新人教版酵母菌细胞的固定化省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

酵母细胞固定化酵母细胞固定化第1页1 1、酶制剂概念和种类、酶制剂概念和种类（一）酶制剂（一）酶制剂含有酶制品含有酶制品定义：定义：多酶片、加酶洗衣粉中蛋白酶和多酶片、加酶洗衣粉中蛋白酶和脂肪酶脂肪酶种类：种类：A A、液体酶制剂、液体酶制剂治疗一些胃病胃蛋白酶液治疗一些胃病胃蛋白酶液B B、固体酶制剂、固体酶制剂第2页2 2、直接使用、直接使用酶制酶制剂不足剂不足天然酶通常对强酸、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，轻易失活剂等条件非常敏感，轻易失活溶液中酶极难回收，不能再次利用，提升溶液中酶极难回收，不能再次利用，提升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第3页（二）固定化酶（二）固定化酶固定化酶是指限制或固定于特定空间位置酶，固定化酶是指限制或固定于特定空间位置酶，详细来说，是指经物理或化学方法处理，使详细来说，是指经物理或化学方法处理，使酶变成不易随水流失即运动受到限制，而又酶变成不易随水流失即运动受到限制，而又能发挥催化作用酶制剂能发挥催化作用酶制剂（三）固定化细胞（三）固定化细胞将细胞限制或定位于特定空间位将细胞限制或定位于特定空间位置方法称为细胞固定化技术置方法称为细胞固定化技术被限制或定位于特定空间位置被限制或定位于特定空间位置细胞称为固定化细胞细胞称为固定化细胞固定化技术：固定化技术：固定化细胞：固定化细胞：第4页类型类型类型类型优点优点优点优点不足不足不足不足直接使直接使直接使直接使用酶用酶用酶用酶催化效率高，低耗能、催化效率高，低耗能、催化效率高，低耗能、催化效率高，低耗能、低污染等低污染等低污染等低污染等对环境条件非常敏感，轻易失活；溶液中酶极难回收，不能被再次利用，提升了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量固定化固定化固定化固定化酶酶酶酶酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上酶还能够被重复利用一个酶只能催化一个化学反应，而在生产实践中，很多产物形成都经过一系列酶促反应才能得到固定化固定化固定化固定化细胞细胞细胞细胞成本低、操作轻易、对酶活性影响更小、能够催化一系列反应、轻易回收固定后酶或细胞与反应物不轻易靠近，可能造成反应效果下降因为大分子物质难以自由经过细胞膜，所以固定化细胞应用也受到限制（四）（四）（四）（四）直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化优缺点直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化优缺点直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化优缺点直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化优缺点第5页（五）（五）酶和细胞固定化方法酶和细胞固定化方法1 1、物理吸附法：、物理吸附法：将酶吸附到固体吸附剂表面方将酶吸附到固体吸附剂表面方法，固体吸附剂多为活性碳、法，固体吸附剂多为活性碳、多孔玻璃等多孔玻璃等2 2、包埋法、包埋法定义：定义：将酶包裹在多孔载体中，包埋成格将酶包裹在多孔载体中，包埋成格子型或包埋成微胶囊型子型或包埋成微胶囊型载体：明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤载体：明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺维素和聚丙烯酰胺第6页种类种类凝胶包埋法：凝胶包埋法：将个别酶分子包在高聚物格子将个别酶分子包在高聚物格子中，能够将块状聚合形成凝胶切成小块，也中，能够将块状聚合形成凝胶切成小块，也能够直接包埋在珠状聚合物中，这么作能够能够直接包埋在珠状聚合物中，这么作能够使固定化酶机械强度提升使固定化酶机械强度提升1010倍，并改进酶脱倍，并改进酶脱落情况落情况微囊化法：微囊化法：将酶溶液或悬浮液包裹在膜内，膜将酶溶液或悬浮液包裹在膜内，膜既能够使酶存在于类似细胞内环境中，又阻止既能够使酶存在于类似细胞内环境中，又阻止酶脱落或直接与微囊外环境接触。小分子底物酶脱落或直接与微囊外环境接触。小分子底物能快速经过膜与酶作用，产物也能扩散出来能快速经过膜与酶作用，产物也能扩散出来第7页交联法：经过双功效试剂，交联法：经过双功效试剂，将酶和酶联结成将酶和酶联结成网状结构网状结构方法方法3 3、化学结正当：、化学结正当：定义：定义：将酶分子相互结合，或将其结合到将酶分子相互结合，或将其结合到纤维素、琼脂糖，离子交换树脂等载体上固纤维素、琼脂糖，离子交换树脂等载体上固定方式定方式种类种类共价结正当：共价结正当：酶和载体以共价键酶和载体以共价键形式结合在形式结合在一起方法，这种方法需要酶和载体都含有一起方法，这种方法需要酶和载体都含有氨氨基、羧基或羟基基、羧基或羟基等官能团等官能团第8页第9页第10页第11页（六）酶和细胞固定方法选择（六）酶和细胞固定方法选择酶适合采取化学结合和物理吸附法固定酶适合采取化学结合和物理吸附法固定细胞适合采取包埋法固定细胞适合采取包埋法固定1 1、方法、方法2 2、原因、原因细胞个大，酶分子很小细胞个大，酶分子很小个体大细胞难以被吸附或结合而个小酶轻个体大细胞难以被吸附或结合而个小酶轻易从包埋材料中漏出易从包埋材料中漏出第12页二、试验操作二、试验操作（一）方法（一）方法1 1、包埋法固定化细胞、包埋法固定化细胞2 2、海藻酸钠作载体包埋酵母细胞、海藻酸钠作载体包埋酵母细胞（二）制备固定化酵母细胞（二）制备固定化酵母细胞第13页1 1、酵母细胞活化、酵母细胞活化 过程过程称取称取1g1g干酵母，放入干酵母，放入50ml50ml小烧杯中，加入小烧杯中，加入蒸馏水蒸馏水10ml10ml。