酵母细胞的固定化

一、实验原理

1．使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种颗粒状的载体上，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筛板。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，与固定化葡萄糖异构酶接触，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。

2．固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。一般来说，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定，而细胞多采用包埋法固定化。这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大的难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。 固定化酶的应用实例

3.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例 （1）高果糖浆的生产需要葡萄糖异构酶 （2）葡萄糖异构酶的优点 稳定性好，可以持续发挥作用

（3）在生产中直接使用酶有什么缺点？ 酶溶解于葡萄糖溶液后，无法回收，造成浪费  本实验利用海藻酸钙凝胶包埋酵母生长细胞。 二、实验器材

干酵母、小烧杯、大烧杯、0.05mo1/L的CaCl2溶液、海藻酸钠溶液、酒精灯、蒸馏水、注射剂、10%的葡萄糖溶液、200mL的锥形瓶。 三、实验步骤 1、细胞的活化

称取lg干酵母，放入50 mL的小烧杯中，加人蒸馏水10 mL，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。

【注】活化：让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态 2、配制物质的量浓度为0.05mo1/L的CaCl2溶液

称取无水CaCl2 0.83g放人200mL的烧杯中，加入150mL的蒸馏水，使其充分溶解，待用。 3、配制海藻酸钠溶液

称取0.7g海藻酸钠，放入50mL小烧杯中。加人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10 mL。注意，加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。 4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合

将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加人已活化的醉母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。

【注】冷却至室温的目的：防止杀死酵母菌 5、固定化酵母细胞

以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，观察液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠的情形。将这些凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30 min左右。

【注】CaCl2溶液的作用：使胶体聚沉 6、使用固定化酵母细胞发酵

a)将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2-3次。

b)将150mL质量分数为10%的葡萄糖溶液转移到200mL的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于25℃下发酵24h。 【补充】

发酵过程中锥形瓶密封的原因是酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。 锥形瓶中的气泡和酒精是酵母菌进行无氧呼吸产生的。 四、注意事项

1.配制海藻酸钠溶液：小火、间断加热、定容，如果加热太快，海藻酸钠会发生焦糊。

2.海藻酸钠溶液与酶母细胞混合：冷却后再混合，注意混合均匀，不要进入气泡 3.制备固定化酵母细胞：高度适宜，并匀速滴入

4．刚形成的凝胶珠应在CaCL2溶液中浸泡一段时间，以便Ca2+与Na+充分交换，形成的凝胶珠稳定。检验凝胶珠是否形成，可用下列方法：用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果不容易破裂，没有液体流出就表明成功地制成了凝胶珠，还可以用手将凝胶珠在实验桌上用力摔打，如果凝胶珠很容易弹起，也表明制备的凝胶珠是成功的。 5．凝胶珠的颜色和形状

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。