③化学合成法 缺点： 成本高、已知分子结构的酶
3、酶的提取和分离纯化 提取出来的酶还要经过分离、纯化，再加入适 量的稳定剂和填充剂，制成相应的酶制剂后才 能用于催化化学反应
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②生产优点 反应柱能连续使用半年，大大降低了生产 成本，提高了果糖的产量和质量 二、实验操作 （一）方法 1、包埋法固定化细胞
2、海藻酸钠作载体包埋酵母细胞
（二）制备固定化酵母细胞
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1、酵母细胞的活化
① 过程 称取1g干酵母，放入50ml的小烧杯中，加 入蒸馏水10ml。用玻璃棒搅拌，使酵母细胞 混合均匀，成糊状，放置1h左右，使其活化
酵母细胞的固定化
2、酶的生产 ①提取法 定义：采用一定的技术直接从动植物或微生 物的组织、细胞中将酶提取出来
优点：简单易行，在动植物或微生物资源 丰富的地区具有应用价值
实例：在屠宰厂，可以从家畜胰脏中提取出 胰酶；在水果加工厂，可以从菠萝皮中提取 出菠萝蛋白酶
缺点： 要有充足的原材料，广泛应用受到 限制
4、酶制剂特点
①天然酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶 剂等条件非常敏感，容易失活
②溶液中酶很难回收，不能再次利用，提高 了生产成本
③反应后，酶会混在产物中，影响产品质量， 难以在工业生产中广泛应用
（二）固定化酶 固定化酶是指限制或固定于特定空间位置的 酶，具体来说，是指经物理或化学方法处理， 使酶变成不易随水流失即运动受到限制，而 又能发挥催化作用的酶制剂 （三）固定化细胞
②注意事项
A、选用的干酵母要具有较强的活性，而且 物种单一
B、在缺水状态下，微生物处于休眠状态。 活化就是让处于( 休眠状)态的微生物重新恢 复正常的生活状态
2、配置物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2 溶液
① 过程
称取无水CaCl2 0.83g，放入200ml的烧杯 中，加入150ml的蒸馏水，使其充分溶解， 待用
后酶会混在产物中，可能影响产
品质量
固定化 酶
酶既能与反应物接触， 一种酶只能催化一种化学反应， 又能与产物分离，同 而在生产实践中，很多产物的形 时，固定在载体上的 成都通过一系列的酶促反应才能 酶还可以被反复利用 得到的
固定化 细胞
成本低、操作容易、 固定后的酶或细胞与反应物不容
对酶活性的影响更小、 易接近，可能导致反应效果下降
1、方法 ①酶适合采用化学结合和物理吸附法固定 ②细胞适合采用包埋法固定
2、原因
①细胞个大，酶分子很小 ②个体大的细胞难以被吸附或结合而个小的 酶容易从包埋的材料中漏出
（七）固定化酶的应用实例 1、高果糖浆 ①生产原料 葡萄糖，葡萄糖是由淀粉转化而来
②生产机理 是以酶法糖化淀粉所得的糖化液，经葡萄糖 异构酶的异构作用，将其中一部分葡萄糖异 构成果糖，由葡萄糖和果糖而组成的一种混 合糖糖浆
②注意事项
溶解物质要彻底，勿用自来水溶解，以防 自来水中各种离子影响实验结果
3、配制海藻酸钠溶液 ① 过程
称取0.7g海藻酸钠，放入50ml小烧杯中，加入 10ml水，用酒精灯加热，边加热边搅拌，将海 藻酸钠调成糊状，直至完全溶化，用蒸馏水定容 至10ml
②注意事项
加热时要用 小火，或者 间断反加复热几次，直 到海藻酸钠溶化为止
固定化技术： 将细胞限制或定位于特定空间位 置的方法称为细胞固定化技术
固定化细胞： 被限制或定位于特定空间位置 的细胞称为固定化细胞
（四）直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点
类型 优点
不足
直接使 用酶
催化效率高，低耗能、 对环境条件非常敏感，容易失活；
低污染等
溶液中的酶很难回收，不能被再
次利用，提高了生产成本；反应
海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。如 果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如 果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞 的数目少
4、海藻酸钠溶液和酵母细胞混合 ① 过程
将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入 以活化的酵母细胞，进行充分搅拌，再转移 至注射器中
②注意事项
A、溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温， 否则会因温度过高杀死酵母菌
B、搅拌要彻底充分，使两者混合均匀，以 免影响实验结果的观察
③生产流程
含淀粉 α-淀粉酶 的浆液 高果糖浆
糊精 糖化酶 葡萄糖
葡萄糖的 葡萄糖 异构化 异构酶
果糖含量 70%～90%
42%～45% 转化成果糖
果糖和葡 反复多次 葡萄糖再 萄糖分离 果葡糖浆
次异构化
2、固定化酶技术生产高果糖浆
①生产过程
使用固定化酶技术，将葡萄糖异构酶固定在一 种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个 反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛 板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应液 却可以自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液 从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应 柱，与固定化葡萄糖异构酶接触转化成果糖， 从反应柱的下端流出
3、化学结合法： ①定义：将酶分子相互结合，或将其结合到 纤维素、琼脂糖，离子交换树脂等载体上的 固定方式
②种类
交联法：通过双功能试剂，将酶和酶联结成 网状结构的方法
共价结合法：酶和载体以共价键的形式结合 在一起的方法，这种方法需要酶和载体都具 有氨基、羧基或羟基等官能团
（六）酶和细胞固定方法的选择
可以催化一系列的反 由于大分子物质难以自由通过细
应、容易回收
胞膜，因此固定化细胞的应用也
受到限制
（五）酶和细胞固定化方法
1、物理吸附法：将酶吸附到固体吸附剂表面的 方法，固体吸附剂多为活性碳、 多孔玻璃等
2、包埋法 ①定义：将酶包裹在多孔的载体中，包埋成 格子型或包埋成微胶囊型
②载体：明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤 维素和聚丙烯酰胺
③种类
凝胶包埋法：将个别酶分子包在高聚物格子 中，可以将块状聚合形成的凝胶切成小块， 也可以直接包埋在珠状聚合物中，这样作可 以使固定化酶机械强度提高10倍，并改进酶 脱落的情况
微囊化法：将酶溶液或悬浮液包裹在膜内，膜 既可以使酶存在于类似细胞内的环境中，又阻 止酶的脱落或直接与微囊外环境接触。小分子 底物能迅速通过膜与酶作用，产物也能扩散出 来