用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混。用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均匀，成糊状，放置合均匀，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、选取干酵母要含有较强活性，而且物种、选取干酵母要含有较强活性，而且物种单一单一B B、在缺水状态下，微生物处于休眠状态。、在缺水状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于活化就是让处于()()微生物重新恢复微生物重新恢复正常生活状态正常生活状态休眠状态休眠状态第14页第15页2 2、配置物质量浓度为、配置物质量浓度为0.05mol/L0.05mol/LCaClCaCl2 2溶液溶液 过程过程称取无水称取无水CaClCaCl2 2 0.83g0.83g，放入，放入200ml200ml烧杯中，烧杯中，加入加入150ml150ml蒸馏水，使其充分溶解，待用蒸馏水，使其充分溶解，待用注意事项注意事项溶解物质要彻底，勿用自来水溶解，以防溶解物质要彻底，勿用自来水溶解，以防自来水中各种离子影响试验结果自来水中各种离子影响试验结果第16页3 3、配制海藻酸钠溶液、配制海藻酸钠溶液称取称取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 重复几次，直重复几次，直到海藻酸钠溶化为止到海藻酸钠溶化为止小火小火间断加热间断加热第17页海藻酸钠浓度包括到固定化细胞质量。假如海海藻酸钠浓度包括到固定化细胞质量。假如海藻酸钠浓度过高，将极难形成凝胶珠；假如浓藻酸钠浓度过高，将极难形成凝胶珠；假如浓度过低，形成凝胶珠所包埋酵母细胞数目少度过低，形成凝胶珠所包埋酵母细胞数目少第18页第19页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海藻酸钠溶液冷却至室温，加入以将溶化好海藻酸钠溶液冷却至室温，加入以活化酵母细胞，进行充分搅拌，再转移至注活化酵母细胞，进行充分搅拌，再转移至注射器中射器中 过程过程注意事项注意事项A A、溶化好海藻酸钠溶液必须冷却至室温，、溶化好海藻酸钠溶液必须冷却至室温，不然会因温度过高杀死酵母菌不然会因温度过高杀死酵母菌第20页第21页B B、搅拌要彻底充分，使二者混合均匀，以、搅拌要彻底充分，使二者混合均匀，以免影响试验结果观察免影响试验结果观察（5 5）固定化酵母细胞）固定化酵母细胞以恒定速度迟缓将注射器中溶液滴加到配制以恒定速度迟缓将注射器中溶液滴加到配制好好CaClCaCl2 2溶液中，将形成凝胶珠在溶液中，将形成凝胶珠在CaClCaCl2 2溶液溶液中浸泡中浸泡30min30min左右左右 过程过程第22页第23页注意事项注意事项A A、可利用海藻酸钠制成不含酵母菌凝胶珠，、可利用海藻酸钠制成不含酵母菌凝胶珠，用作对照用作对照B B、海藻酸钠胶体在、海藻酸钠胶体在CaClCaCl2 2这种电解质作用下，这种电解质作用下，发生聚沉，形成凝胶珠，需稳定发生聚沉，形成凝胶珠，需稳定30min30min左右左右（三）用固定化酵母细胞发酵（三）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 23 3次，洗去凝胶珠表面多出电解质溶液次，洗去凝胶珠表面多出电解质溶液1 1、过程、过程第24页刚形成凝胶珠应在刚形成凝胶珠应在CaCl2CaCl2溶液中浸泡一段时间，方溶液中浸泡一段时间，方便形成稳定结构。检验凝胶珠质量是否合格，能够便形成稳定结构。检验凝胶珠质量是否合格，能够使用以下方法。一是用镊子夹起一个凝胶珠放在试使用以下方法。一是用镊子夹起一个凝胶珠放在试验桌上用手挤压，假如凝胶珠不轻易破裂，没有液验桌上用手挤压，假如凝胶珠不轻易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠制作成功。二是在试验桌上体流出，就表明凝胶珠制作成功。二是在试验桌上用力摔打凝胶珠，假如凝胶珠很轻易弹起，也能表用力摔打凝胶珠，假如凝胶珠很轻易弹起，也能表明制备凝胶珠是成功明制备凝胶珠是成功第25页将将150ml150ml质量分数为质量分数为1010葡萄糖溶液转移至葡萄糖溶液转移至200ml200ml锥形瓶中，再加入固定好酵母细胞，置锥形瓶中，再加入固定好酵母细胞，置于于25C25C下发酵下发酵24h24h2 2、注意事项、注意事项控制好发酵温度，普通是室温控制好发酵温度，普通是室温25 C25 C发酵时间可视详细情况而定，普通时间稍发酵时间可视详细情况而定，普通时间稍长一些，效果显著长一些，效果显著可用不含酵母凝胶珠做相同处理，对照试可用不含酵母凝胶珠做相同处理，对照试验结果验结果第26页第27页（一）观察凝胶珠颜色和形状（一）观察凝胶珠颜色和形状假如制作凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海假如制作凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠浓度偏低，固定酵母细胞数目较少；藻酸钠浓度偏低，固定酵母细胞数目较少；假如形成凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明假如形成凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠浓度偏高，制作失败，需要再作尝海藻酸钠浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。试。（二）观察发酵葡萄糖溶液（二）观察发酵葡萄糖溶液利用固定酵母细胞发酵产生酒精，能够看到利用固定酵母细胞发酵产生酒精，能够看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味产生了很多气泡，同时会闻到酒味课题结果评价课题结果评价第28页