《固定化酶的制备和应用》学案

张建尚 江苏省赣榆高级中学

【情景导学】

高果糖浆是指果糖含量为42%左右的糖浆。作为蔗糖的替代品，高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、心血管病，对人类健康更有益。右图是高果糖浆生产车间示意图，高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶，但葡萄糖异构酶价格较高，且葡萄糖异构酶溶解于葡萄糖溶液后很难回收，不能再次利用，提高了生产成本。那么，如何减少葡萄糖异构酶的使用量，降低生产成本呢？

【重点和难点】

固定化酶与固定化细胞的制备方法及优缺点。

【课前预习】

1.固定化酶是指用 ① 的方法将酶与 ② 结合在一起形成的酶复合物。其在催化反应中，以 ③ 作用于与底物，反应完成后，容易与 ④ 分离，可被 ⑤ 使用。

答案1.①物理学或化学②固相载体③固相状态④水溶性反应物和产物⑤反复

2.物理吸附法是将酶固定在 ① 等多糖类或多孔玻璃、离子交换树脂等载体上的固定方式，其显著特点是 ② ，在生产实践中应用广泛；化学结合法是利用 ③ 进行酶与载体之间的交联，在酶和多功能试剂之间形成 ④ ，从而得到三维的交进行联网架结构；包埋法是将酶包埋在 ⑤ 中。由于酶分子小，而细胞个体大，因此固定化酶常用 ⑥ 法，固定化细胞常采用 ⑦ 。

2.①纤维素、琼脂糖②工艺简便且条件温和③多功能试剂④共价键⑤能固化的载体⑥物理吸附法和化学结合法⑦包埋法

3.固定化细胞技术无须进行酶的 ① ，减少了酶的活力损失，同时大大降低了生产成本；利用细胞中所含的复合酶系可以完成 ② 的催化反应；对于活细胞来说，保持了酶的原始状态，酶的 ③ 更高；细胞生长停滞 ④ ，反应快。虽然具有许多优点，但也有缺点。如，固定化细胞只能用于生产 ⑤ 和其他能够 ⑥ 的产物；由于载体的影响， ⑦ 的扩散受到一定限制；尤其在好氧性发酵中，溶解氧的传递和输送成为关键的限制因素。

3.①分离和纯化②一系列③稳定性④时间短⑤细胞外酶⑥分泌到细胞外⑦营养物质和产物

4.制备麦芽汁时，称取一定质量的干酵母，加入质量 ① 倍的蒸馏水，在 ② ℃下放置3~4h。每隔一定时间用 ③ 测定，直至不显色为止。麦芽汁经过 ④ 后用纱布过滤，再调节pH至 ⑤ ，在 ⑥ ℃下灭菌15min，制成无菌麦芽汁。

4.①4②58~65③碘液④煮沸、冷却⑤6.0⑥121

5.活化酵母菌细胞是将1g ① 放入10mL蒸馏水中1h。称取无水氯化钙0.83g加入150mL蒸馏水，可得到物质的量浓度为 ② 的氯化钙溶液。制备固定化细胞时，称取4g ③ 和0.2g ④ ，加入40mL蒸馏水， ⑤ 至完全溶化，冷却后加入 ⑥ 培养液，混匀后在 ⑦ 中制成凝胶珠。

5.①干酵母②0.05mol/L③聚乙烯醇④海藻酸钠⑤小火间断加热⑥已活化的酵母菌⑦氯化钙溶液

【课堂探究】

一、固定化酶技术的应用

1.思考与直接使用酶有关的问题：