酵母细胞的固定化.doc

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课题5酵母细胞的固定化

1.游离酶、固定化酶和固定化细胞的比较

比较项目

游离酶

固定化酶

固定化细胞

与底物的接触面积

充分接触

部分接触

催化反应

催化某种酶促反应

催化一系列的酶促反应

催化效率

最高

较高

回收与重复利用

难

可以

固定方法

无

物理吸附法（吸附法）

化学结合法（交联法）

包埋法

固定理由

无

酶分子小，容易从包埋材料中漏出

细胞大，难以被吸附或结合

（1）物理吸附法（吸附法）是将酶吸附在载体表面的一种固定方法。

特点是工艺简便且条件温和，应用广泛。

实质是利用酶与载体之间的范德华力实现吸附。

（2）化学结合法（交联法）是利用酶与载体之间形成的共价键将酶进行固定的。

2.酵母细胞的固定化

操作过程

理论依据

注意事项

成功标记

活化酵母细胞

新陈代谢旺盛的细胞自由水含量多

适宜的水温，容器要足够大

出现大量泡沫

配制CaCl2溶液

CaCl2溶于水

搅拌充分溶解

配制海藻

酸钠溶液

海藻酸钠难溶于水，固定需要适宜的浓度

小火或间断加热，边加热边搅拌;定容

没有焦糊，并完全溶化

混合

温度高会杀死活化的酵母菌;温度过低海藻酸钠溶液会凝固，不能与活化的酵母菌混合

冷却至室温，再加入活化的酵母菌，充分搅拌，防止出现气泡

没有气泡，液体状

固定化酵

母细胞

海藻酸钠形成的凝胶能够固定酵母细胞

恒定速率缓慢滴加到氯化钙溶液中，要在氯化钙溶液中固定30min左右

凝胶珠的颜色较深，一般为乳白色或黄色，形状为圆形或椭圆形。

凝胶珠一般沉在氯化钙溶液的底部

（1）活化:

在缺水状态下，微生物处于休眠状态。

活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。

（2）用蒸馏水配制CaCl2溶液,而不用自来水。

原因是防止自来水中各种离子影响实验结果。

（3）CaCl2溶液的作用：

使胶体聚沉，凝胶珠形成稳定的结构。

（4）海藻酸钠的作用：

包埋细胞。

（5）刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。

（6）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，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。

二是在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。

（7）如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。

3.用固定化酵母细胞发酵

（1）配制麦芽汁或葡萄糖溶液:

注意浓度适宜，过高会造成固定的酵母细胞失水，甚至死亡。

（2）葡萄糖的作用：

既可以作为发酵底物，也作为酵母菌细胞的营养物质。

（3）固定化酵母凝胶珠的处理:

固定好的凝胶珠从氯化钙溶液取出后要用蒸馏水冲洗2~3次。

洗去氯化钙溶液的目的是防止凝胶珠硬度过大，影响通透性。

（4）发酵:

开始时凝胶珠沉在发酵液的底部，一段时间后慢慢上浮且有气泡产生，发酵液有酒味。

思考：

1.发酵过程中锥形瓶为什么要密封？

2.锥形瓶中的气泡和酒精是怎么形成的？

3.发酵时为什么要将温度控制在25℃？

例题：

为了探究啤酒酵母固定化的最佳条件，科研人员研究了氯化钙浓度对固定化酵母发酵性能的影响，结果如下图所示。

请回答:

（1）与利用游离酵母生产啤酒相比，利用固定化酵母的优点有　。

（2）本实验结果表明，随氯化钙浓度增大，凝胶珠机械强度增大，完整率　　　　　。

（3）结合发酵性能分析，制备凝胶珠适宜的氯化钙浓度为　　　　　。

当氯化钙浓度过高时，发酵液中的糖度升高，酒精度下降，发酵受到影响，原因是　　。

（4）用海藻酸钠作载体包埋酵母细胞，溶解海藻酸钠时最好采用　　　　　的方法，以防发生焦糊。

溶化好的海藻酸钠溶液应　　　　　后，再与已活化的酵母细胞充分混合。

若海藻酸钠浓度过低，会导致　　　　　　　　　　　　　　，固定效果大大降低。

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