化細胞技術（二）固定化細胞技術1.將酶或細胞固定化的方法將酶或細胞固定化的方法將酶（或細胞）包埋將酶（或細胞）包埋在細微網格里在細微網格里將酶（或細胞）相將酶（或細胞）相互連接起來互連接起來將酶（或細胞）吸附將酶（或細胞）吸附在載體表面上在載體表面上包埋法包埋法化學結合法化學結合法吸附法吸附法【比較比較】酶和細胞的固定方法和特點酶和細胞的固定方法和特點固定對象固定對象酶酶細胞細胞適宜固定法適宜固定法特特 點點化學結合法、化學結合法、物理吸附法物理吸附法包埋法包埋法體積小，固體積小，固定一種酶。定一種酶。包埋法容易包埋法容易丟失丟失體積大，固體積大，固定一系列酶。定一系列酶。難

3、以化學結難以化學結合和吸附合和吸附2.固定化酶和固定化細胞的聯系與區別固定化酶和固定化細胞的聯系與區別聯系：應用相同，都能催化某些反應聯系：應用相同，都能催化某些反應區別：區別：1) 固定化細胞技術操作容易，成本低，固定化細胞技術操作容易，成本低，容易回收；容易回收；2) 固定化細胞技術對酶活性影響更小；固定化細胞技術對酶活性影響更小；3) 固定化細胞固定的一系列酶；固定化細胞固定的一系列酶；4) 由于大分子難以通過細胞膜，因此固由于大分子難以通過細胞膜，因此固定化細胞的應用有一定的限制；定化細胞的應用有一定的限制；思考思考將谷氨酸棒狀桿菌生產谷氨將谷氨酸棒狀桿菌生產谷氨酸的發酵過程變為連續的

4、酶反應，應酸的發酵過程變為連續的酶反應，應當固定（酶、細胞）；若將蛋白質變當固定（酶、細胞）；若將蛋白質變成氨基酸，應當固定（酶、細胞）。成氨基酸，應當固定（酶、細胞）。3. 固定化細胞的材料：固定化細胞的材料：固定化細胞時應當選用不溶于水的固定化細胞時應當選用不溶于水的多孔性載體材料，如明膠、瓊脂糖、海多孔性載體材料，如明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。活化活化是指讓處于是指讓處于休眠休眠狀態的微生物狀態的微生物重新恢復重新恢復正常生活狀態正常生活狀態的過程。的過程。思考思考2活化是指什么？活化是指什么？1. 制備固定化酵母細胞制備固定化酵母

5、細胞（1）酵母細胞的活化：）酵母細胞的活化：1g干酵母干酵母10mL蒸餾水蒸餾水50mL燒杯燒杯攪拌均勻攪拌均勻放置放置1h，使之活化。，使之活化。2. 實驗設計實驗設計 酵母菌酵母菌所需要的所需要的活化時間較短活化時間較短，一般，一般需要需要0.51小時小時。防止海藻酸鈉焦糊。防止海藻酸鈉焦糊。（3）配制）配制海藻酸鈉溶液海藻酸鈉溶液：0.7g海藻酸海藻酸10mL水水50mL燒杯燒杯酒酒精燈精燈微火（或間斷）加熱微火（或間斷）加熱，并不斷攪拌，并不斷攪拌，使之溶化使之溶化蒸餾水定容到蒸餾水定容到10mL。思考思考3微火加熱并不斷攪拌的目微火加熱并不斷攪拌的目的是什么？的是什么？（2）配制配制

6、CaCl2溶液溶液：0.83gCaCl2150mL蒸餾水蒸餾水200mL燒燒杯杯溶解備用。溶解備用。(4)海藻酸鈉溶液與酵母細胞的海藻酸鈉溶液與酵母細胞的混合混合：將溶化的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，將溶化的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入活化酵母細胞液，攪拌后吸入到注射加入活化酵母細胞液，攪拌后吸入到注射器中。器中。思考思考4為什么要海藻酸鈉溶液冷卻后為什么要海藻酸鈉溶液冷卻后才能加入酵母細胞？才能加入酵母細胞？防止高溫殺死酵母細胞。防止高溫殺死酵母細胞。(5)固定化酵母細胞固定化酵母細胞：以恒定速度緩慢地將注射器中的溶液以恒定速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到滴加到CaCl2溶液中，形成溶液中，形成

