包埋法固定化细胞技术的研究进展

了 01 珠体的结构与直径对酶活的影响，发现珠体的直径越小， &8 的硼酸， 包埋菌量为 +8 G 58 时 K’1 凝胶机械强度大， 产酶 酶活越高，直径为 %> "22 的珠体细胞酶活是 "22 的珠体细胞 的 !+ 倍，可能是因为珠体越小，有利于珠内珠外之间营养交 酶活最高。 换。 研究还发现， 当所用氯化钙浓度为 !"8 时， 9(?@<= A;33;3( . B / 等利用 01 固定 5&6(*(**#+ (&64 细胞进行苹果汁中的 丙—乳酸发酵， 所使用的 01 浓度为 $> !8 ， 获 C=C)$ 浓度为 &8 ， 结果发现苹果酸的消耗与游离 得的珠粒直径为 $> #22 的珠粒， 的细胞相似， 但乙醇浓度却提高了。王克明 . D / 以 01 为载体包埋 固定紫色红曲霉 6 7(62+*#+ ,#’,#’&#+ 7 发酵生产红曲色素， 研究 最佳发酵条件，发现细胞接入量为 $%8 ，01 浓度为 +8 ，C=C)$ 浓度为 +8 时， 效果较佳。而陈九武
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该法不仅制作工艺简单， 而且机械强度较好，酶活保留率较高， 微生物无毒、 价格低廉等优点。近年来获得较广泛的应用。 等用
K’1 固定枯草杆菌用于生产 = 4 淀粉酶发现使用 !%8 的 K’1， 在制备珠 能力高。由于 K’1 凝胶颗粒具有非常强的附聚倾向， 体时比较困难，吕晓猛
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!综述
Y34@983. [ J5 N;7=3.76^ Q _5 N7;;9.8 ‘ U 1/ 3=E5 O9;<7D .3/79. 9: 09/ ]3/14 3.A 1/03.9= /9 69./49= 298/034C18/ A163? 9: 2136018 3.A .16/347.18E V=3./ [7813815 !(()5 #! ’ !$ * X !,%" & !,%(E R !% S V1878 a5 U3B41 Y5 Y347.3.8^? WJPE -.AB6/79. 9: 607==7.@ /9=143.61 7. ;3.@9 <? /1;2143/B41 69.A7/79.7.@5 013/5 =9] b$ 3.A 1/03.9= C329B48E J6/3 T94/5 !(()5 ,,"X K$( & K+,E
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பைடு நூலகம்
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!> $ !> $> ! 聚乙烯醇 6 K’1 7 包埋法 方法 将一定量的菌悬液与 K’1 混匀，倒平板，加入饱和硼酸溶 液， 置冰箱内静置过夜。用手术刀切成小块状， 用无菌水洗净备 用。 !> $> $ 研究与发展 由于 K’1 具有高强度、 化学稳定、 强抗微生物分解性能、 对 陈九武 . 5 / 等用 K’1 固定细胞比较发现 K’1 的浓度为 !$8 时固定化细胞相对活性及细胞增殖情况较好。刘智敏
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等用 01 固定柴胡细胞， 王克明
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用
都取得一定成功。 01 固定混合多菌种， 在固定化过程中，细胞包埋量、海藻酸钠浓度、小珠的直 径大小对固定化细胞的作用影响较大。曾胤新 . + / 将 "2) 克鲁维 酵母 3 4 5" 6 !"#$%&’()$*&+ +,- ’ . /0 7 细胞加到 $%2) $8 的 01 中， 再滴入到 +8 的氯化钙溶液中， 得到 $22 左右的小珠， 发现 但经多次发酵后， 凝胶小珠体积膨大， 颜色由白转为透明， 机械 强度明显降低， 部分凝胶发生融化现象。 研究 9 :;<;33= 等利用 01 包埋 !"#$%&’()$*&+ 12*34+ 细胞，
