酵母细胞固定化实验中的几点体会

摘　要：酵母细胞固定化实验是高中生物选修一中的一个操作实验。本实验旨在通过学生动手操作了解固定化细胞的包埋法，并在活动中理解和体会生物技术的魅力和与生活的密切关系。正确地选择实验材料和配方，合理地改良实验步骤是实验成功的关键。

关键词：酵母细胞固定化；实验；体会

酵母细胞固定化实验是高中生物选修一中的一个操作实验。通过必修一和选修一的学习，学生已经掌握了酶的概念、特性、影响活性的因素、传统发酵技术等有关知识和酶制剂在生产中的一些应用，也了解了固定化酶和固定化细胞技术及其应用。本实验旨在通过学生动手操作了解固定化细胞的包埋法，并在活动中理解和体会生物技术的魅力和与我们生活的密切关系。

经过几轮学生实验和师生探讨研究，我们认为正确地选择实验材料和试剂配方，合理地改良实验步骤是实验成功的关键。下面谈谈我的几点体会。

一、选择适合配方

本试验成功的关键是海藻酸钠溶液的配置，其配方在不同的教材中存在差异。苏教版教材中海藻酸钠溶液的配方是：4克聚乙烯醇和0.2克海藻酸钠，加入40　ml无菌水，适当加热至完全溶化。聚乙烯醇是一种胶黏剂，它和海藻酸钠构成的联合载体包埋效果较好，但是聚乙烯醇对人体有害，吸入、摄入或经皮肤吸收后对身体有害，对眼睛和皮肤有刺激作用。人教版上的配方：称取0.7　g海藻酸钠，放入10　ml水加热溶解。由于人教版的配方简单易行，我们选择了人教版的配方。

二、实验操作中遇到的问题

1.关于加热

本实验中海藻酸钠为固体粉末，需要加热促进其溶解。人教版中直接用酒精灯对烧杯进行加热，为防止海藻酸钠焦糊要用小火，或者间断加热。通过学生实验我们发现中这种方法不易操作，学生不好掌握间断加热的时间间隔，造成加热时间延长，是整个实验时间加长。经过探讨我们改用水浴加热：在酒精灯石棉网上放一个500　ml大烧杯，向烧杯中注入事先加热至70℃～80℃的热水，另取一个50　ml小烧杯，向小烧杯中加入海藻酸钠和蒸馏水，将小烧杯放入大烧杯中水浴加热，并边加热边搅拌，可大大缩短加热时间。

2.海藻酸钠的结块和粘壁问题

海藻酸钠粉末在水中易结块不宜溶解，加热溶解后易粘到玻璃棒和烧杯壁上，使溶液不易定容至10　ml。

解决方法：（1）注意试剂放入烧杯的顺序：配置海藻酸钠溶液时先称量海藻酸钠粉末放入烧杯中，再向烧杯中加入蒸馏水覆盖住海藻酸钠粉末。（2）调整加入蒸馏水的量：教材中要求加入10　ml蒸馏水，但加热溶解海藻酸钠时这个比例比较黏稠，搅拌不动。而由于加热过程中水分的蒸发使烧杯中的蒸馏水减少，更增加了海藻酸钠的黏稠度，使之粘在玻璃棒和试管壁上，加热后不易定容。为了解决这一问题，在实验中我们指导学生分成三组，第一组按课本实验方法加入10　ml蒸馏水，加热后定容至10　ml；第二组加入15　ml蒸馏水，加热后定容至10　ml；第三组加入20　ml蒸馏水，加热后定容至10　ml。结果一组刚开始加热时海藻酸钠结成块状，不宜搅拌难以准确定容；最好的是二组，海藻酸钠完全溶解时烧杯中的溶液刚好接近10　ml，几乎不用定容；三组加的蒸馏水有些多，溶液多余10　ml，经过教师指导后学生延长了加热时间，使水分多蒸发一些，最终溶液体积接近10　ml。（3）加热搅拌时动作要轻一些，搅拌幅度要小一些，避免将海藻酸钠粘到烧杯壁上。

3.避免凝胶珠内含有气泡

用海藻酸钠和酵母菌的混合液滴凝胶珠时，混合液中很容易因搅拌而产生气泡，这些气泡会随着混合液进入凝胶珠内。含有气泡的凝胶珠发酵时会因为气泡膨胀而破裂，影响实验结果。为避免凝胶珠中含气泡，我们选用5　ml的注射器（注射器体积不要过大），在用注射器吸一定量的混合液后可用手指轻弹注射器排气，直至注射器内的混合液中看不到明显的气泡再滴凝胶珠。

4.实验的时间安排

本实验分为两个阶段，制备固定化酵母细胞和用固定化酵母细胞发酵。我们只安排了一课时做这个实验。制备固定化酵母细胞的过程可用一节课的时间完成，最后获得制备好的凝胶珠，但用酵母细胞发酵的过程比较长我们安排在课后完成。因此，实验课前我们要求学生准备两个干净的瓶子。实验课结束时一个瓶子里装入50　mlCaCl2溶液，可将制作好的凝胶珠装入其中浸泡30分钟，以保证凝胶珠形态的稳定。另一个瓶子里装入葡萄糖溶液或麦芽汁，可在课后进行发酵实验，观察是否有气泡产生，是否有酒味。

三、实验结果分析

实验完成后，学生制作的凝胶珠形态各异，教师可以引导学生分析原因同时强调实验中的注意事项：如有的学生制作的凝胶珠有拖尾现象，是因为海藻酸钠溶液浓度较高或滴凝胶珠时注射器离CaCl2液面太近；有的学生制作的凝胶珠很小，颜色也比较浅，这样的凝胶珠在后期发酵中产生的气泡比较少，也没有明显的酒味，可能是包埋的酵母菌较少或海藻酸钠浓度较小造成的；有的学生制作的凝胶珠较大，这样的凝胶珠在后期发酵时往往会破裂，就像裂开的皮球一样呈两瓣状，这是因为凝胶珠中含有气泡。

酵母细胞固定化是一个操作性较强的实验，实验现象很容易观察到，很容易激发学生的学习和探究兴趣，使学生体会生物技术与生活生产的密切联系。但实验过程有一定难度，容易出现操作误差而影响实验结果，又会使学生产生挫败感。因此，教师在实验课上要注意观察学生的操作，及时地发现学生的误差，在课堂上生成对照，帮助学生更好地理解实验原理和操作方法，减少误差产生。

参考文献：

李海波，杨瑞崧，李培军，等.聚乙烯醇-海藻酸钠固定　Microbacterium　sp.S2-4的微环境分析.生态学杂志，2007，26（1）.

（作者单位　江苏省徐州市第一中学）