7、凝膠珠凝膠珠狀顆粒。狀顆粒。可以采用以下方法：可以采用以下方法：一一是用是用鑷子鑷子夾起一個凝膠珠放在實驗夾起一個凝膠珠放在實驗桌上桌上用手擠壓用手擠壓,如果凝膠珠如果凝膠珠不破裂不破裂,沒有沒有液體流出液體流出,就表明凝膠珠的制作就表明凝膠珠的制作成功成功;二二是在實驗桌上是在實驗桌上用力摔打凝膠珠用力摔打凝膠珠,如果如果凝膠珠凝膠珠很容易彈起很容易彈起,也表明制備的凝膠也表明制備的凝膠珠是珠是成功成功的。的。檢驗凝膠珠的質量：檢驗凝膠珠的質量：（6）沖洗沖洗：將固定的酵母細胞凝：將固定的酵母細胞凝膠珠用蒸餾水沖洗膠珠用蒸餾水沖洗23次。次。（二）（二）固定化酵母細胞的發酵固定化酵母細胞的發

8、酵（7）發酵發酵：150mL10葡萄糖葡萄糖固定化酵母細胞固定化酵母細胞200mL錐形瓶錐形瓶密封密封25發酵發酵24h。思考思考5發酵過程中錐形瓶為什么要發酵過程中錐形瓶為什么要密封？密封？思考思考6錐形瓶中的氣泡和酒精是怎錐形瓶中的氣泡和酒精是怎樣形成的？樣形成的？思考思考7在利用固定化酶或固定化細在利用固定化酶或固定化細胞進行生產的過程中，需要無菌操作胞進行生產的過程中，需要無菌操作嗎？嗎？酵母菌的酒精發酵需要缺氧條件。酵母菌的酒精發酵需要缺氧條件。酵母菌進行無氧呼吸產生的。酵母菌進行無氧呼吸產生的。需要。需要。1下列有關固定化技術的敘述，正確的下列有關固定化技術的敘述，正確的是（是（

9、）A. 固定化酶只是在細胞內才能發揮作用固定化酶只是在細胞內才能發揮作用B. 固定化酶能提高酶的利用率固定化酶能提高酶的利用率C. 酶的固定是酶分離純化的常用方法酶的固定是酶分離純化的常用方法D.固定化酶的固定化方式就是吸附在固定化酶的固定化方式就是吸附在固體表面上。固體表面上。B2. 關于固定化細胞的敘述，正確的是關于固定化細胞的敘述，正確的是( )A. 催化效率高，低耗能、低污染催化效率高，低耗能、低污染B. 對環境的條件非常敏感，容易失活對環境的條件非常敏感，容易失活C. 既能與反應物充分接觸，又能與產物既能與反應物充分接觸，又能與產物分離分離D. 成本低、操作簡單，但反應效果可能成本低

10、、操作簡單，但反應效果可能很低很低D3.溶解海藻酸鈉溶解海藻酸鈉,最好采用最好采用_加熱的方法加熱的方法A. 小火間斷小火間斷 B. 小火持續小火持續 C. 大火間斷大火間斷 D. 大火持續大火持續A4.關于酵母菌的敘述，正確的是關于酵母菌的敘述，正確的是A. 酵母菌在營養物質充足時、環境適宜酵母菌在營養物質充足時、環境適宜時，依靠有性生殖進行繁殖時，依靠有性生殖進行繁殖B. 酵母菌的代謝類型時異養厭氧型酵母菌的代謝類型時異養厭氧型C. 酵母菌的生物膜系統包括細胞膜、核酵母菌的生物膜系統包括細胞膜、核膜、各種的細胞器膜等膜膜、各種的細胞器膜等膜D. 用酵母菌釀酒時，應先密封后通氣用酵母菌釀酒時

11、，應先密封后通氣C6固定化酶的優點是固定化酶的優點是A有利于增加酶的活性有利于增加酶的活性 B有利于產物的純化有利于產物的純化C有利于提高反應速度有利于提高反應速度 D有利于酶發揮作用有利于酶發揮作用B7 下列不是用于包埋法固定化細胞下列不是用于包埋法固定化細胞的載體是的載體是A瓊脂糖瓊脂糖 B醋酸纖維素醋酸纖維素 C聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺 D聚乙烯樹脂聚乙烯樹脂D8固定化細胞技術不包括固定化細胞技術不包括A包埋法包埋法 B化學結合化化學結合化C物理法物理法 D生物法生物法D1、解析、解析:制成固定化酶的步驟是：酶的生制成固定化酶的步驟是：酶的生產，提取，酶的分離純化，酶的固定化，產，提取，酶的分離純化，酶的固定化，制成固定化酶的方法有吸附在固體表面，制成固定化酶的方法有吸附在固體表面，有將酶相互連接起來。將酶包埋在細微的有將酶相互連接起來。將酶包埋在細微的網格里等；這樣的固定化酶能重復利用，網格里等；這樣的固定化酶能重復利用，從而提高了酶的利用率；而酶在條件適宜從而提高了酶的利用率；而酶在條件適宜時，既可在細胞內起作用，也能在細胞外時，既可在細胞內起作用，也能在細胞外起作用，制成的固定化酶，更是主要在細起作用，制成的固定化酶，更是主要在細胞外發揮作用。胞外發揮作用。5. 將酵母菌的培養液由富氧狀態變為將酵母菌