陕西科技大学生物工艺综合实验教案讲义.doc

生物工艺综合实验 课程教案 编写日期： 年 月 日 章、节（或课题、单元）名称 固定化酵母的酒精发酵 授课学时 10 目的要求 1.要求学生掌握细胞固定化的方法； 2.糖化醪的制备方法； 3.掌握固定化酵母发酵生产酒精的技术。 重点、难点 重点 使学生掌握包埋固定方法，同时通过进行厌氧的酒精发酵使学生对整个生物工艺过程：培养基及其制备、微生物代谢产物的生物合成与调控、发酵产物的与发酵产物的与 蒋群，李志勇主编生物工程综合实验科学出版社 授课小结 陕西科技大学教案 一、实验原理 固定化细胞的方法可分为吸附法、包埋法，共价交联法、凝聚法等。酒精酵母的固定化多采用包埋法，包埋法是将微生物细胞均匀地包埋在水不溶性载体的紧密结构中，细胞中的酶处于原始状态，因此酶的活性高，活力耐久，所以目前对于微生物的固定化大多采用包埋法。做为固定化细胞的载体种类也很多，但从方便安全等角度考虑固定酒精酵母细胞，多采用海藻酸钠、卡拉胶等作包埋剂。其中海藻酸钙凝胶包埋法具有固化、成型方便，对微生物毒性小，固定化细胞密度高等优点，是最常用、也最为有效的方法之一。本实验采用海藻酸钙凝胶包埋法固定酵母细胞并进行酒精发酵试验。 海藻酸钠是从海带中提取的天然多糖碳水化合物广泛应用于食品、医药、纺织、印染、造纸、日用化工等产品，作为增稠剂、乳化剂、稳定剂、粘合剂、上浆剂等使用。记为G段)立体异构体甘露糖醛酸(记为M段)两种结构单元构成的，以三种方式(MM段、GG段和MG段)通过α-1,4糖苷键链接，从而形成一种无支链的线性嵌段共聚物。海藻酸很容易与一些二价阳离子结合，形成凝胶。 海藻酸钙凝胶包埋法的优点如下：①不同分子量和不同分子组成的藻酸盐，其凝胶形成性质一致，都可用于固定化；②藻酸盐使用浓度较宽，可在0.5~10%之间任意选择；③Ca2+浓度在0.05~2%之间改变，对凝胶形成影响不大；④不同大小的凝胶珠粒的制备比较方便（0.1~5mm）；⑤细胞固定量较高（可达30g细胞/ml固定化催化剂）；⑥工作温度可在0~80℃；⑦适当的改进包埋方法后，可使被包埋的细胞在凝胶珠内形成克隆。 微生物的细胞包埋于藻酸钙凝胶中的方法主要有两种类型，即外凝胶法和内凝胶法。其中以前者应用最广。外凝胶法的基本方法是将微生物细胞与海藻酸钠溶液混匀后，通过一注射器针头或相似的滴注器将上述混合液滴入CaCl2溶液中，Ca2+从外部扩散进入海藻酸钠-细胞混合液珠内，使海藻酸钠转变为不溶的海藻酸钙凝胶，由此将细胞包埋其中。内凝胶法应用较少，如需要可参考诸葛健等编著的《工业微生物实验技术手册》。 将酵母细胞用载体固定起来进行酒精发酵不仅可以使细胞浓度增加，而且可以多次使用，减少了酵母细胞增值所消耗的糖分，增加了发酵强度，提高生产效率。目前用于酒精发酵生产的酵母菌种都可以用于固定化。 二、实验材料