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三种 解吡啶， 喹啉， 异喹啉， 结果表明， 经固定化细胞处理 5I 后， 有机物的去除率均达 #%8 以上。取得较好效果。桥本奖 . $& / 等人 在 K’1—硼酸法固定化过程中引入海绵状多孔性载体，减少了 微生物活性损失。角立野夫 . $+ / 等则在 K’1—硼酸聚合反应过程 中引入丙烯酰胺聚合反应， 使之在 K’1 凝胶颗粒内部及表面形 成聚丙烯酰胺网状结构，有效的改善了 K’1 凝胶的水溶膨胀 性。 MN( 4 <I;?J CI;? . $" / 等在 K’1 与硼酸交联后与磷酸进行酯 化以固定凝胶球。 !> & !> &> ! 聚丙烯酰胺包埋法 方法 先配制一定浓度的丙烯酰胺和甲叉双丙稀酰胺 6 :O0 7 的溶 液， 与一定浓度的细胞悬浮液混合均匀， 然后加入一定量的过硫 混合后让其静置聚合， 将 酸铵 6 1K0 7 和四甲基乙二胺 6 PQ9QR 7 ， 凝胶块用手术刀切块， 获得所需形状的固定化细胞胶粒。 !> &> $ 研究与发展 用聚丙烯酰胺凝胶制备的固定化细胞机械强度高，可通过
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， 增
等以 K’1—无纺布混合载体包埋固定化优势菌种用于降
加其比重，减少发酵过程中凝胶珠上浮、崩溃，增强 01 凝胶珠 的机械强度和稳定性。翁庆北 . !" / 采用价廉的麸皮和 1)$ H& 为添 加剂， 制备固定化细胞， 取得较好效果， 发现固定化酵母细胞发 酵 +5I 后， 产酒率较游离细胞高 5> D$8 。吕晓猛
07细胞加到28的01中再滴入到8的氯化钙溶液中得到22左右的小珠发现该法不仅制作工艺简单而且机械强度较好酶活保留率较高但经多次发酵后凝胶小珠体积膨大颜色由白转为透明机械强度明显降低部分凝胶发生融化现象
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等采用 01 固定产酯酵母
细胞， 比较不同的 01 浓度在 %> $2() E FC=C)$ 溶液中固定化成球 情况，发现适宜的载体浓度为 !> "8 G &%8 ，并且当 01 浓度 为 $> "8 时，细胞增殖良好，产酯活性也最高。 由于 01 包埋固 不利于固定化细胞 定化细胞， 凝胶珠机械强度和稳定性较差 ，
向前发展， 并不断完善。如今已涉及到酶固定化， 细胞 ’ 微生物， 和条件， 以保持细胞的酶催化活性。
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’ !()# & * ， 作者简介： 肖美燕， 女， 在读硕士研究生， 研究方向： 微生物细胞固定化技术研究。
!综述
草芽孢杆菌细胞， 结果表明固定化细胞在发酵产酶十次后， 酶活 都在 $"%- 左右。郝建平
.5 /
等通过加入 01 的方法来降低制备
研究结果表明， 在 K’1 浓度为 !$> "8 ， K’1 珠体的难度， 01 为 !> $"8 ，所用的氯化钙的浓度为 +8 ，固定 + G 5I 后，制备的 K’1 珠体效果较好。李峰
. !5 /
等也采用添加 $8 的 01 来包埋细
氯化钙的浓度为 $8 ， 获得的小珠 胞， 所用的 K’1 浓度为 !%8 ， 直径为 &22，包埋固定的小珠具有较高的细菌活性，较好的强 度及传质性能。钟娅玲 . !# / 对 01 的添加量对 K’1 珠体的影响进 行研究，发现随着 01 添加量的增加，载体孔容增加，比表面积 可 增大， 但其载体机械强度大幅度下降， 但当 01 浓度为 !8 时， 在保证载体在长期耐机械搅拌的同时增加载体表面积，增加孔 容， 改善传质效果。由于 01 不适宜含有磷酸盐缓冲液的反应体 系， 为此， 童群义 . $% / 等采用 K’1 4 卡拉胶混合载体进行实验， 研 卡拉胶浓度为 %> "8 ， 成型剂的 LA 究发现在 K’1 浓度为 !%8 ， 值为 B> + ， 包埋菌体量为 %> "J E J， 固定时间为 &BI 时， 固定化细 胞具有较好的机械强度和较高的酶活力。陈敏 . $! / 用 K’1 加少 量的活性炭进行固定化研究，发现有助于颗粒成型，改善通透 性，增加固定化颗粒的孔隙，达到吸附和包埋的双重效果。黄 霞
