1、概念:使用固定化酶技術(shù),將這種酶固定在一種顆粒狀的載體上,再將這些酶顆粒裝到一個反應(yīng)柱內(nèi),柱子底端裝上分布著許多小孔的篩板。酶顆粒無法通過篩板的小孔,而反應(yīng)溶液卻可以自由出入。生產(chǎn)過程中,將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的上端注入,使葡萄糖溶液流過反應(yīng)柱,與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸,轉(zhuǎn)化成果糖,從反應(yīng)柱的下端流出。反應(yīng)柱能連續(xù)使用半年,大大降低了生產(chǎn)成本,提高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。
2、固定方法:
名稱 | 原理 | 圖示 | 適用范圍 |
包埋法 | 將微生物細胞均勻地包埋在不溶于水的多孔性載體中 | 多用于細胞的固定 | |
化學(xué)結(jié)合法 | 利用共價鏈、離子鍵將酶分子或細胞相互結(jié)合,或?qū)⑵浣Y(jié)合到載體上 | 多用于酶的固定 | |
物理吸附法 | 歐諾個過物理吸附作用,把酶固定在纖維素、瓊脂糖、多孔玻璃和離子交換樹脂等載體上 |
3、載體:包埋法 固定化細胞常用的是不容于水的多孔性載體材料,如明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。
4、優(yōu)點:
(1)固定化酶優(yōu)點:使酶既能與反應(yīng)物接觸,又能與產(chǎn)物分離,還可以被反復(fù)利用。
(2)固定化細胞優(yōu)點:成本更低,操作更容易,可以催化一系列的化學(xué)反應(yīng)。
5、固定化沒的反應(yīng)實例??生產(chǎn)高果糖漿
(1)高果糖漿的生產(chǎn)原理
(2)葡萄糖異構(gòu)酶的固定:將葡萄糖異構(gòu)酶固定在顆粒狀載體上,裝入反應(yīng)柱中。
(3)高果糖漿的生產(chǎn)操作:(如圖)從反應(yīng)柱上端注入葡萄糖溶液,從下端流出果糖溶液,一個反應(yīng)拄可連續(xù)使用半年。
6、固定化細胞的應(yīng)用實例??固定化酵母細胞
知識點撥:
1、注意事項
(1)配制海藻酸鈉溶液:小火、間斷加熱、定容,如果加熱太快,海藻酸鈉會發(fā)生焦糊。
(2)海藻酸鈉溶液與酶母細胞混合:冷卻后再混合,注意混合均勻,不要進入氣泡
(3)制備固定化酵母細胞:高度適宜,并勻速滴入
(4)剛形成的凝膠珠應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡一段時間,以便Ca2+與Na+充分交換,形成的凝膠珠穩(wěn)定。檢驗?zāi)z珠是否形成,可用下列方法:用鑷子夾起一個凝膠珠放在實驗桌上用手擠壓,如果不容易破裂,沒有液體流出就表明成功地制成了凝膠珠,還可以用手將凝膠珠在實驗桌上用力摔打,如果凝膠珠很容易彈起,也表明制備的凝膠珠是成功的。
(5)凝膠珠的顏色和形狀
如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色,說明海藻酸鈉的濃度偏低,固定的酵母細胞數(shù)目較少;如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形,則說明海藻酸鈉的濃度偏高,制作失敗,需要再作嘗試。
(6) 海藻酸鈉在水中溶解的速度較慢,需要通過加熱促進其溶解。溶解海藻酸鈉,最好采用小火間斷加熱的方法。例如,加熱幾分鐘后,從石棉網(wǎng)上去下燒杯冷卻片刻,并不斷攪拌,再將燒杯放回石棉網(wǎng)繼續(xù)加熱,如此重復(fù)數(shù)次,直至海藻酸鈉完全溶化。如果加熱太快,海藻酸鈉會發(fā)生焦糊。
2、酵母菌活化時體積會變大,因此活化前應(yīng)選擇體積足夠大的容器,防止酵母菌細胞的活化液溢出。
3、海藻酸鈉溶液的配制是固定化酵母細胞的關(guān)鍵,因為如果海藻酸鈉濃度過高,將很難形成凝膠珠,如果濃度過低,形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數(shù)量少,也會影響實驗效果。
4、溶化海藻酸鈉時要用小火或間斷加熱,避免海藻酸鈉發(fā)生焦糊。
5、將溶化后的海藻酸鈉先冷卻至室溫,再與酵母菌混合,避免高溫殺死酵母細胞。
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