一、目的和要求

　　1、 了解固定化酶及微生物細(xì)胞固定化的原理及其優(yōu)缺點(diǎn)。

　　2、 掌握固定化細(xì)胞中最基本、最常用的方法。

　　3、 學(xué)會(huì)利用固定化釀酒酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵。

　　二、原理

　　人們利用微生物進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)的主要目的在于利用微生物的固有酶系進(jìn)行各種相關(guān)的酶促反應(yīng)。當(dāng)考慮到微生物細(xì)胞可將各種酶再生，并且酶在細(xì)胞內(nèi)比提取出來后的穩(wěn)定性更高的特點(diǎn)，科學(xué)家們開始了從酶的固定化研究進(jìn)入了微生物細(xì)胞固定化的研究歷程。

　　固定化酶和固定化細(xì)胞的原理是將酶或微生物細(xì)胞利用物理、化學(xué)方法，將酶或細(xì)胞與固體的水不溶性支持物(或稱載體)相結(jié)合，使其既不溶于水，又能保持酶和微生物的活性。它們?cè)诠滔酄顟B(tài)下既可作用于底物，又具有與離子交換樹脂相似的特點(diǎn)，而且還具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，便于操作。由于酶和微生物細(xì)胞被固定在載體上，因而它們?cè)诜磻?yīng)結(jié)束后，還能夠反復(fù)使用，并在貯存較長(zhǎng)時(shí)間后依然保持酶和微生物的活性不變。因此該技術(shù)在近代微生物發(fā)酵工業(yè)上的應(yīng)用和發(fā)展，大大提高了酶促反應(yīng)效率，并能夠進(jìn)行自動(dòng)化、管道化等連續(xù)化生產(chǎn)，不僅降低了生產(chǎn)成本，而且提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

　　微生物的酶通常可被分為胞外酶和胞內(nèi)酶。胞外酶由微生物細(xì)胞合成后分泌到培養(yǎng)基中，而胞內(nèi)酶則在整個(gè)培養(yǎng)過程中始終保留在細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞表面，只有當(dāng)細(xì)胞裂解后才能釋放到培養(yǎng)基中，因此，在使用胞內(nèi)酶時(shí)，應(yīng)先將其由細(xì)胞內(nèi)提取出來，因此給酶固定化帶來了許多麻煩，同時(shí)也增加了成本。因而，使得微生物細(xì)胞固定化技術(shù)取代酶固定化技術(shù)成為了必然。微生物細(xì)胞固定化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可避免復(fù)雜的酶提取和純化過程，同時(shí)也解決了酶的不穩(wěn)定性問題，并且細(xì)胞經(jīng)固定化后酶活性通常較高，操作穩(wěn)定性也較好。

　　微生物細(xì)胞固定化常用的載體有：①多糖類(纖維素、瓊脂、葡萄糖凝膠、藻酸鈣、K-角叉膠、DEAE-纖維素等);②蛋白質(zhì)(骨膠原、明膠等);③無機(jī)載體(氧化鋁、活性炭、陶瓷、磁鐵、二氧化硅、高嶺土、磷酸鈣凝膠等);④合成載體(聚丙稀酰胺、聚苯乙烯、酚醛樹脂等)。

　　三、實(shí)驗(yàn)材料

　　1、菌種：釀酒酵母(Sacchoromyces cerevisiae)

　　2、培養(yǎng)基：300ml三角瓶分裝30ml種子培養(yǎng)基YPD，300ml三角瓶分裝200ml玉米粉發(fā)酵培養(yǎng)基，每種各4瓶。

　　3、滅菌物品：培養(yǎng)皿(Φ=150mm和Φ=90mm)，100ml小燒杯，10ml注射器外套及5#靜脈針頭，500ml三角瓶，18×180mm試管中分裝5ml生理鹽水，150ml三角瓶分裝50ml生理鹽水，300ml三角瓶分裝200ml無菌水。

　　4、試劑：海藻酸鈉，4% K2Cr2O7溶液，飽和K2CO3溶液，甘油封料。

　　5、其它：100ml小燒杯，移液管，長(zhǎng)滴管，1ml、2ml吸管，10ml刻度試管，玻璃棒，藥勺，小刀，康維皿，722分光光度計(jì)。

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