α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测.pptx

1 酶作为生物催化剂,具有专一性和高效性。现在被大量使用在食品、化工、医药等领域。然而，在应用酶的过程中，人们也发现了一些实际问题： （1）在水溶液中不稳定：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）不利于工业化使用：溶液中的酶很难回收，提高了生产成本，也可能影响产品质量。 怎样解决这些问题呢？怎样解决这些问题呢？固定化酶技术固定化酶技术2 固定化酶固定化酶1 1、概念：概念：将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。2 2、优点、优点：酶不溶解在催化反应的溶液中，产物更易纯化；固定化酶可反复使用，更经济，更利于工厂化生产；固定化酶提高酶的稳定性，可较长时间贮存和使用；3 3 3、方法、方法：吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法4 4、机理、机理：将固定化酶装柱，当底物经过该柱时，在酶的作用下转变为产物。 固定化酶固定化酶4 固定化酶的用途固定化酶的用途在工业上的应用： 柚苷酶固定化酶用于果汁脱苦； 木瓜蛋白酶固定化酶用于啤酒澄清； 葡萄糖异构酶固定化酶用于制造果糖，提高甜度。在化学分析和临床诊断上的应用： 用脲酶固定化酶测定血液或尿中的尿素含量。在医药上的应用： 将苯丙氨酸羟化酶及其辅酶制成不溶酶，注射到患者体内，可有效治疗苯丙酮尿症。 缺少乳糖酶，不能水解牛乳中的乳糖，引起腹痛腹泻，可用乳糖酶固相酶在体内或体外水解乳糖。5 ( (一一) ) 吸附法吸附法物理吸附法物理吸附法离子结合法离子结合法通过氢键、疏水键等作用力通过氢键、疏水键等作用力将酶吸附于将酶吸附于固体吸附剂固体吸附剂的的方法。如方法。如有机硅胶、活性炭有机硅胶、活性炭和石英砂等和石英砂等利用酶的两性基团和离子交利用酶的两性基团和离子交换剂的相互作用（离子键换剂的相互作用（离子键）吸附法是将酶与吸附剂接触，再经洗涤除去未吸附的酶便能制得固定化酶。6 ( (二二) )包埋法包埋法 将酶包埋在多孔载体中，包埋成格子型或包埋成微胶囊型。7 它的原理是酶蛋白的一些基团，在温和的条件与载体共价结合，形成共价键，从而被固定化。( (三三) )共共价偶联法价偶联法8 酶分子和多功能试剂之间形成共价键及酶蛋白的氨基相连得到三维的交联网状结构。( (四四) )交联交联法法9 比较1：方法方法优点优点缺点缺点吸附法共价偶联法交联法包埋法适用的酶范围广，酶活性高适用范围广，结合稳定酶活性高，稳定性也较高酶与载体结合力较弱，酶容易脱落制备条件不够温和，酶活性较低适用范围窄10 类型优点不足直接使用酶固定化酶催化效率高，低催化效率高，低耗能，低污染等耗能，低污染等对环境条件非常敏感，容易失活；对环境条件非常敏感，容易失活；一种酶只能催化一种化学反应，一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才成都是通过一系列的酶促反应才能得到的能得到的溶液中的酶很难回收，不能被再溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；次利用，提高了生产成本；反应后酶会混在产物中，可能影反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量响产品质量酶既能与反应物接酶既能与反应物接触，又能与产物分离触，又能与产物分离固定在载体上的酶固定在载体上的酶还可以被反复利用还可以被反复利用比较2：实验6 -淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测实验目的实验目的 ( (1) 1)制备制备固定化固定化- -淀粉酶淀粉酶 ( (2) 2)进行淀粉水解的测定进行淀粉水解的测定12 一、实验原理淀粉淀粉糊精糊精-淀粉酶遇碘显蓝色遇碘显蓝色 用吸附法将-淀粉酶固定在石英砂上。枯草杆菌的-淀粉酶：最适pH5.57.5最适温度5075遇碘显红色遇碘显红色 麦芽糖麦芽糖葡萄糖葡萄糖-淀粉酶糖化淀粉酶糖化淀粉酶遇碘不显色遇碘不显色13 5ml塑料注射器、50ml烧杯、滴管、自行车用气门芯及夹子、注射器架、试管或微量离心管3支二、设备及用品14 （1 1） -淀粉酶的固定化：淀粉酶的固定化：三、实验材料及其制备在烧杯中加入5mg -淀粉酶溶于4ml蒸馏水中加入5g 石英砂，不停搅拌30min后装入注射器（注射器下端接有气门心并用夹子封住）10倍体积的蒸馏水洗涤注意：冲洗时流速为1ml/min。除去未吸附的游离淀粉酶除去未吸附的游离淀粉酶使使-淀粉酶与石英砂充分接触，淀粉酶与石英砂充分接触，有利于酶的固定化有利于酶的固定化15 反应柱反应柱气门心夹子注射器固定化酶分布着小孔的筛板反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高产量和质量。你认为反应柱有什么优点？16 （2 2）可溶性淀粉溶液：）可溶性淀粉溶液：（3 3）5mmol/L KI-I5mmol/L KI-I2 2溶液溶液50mg可溶性淀粉溶于100ml热水中，搅拌均匀。0.127g碘+0.83g碘化钾+蒸馏水100ml,完全溶解后装瓶。三、实验材料及其制备17 将注射器固定在注射器架上将注射器固定在注射器架上滴管滴管滴加淀粉滴加淀粉溶液溶液,流速流速0.3mL/min流出流出5ml后接收后接收0.5mL(约约10滴滴)流出液流出液加入加入12滴滴KI-I2溶液溶液用水稀释用水稀释1倍倍后观察颜色后观察颜色实验实验后后,10倍柱体积蒸馏水倍柱体积蒸馏水洗涤洗涤此此柱柱,放置放置在在4冰箱冰箱中中几天后重复实验，观察结果几天后重复实验，观察结果反应柱固定化酶气门心夹子5ml注射器四、实验步骤控制流速使淀粉溶液与溶粉酶充分接触充分反应洗去残留的反应物和产物18 1.水+指示剂2.淀粉溶液+指示剂：3.亲和层析洗脱液+指示剂：4.贮于冰箱几天后重复实验：呈蓝色呈红色呈红色五、实验结果19 1、如何证明洗涤固定化淀粉酶柱的流出液中 没有淀粉酶？答答：可在可在试管试管中加入中加入1ml可溶性可溶性淀粉淀粉溶液，再加入几滴溶液，再加入几滴淀粉酶柱的淀粉酶柱的流出液流出液，混合后加入，混合后加入1滴滴KI-I2指示剂指示剂，如仍如仍显蓝色显蓝色，即流出液中没有淀粉酶了。，即流出液中没有淀粉酶了。六、思考与讨论20 2、试验中为什么要待固定化酶柱中流出5ml液体后再接收流出液用于鉴定？答答：因为固定化酶柱中的酶与流经柱子的淀粉反应因为固定化酶柱中的酶与流经柱子的淀粉反应需要一定的时间，刚开始流出的液体中由于需要一定的时间，刚开始流出的液体中由于反应时反应时间过短，糊精未生成或生成的量太少，所以不利于间过短，糊精未生成或生成的量太少，所以不利于后面的颜色鉴定。后面的颜色鉴定。