酵母細(xì)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(shuō)明酶制劑使用有很多優(yōu)點(diǎn)。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(shí)踐中，很多產(chǎn)物需要一系列酶促反應(yīng)才能得到酶來(lái)自細(xì)胞，能否將合成酶的細(xì)胞直接固定？固定化細(xì)胞優(yōu)點(diǎn)：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(xì)胞的固定化一、基礎(chǔ)知識(shí)（一）固定化酶的應(yīng)用實(shí)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(diǎn)：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(shí)（一）固定化細(xì)胞技術(shù)1、概念固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是利用物理或者化學(xué)方法將酶或細(xì)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(xì)微網(wǎng)格中相互連接起來(lái)吸附在載體表面上酶和細(xì)胞的固定是否都適宜采取此三種方法？固定對(duì)象酶細(xì)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(xì)胞體積大，難以被吸附或結(jié)合。3、比較酶和細(xì)胞的固定方法1．從操作角度來(lái)考慮，你認(rèn)為固定化酶技術(shù)與固定化細(xì)胞技術(shù)哪一種方法更容易？哪一種方法對(duì)酶活性的影響更小？2．固定化細(xì)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(guò)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(xì)胞是一系列酶固定化細(xì)胞技術(shù)固定化酶技術(shù)固定化細(xì)胞4、思考大分子物質(zhì)難以自由通過(guò)細(xì)胞膜，因此固定化細(xì)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(shí)驗(yàn)操作（二）用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵酵母細(xì)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(xì)胞混合固定化酵母細(xì)胞蒸餾水沖洗固定好的酵母細(xì)胞（凝膠珠）利用固定化的酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵二、實(shí)驗(yàn)操作（一）制備固定化酵母細(xì)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(xì)胞活化時(shí)體積會(huì)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(xì)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(xì)胞的活化：2、2溶液：CaCl2溶液濃度過(guò)大，凝膠珠硬度大，易開(kāi)裂；濃度過(guò)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(shí)驗(yàn)操作（一）制備固定化酵母細(xì)胞2＋150mL蒸餾水→200mL燒杯→充分溶解備用防止自來(lái)水中各種離子影響實(shí)驗(yàn)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(guò)高，將很難形成圓形或橢圓形凝膠珠；—實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵步驟濃度過(guò)低，凝膠珠包埋的酵母細(xì)胞數(shù)量較少，凝膠珠顏色過(guò)淺，呈白色。防止海藻酸鈉發(fā)生焦糊二、實(shí)驗(yàn)操作（一）制備固定化酵母細(xì)胞4、海藻酸鈉溶液和酵母細(xì)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(xì)胞，進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁俎D(zhuǎn)移至注射器中以免海藻酸鈉溶液溫度過(guò)高殺死酵母菌二、實(shí)驗(yàn)操作（一）制備固定化酵母細(xì)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(guò)近：凝膠珠會(huì)帶尾巴；過(guò)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(xì)胞二、實(shí)驗(yàn)操作（一）制備固定化酵母細(xì)胞檢測(cè)凝膠珠制作是否合格方法：2機(jī)械法：（1）用鑷子夾起一個(gè)凝膠珠放在實(shí)驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓，如果凝膠珠不容易破裂，沒(méi)有液體流出，就表明凝膠珠的制作成功。（2）在實(shí)驗(yàn)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(cè)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(xì)胞（凝膠珠）用蒸餾水沖洗2－3次。質(zhì)量分?jǐn)?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(xì)胞，置于25°C下發(fā)酵24h既可以作為發(fā)酵底物，