固定化酿酒酵母细胞的酒精发酵

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所属分类:生物信息学

一、目的和要求

  1、 了解固定化酶及微生物细胞固定化的原理及其优缺点。

  2、 掌握固定化细胞中最基本、最常用的方法。

  3、 学会利用固定化酿酒酵母细胞进行酒精发酵。

二、原理

  人们利用微生物进行发酵生产的主要目的在于利用微生物的固有酶系进行各种相关的酶促反应。当考虑到微生物细胞可将各种酶再生,并且酶在细胞内比提取出来后的稳定性更高的特点,科学家们开始了从酶的固定化研究进入了微生物细胞固定化的研究历程。

  固定化酶和固定化细胞的原理是将酶或微生物细胞利用物理、化学方法,将酶或细胞与固体的水不溶性支持物(或称载体)相结合,使其既不溶于水,又能保持酶和微生物的活性。它们在固相状态下既可作用于底物,又具有与离子交换树脂相似的特点,而且还具有一定的机械强度,便于操作。

由于酶和微生物细胞被固定在载体上,因而它们在反应结束后,还能够反复使用,并在贮存较长时间后依然保持酶和微生物的活性不变。

因此该技术在近代微生物发酵工业上的应用和发展,大大提高了酶促反应效率,并能够进行自动化、管道化等连续化生产,不仅降低了生产成本,而且提高了产品质量。

  微生物的酶通常可被分为胞外酶和胞内酶。胞外酶由微生物细胞合成后分泌到培养基中,而胞内酶则在整个培养过程中始终保留在细胞内或细胞表面,只有当细胞裂解后才能释放到培养基中,因此,在使用胞内酶时,应先将其由细胞内提取出来,因此给酶固定化带来了许多麻烦,同时也增加了成本。因而,使得微生物细胞固定化技术取代酶固定化技术成为了必然。微生物细胞固定化技术的优点是可避免复杂的酶提取和纯化过程,同时也解决了酶的不稳定性问题,并且细胞经固定化后酶活性通常较高,操作稳定性也较好。

  微生物细胞固定化常用的载体有:

①多糖类(纤维素、琼脂、葡萄糖凝胶、藻酸钙、K-角叉胶、DEAE-纤维素等);

②蛋白质(骨胶原、明胶等);

③无机载体(氧化铝、活性炭、陶瓷、磁铁、二氧化硅、高岭土、磷酸钙凝胶等);

④合成载体(聚丙稀酰胺、聚苯乙烯、酚醛树脂等)。

三、实验材料

  1、菌种:酿酒酵母(Sacchoromyces cerevisiae)

  2、培养基:300ml三角瓶分装30ml种子培养基YPD,300ml三角瓶分装200ml玉米粉发酵培养基,每种各4瓶。

  3、灭菌物品:培养皿(Φ=150mm和Φ=90mm),100ml小烧杯,10ml注射器外套及5#静脉针头,500ml三角瓶,18×180mm试管中分装5ml生理盐水,150ml三角瓶分装50ml生理盐水,300ml三角瓶分装200ml无菌水。

  4、 试剂 :海藻酸钠,4% K 2 Cr 2 O 7 溶液,饱和K 2 CO 3 溶液,甘油封料。

  5、其它:100ml小烧杯,移液管,长滴管,1ml、2ml吸管,10ml刻度 试管 ,玻璃棒,药勺,小刀,康维皿,722 分光光度计 。

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