六、思考与讨论21 3、耐高温的淀粉酶有哪些可能的用途？答答：寻找寻找耐高温的淀粉酶的目的是耐高温的淀粉酶的目的是在高温下使淀粉在高温下使淀粉水解快，而且酶不会因高温而在短时间内变性水解快，而且酶不会因高温而在短时间内变性。在发酵生产中使用的往往是植物淀粉，如青霉素发在发酵生产中使用的往往是植物淀粉，如青霉素发酵、乙醇发酵等都要水解淀粉，所以耐高温淀粉酶酵、乙醇发酵等都要水解淀粉，所以耐高温淀粉酶用途广泛。用途广泛。六、思考与讨论22 【2015绍兴联考】请回答下列问题：(1)将-淀粉酶溶于水中，再加入石英砂，不时搅拌，这样-淀粉酶 就可以固定在石英砂上。这种固定化的方法称为_。30 min后， 装入反应器中，构成固定化酶反应柱，并用10倍体积的蒸馏水洗涤 此反应柱，洗涤的目的是_。洗涤时，蒸 馏水流速_(填“能”或“不能”)过快。(2)实验时，将此反应柱固定在支架上，用滴管滴加可溶性淀粉溶液， 并以0.3 mL/min的流速过柱，控制流速的目的是_ _。流出5 mL后接收0.5 mL 流出液，加入12滴_，观察颜色。为了能使观察到的 颜色变化明显，可_后再观察。如果溶液呈红色，说明 淀粉水解成为_。(3)实验后，用10倍柱体积的蒸馏水洗涤此反应柱，洗涤的目的是 _。洗涤后，放置在4 冰箱中保存。七、练习巩固吸附法糊精稀释 除去未吸附的游离淀粉酶不能使淀粉溶液与溶粉酶充分接触充分反应KII2溶液稀释洗去残留的反应物和产物23 【2014高考】下面是关于固定化酶和细菌培养实验的问题。请回答： (1)某兴趣小组欲利用固定化酶进行酶解淀粉的实验，分组见上表。 将吸附了 淀粉酶的石英砂装入柱中后，需用蒸馏水充分洗涤固定化酶柱，以除去 _。按上表分组，将配制好的淀粉溶液加入到固定化酶柱中，然后取一定量的流出液进行KI-I2检测。若流出液呈红色，表明有_生成；若各组呈现的颜色有显著差异，则流出液中淀粉水解产物浓度最高的是_组。七、练习巩固未吸附的淀粉酶糊精丙 24 (2)下列关于上述固定化酶实验的叙述，错误的是( ) A固定化酶柱长度和淀粉溶液流速决定了酶柱中酶的含量 B淀粉溶液流速过快会导致流出液中含有淀粉 C各组实验所用的淀粉溶液浓度应相同 D淀粉溶液的pH对实验结果有影响 (3)现有一份污水样品，某兴趣小组欲检测其中的细菌数，进行以下实验。将一定量的污水样品进行浓度梯度稀释。取适量不同稀释度的稀释液，用_法分别接种于固体平面培养基上，经培养后进行计数。该实验应注意，接种前，从盛有_的容器中将玻璃刮刀取出，放在酒精灯火焰上灼烧，冷却后待用；分组时，需用_作为对照。 A 涂布分离 70%酒精未接种的培养基25 (1)图中用高锰酸钾溶液浸泡苹果的目的是_。黑曲霉提取液中 含有的 _可水解果胶，从而使果汁澄清。固定化柱填充的 石英砂通过_方式将酶固定化，酶被固定后用蒸馏水洗涤 固定化柱是为了除去_。 (2)实验中，操作流程A和B的先后次序为_。在苹果汁澄清过程 中，应关闭的流速调节阀是_。要测定从固定化柱流出的苹果 汁中是否还有果胶，可取一定量的果汁与等量的_混合，如果 出现 _现象说明果胶还没有被完全水解。为使果胶完全水解， 应将流速调_。 (3)实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天。该固定 化柱仍可用于苹果汁制作实验，说明固定化酶可被_使用。七、练习巩固吸附法消毒未被固定的酶 果胶酶A、B 阀1 乙醇 沉淀 慢【2010高考】某同学进行苹果汁制作实验，工艺如下图所示。反复