《酵母细胞的固定化》 课件 徐小燕.ppt

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1、课题3酵母细胞的固定化思考:什么是酶制剂?酶制剂有哪些种类?含有酶的制品①定义:多酶片、加酶洗衣粉中的蛋白酶和脂肪酶②种类:A、液体酶制剂:治疗某些胃病的胃蛋白酶液B、固体酶制剂:【复习】加酶洗衣粉:含有酶制剂的洗衣粉。③酶的生产:提取法、发酵法、化学合成法④酶的提取和分离纯化: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能用于催化化学反应。⑤酶制剂特点:通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件敏感,容易失活溶液中酶很难回收,不能再次利用,提高了生产成本反应后酶会混在

2、产物中,影响产品质量,难以在生产中广泛应用(一)课题背景1、直接使用酶的优点:缺点:①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②溶液中酶很难回收,不能再次利用,提高了生产成本③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设想:能否有一种方法使酶发挥它的优点,而没有这些缺点呢?(一)课题背景1、直接使用酶2、固定化酶的优点: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。缺点: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

3、是通过一系列的酶促反应才能得到的。设想:能否将合成一系列的酶的细胞直接固定呢?(一)课题背景1、直接使用酶2、固定化酶3、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。优点不足直接使用酶催化效率高,低耗能、低污染等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,可能影响产品质量固定化酶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,很多产物的形成都通过一系列的酶促反应

4、才能得到的固定化细胞成本低、操作容易、对酶活性的影响更小、可以催化一系列的反应、容易回收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受到限制小结:直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点(二)固定化酶的应用实例高果糖浆是。果糖含量为42%的糖浆葡萄糖异构酶能将葡萄糖转化为果糖的酶是。使用固定化酶技术,将酶固定在一种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。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

5、产过程中,将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入,使葡萄糖溶液流过反应柱,与接触,转化成果糖,从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年,大大降低了生产成本,提高了果糖的产量和质量。颗粒状载体筛板葡萄糖异构酶反应柱能连续使用半年,大大降低了生产成本,提高了果糖的产量和质量生产优点:物理吸附法化学结合法包埋法适合固定酶适合固定细胞(三)固定化酶或细胞的技术原因:体积大的细胞难以被吸附或结合原因:体积小的酶容易从包埋的材料中漏出二、实验操作方法:包埋法固定化细胞,即:用海藻酸钠作载体包埋酵母细胞。(一)制备固定化酵

6、母细胞操作步骤:实验材料:干酵母、CaCl2、海藻酸钠等1、酵母细胞的活化①过程称取1g干酵母,放入50ml的小烧杯中,加入蒸馏水10ml。用玻璃棒搅拌,使酵母细胞混合均匀,成糊状,放置1h左右,使其活化②注意事项A、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。B、活化时要选择足够大的容器:因为酵母细胞活化时体积会变大,防止酵母细胞活化液溢出容器外。2、配置物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液①过程称取无水CaCl20.83g,放入200ml的烧杯中,加入150ml的蒸馏水,使其

7、充分溶解,待用②注意事项溶解物质要彻底,勿用自来水溶解,以防自来水中各种离子影响实验结果。3、配制海藻酸钠溶液称取0.7g海藻酸钠,放入50ml小烧杯中,加入10ml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,用蒸馏水定容至10ml①过程②注意事项加热时要用(),或者(),反复几次,直到海藻酸钠溶化为止。小火间断加热【思考6】配制海藻酸钠溶液是实验的关键环节。海藻酸钠溶液浓度过高或过低会产生什么影响?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

8、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。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。4、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,加入以活化的酵母细胞,进行充分搅拌,再转移至注射器中。①过程②注意事项A、溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温,否则会因温度过高杀死酵母菌。B、搅拌要彻底充分,使两者混合均匀,以免影响实验结果。5、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到配制

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