.+ /
的多次回收利用，有人将制备好的 01 胶珠用聚乙燃亚胺 4 戊 凝胶小珠机械强度大大增强， 反应过程中不再有融 二醛处理 . # / ， 化现象发生， 但酶活性也急剧下降。王鲁燕 . !% / 则用 %> %"8 的戊 发现效果较佳。有些人则向 二醛处理由 "8 的 01 固定的细胞， 珠内加入添加剂， 如黄豆粉， 几丁质， 脂肪酸麦角醇等
" 条件温和，可选用不同的聚合物载体，不同的包埋系统 稳定性好。 # 细胞不易渗漏， $ 有较高的细胞容量，聚合体中的细胞含量可达 "%L M )%L 。 包埋方法与研究 海藻酸钠 ’ NJ * 包埋法 方法 将菌悬 液加入海藻酸钠溶液中充分混匀， 然后用注射器将 其滴入一定浓度的 O3O=$ 溶液中， 得到白色小珠， 将小珠浸泡在 滤出小珠， 洗净备用。 O3O=$ 中于冰箱内过夜， !I !I $ 研究与发展 目前， 由于 NJ 凝胶机械强度较好， 内部成多孔结构， 对生 物的毒性较小， 其应用比较广泛。 P Q3;B.3 R ! S 等利用 NJ 固定枯
包埋法固定化细胞技术的研究进展
肖美燕， 徐尔尼， 陈志文 ’ 南昌大学生命科学与食品工程学院， 南昌 ++%%,) *
摘
要： 本文对包埋法固定化技术的特点， 常用的包埋剂海藻酸钠、 聚乙烯醇、 聚丙烯酰胺、 明胶、 卡拉胶的包埋方法、
改性研究及其研究与发展进行了综述， 并对固定化细胞成型机械类型和固定化技术的应用前景进行了简要论述。 关键词： 包埋法； 海藻酸钠； 聚乙烯醇； 聚丙烯酰胺； 明胶； 卡拉胶； 成型机械
!"#$%&’$( -. /01 232145 /01 603436/1478/768 9: 7;;9<7=7>3/79. <? 1./43227.@ 3@1./8 341 7./49AB61A5 /01 ;1/09A8 3.A A1C1=92;1./8 9: 7;;9<7=7>3/79. <? 8B60 63447148 38 89A7B; 3@7.3/1、 29=?C7.?= 3=6909=、 29=?D 364?=3;A @1=、@1=3/7. 3.A 63443@11.7. 341 8B;;347>1AE F01 :94;7.@ ;3607.14? 63/1@94718 3.A 322=763/79. :941@49B.A 9: /01 7;;9<7=7>1A 61== /160.9=9@? 341 3=89 7.6=BA1A 7. /078 34/76=1E )*+ ,-%.#( 1./43227.@ ;1/09AG 89A7B; 3@7.3/1G 29=?C7.?= 3=6909=G 29=?364?=3;7A @1=G @1=3/7.G 634D 43@11.7.G :94;7.@ ;3607.14?
中图分类号： H(+(I () 文献标识码： J 文章编号： !%%$ & KK+% ’ $%%+ * %, & %!"# & %,
自从固定化技术问世以来，固定化技术正在以空前的速度 动物， 植物 * 固定化， 原生质体固定化， 其固定方法也是多种多 样， 包括吸附法、 包埋法、 结合法、 交联法以及后来出现的无载 体固定法等。但是目前研究较多的是包埋法固定化技术，且其 应用也比较成熟。 包埋法是将酶或细胞包埋在多孔载体内部而制成固定化 酶或细胞的方法。根据载体材料和方法的不同，分为凝胶包埋 法和半透膜包埋法。凝胶包埋法是将细胞包埋在各种凝胶内部 的微孔中而使细胞固定的方法。半透膜包埋法是将细胞包埋在 由各种高分子聚合物制成的小球内而使细胞固定的方法。目前 工业应用上以凝胶包埋法固定细胞最为广泛，主要是它具有以 下特点： ! 方法简便，将细胞与单体或聚合物一起聚凝，细胞被包 埋在形成的聚合物之中。 收稿日期： $%%$ & !% & $! ! !I !