细胞固定化技术的发展历程和主要应用
固定化细胞技术概要
二、固定化细胞载体
无机载体：如多孔玻璃、氧化铝、活性炭、石英砂、硅胶、硅藻土、多孔陶 瓷、高岭土、沸石等。 多糖类： 如纤维素、交联葡萄糖、DEAE-纤维素、几丁质、鹿 角菜胶和琼脂等。
（研究重点）
常 用 载 体
有机载体：
如胶原-纤维蛋白、胶朊和明胶等。 蛋白质类： 水凝胶：如聚丙烯酰胺。 如醋酸纤维素、聚氯乙烯和聚丙烯腈共聚物等。 空心纤维： 酚醛树脂类和微生物丸等
国内外没有关于固定化细胞方法的统一分类标准，但总体上可分为吸 附法、包埋法、共价结合法、交联法四大类。
1、吸附法
吸附法是利用微生物和载体之间形成静电、粘附力和表面张力等作用 将微生物细胞吸附，使细胞固定在载体表面和内部形成生物膜的方法。吸 附法又分为物理吸附法和离子吸附法2种。吸附法操作简单、载体可以反 复利用、对细胞活性影响小，但固定的微生物细胞数量有限且易脱落。
固定化细胞技术
目
录
一 二
三 四
固定化细胞技术概述
固定化细胞载体 固定化细胞的制备方法 固定化细胞的反应特性
一、固定化细胞技术概述 固定化细胞是指固定在水不溶性载体上，在一定的空间范围进行生 命活动的细胞。它是用于获得细胞的酶和代谢产物的一种方法，起源于 20世纪70年代，是在固定化酶的基础上发展起来的新技术。由于固定 化细胞能进行正常的生长、繁殖和新陈代谢，所以又称固定化活细胞或
（5）在反应器内长时间运转过程中，固定化系统具有良好的机械稳定性 和化学稳定性； （6）用于制备固定化细胞的载体对细胞来说是惰性的，不损伤细胞； （7）固定化系统使底物、产物和其他代谢产物能够自由扩散，因为产物 和其他代谢产物常常能抑制细胞的酶反应，更需要能够尽快扩散，以消 除抑制作用； （8）单位体积的固定化系统拥有尽可能多的细胞，以更好地起到生物催 化作用。
《酶工程》课后知识题目解析
《酶工程》课后知识题目解析第一章酶工程基础1.名词解释：酶工程、比活力、酶活力、酶活国际单位、酶反应动力学①酶工程：由酶学与化学工程技术、基因工程技术、微生物学技术相结合而产生的一门新技术，是工业上有目的地设计一定的反应器和反应条件，利用酶的催化功能，在常温常压下催化化学反应，生产人类所需产品或服务于其它目的地一门应用技术。
②比活力：指在特定条件下，单位质量的蛋白质或RNA所拥有的酶活力单位数。
③酶活力：也称为酶活性，是指酶催化某一化学反应的能力。
其大小可用在一定条件下，酶催化某一化学反应的速度来表示，酶催化反应速度愈大，酶活力愈高。
④酶活国际单位: 1961年国际酶学会议规定：在特定条件(25℃，其它为最适条件)下，每分钟内能转化1μmol底物或催化1μmol产物形成所需要的酶量为1个酶活力单位，即为国际单位（IU）。
⑤酶反应动力学:指主要研究酶反应速度规律及各种因素对酶反应速度影响的科学。
2.说说酶的研究简史酶的研究简史如下：(1)不清楚的应用：酿酒、造酱、制饴、治病等。
(2)酶学的产生：1777年，意大利物理学家 Spallanzani 的山鹰实验；1822年，美国外科医生Beaumont 研究食物在胃里的消化；19世纪30年代，德国科学家施旺获得胃蛋白酶。
1684年，比利时医生Helment提出ferment—引起酿酒过程中物质变化的因素（酵素）；1833年，法国化学家Payen和Person用酒精处理麦芽抽提液，得到淀粉酶；1878年，德国科学家K?hne提出enzyme—从活生物体中分离得到的酶，意思是“在酵母中”（希腊文）。
(3)酶学的迅速发展（理论研究）：1926年,美国康乃尔大学的”独臂学者”萨姆纳博士从刀豆中提取出脲酶结晶，并证明具有蛋白质的性质;1930年，美国的生物化学家Northrop分离得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶结晶，确立了酶的化学本质。
3.说说酶工程的发展概况I.酶工程发展如下：①1894年，日本的高峰让吉用米曲霉制备淀粉酶，酶技术走向商业化：②1908年，德国的Rohm用动物胰脏制得胰蛋白酶，皮革软化及洗涤；③1911年，Wallerstein从木瓜中获得木瓜蛋白酶，用于啤酒的澄清；④1949年，用微生物液体深层培养法进行－淀粉酶的发酵生产，揭开了近代酶工业的序幕；⑤1960年，法国科学家Jacob和Monod 提出的操纵子学说，阐明了酶生物合成的调节机制，通过酶的诱导和解除阻遏，可显著提高酶的产量；⑥1971年各国科学家开始使用“酶工程”这一名词。
固定化酶的研究进展和应用前景
固定化酶的研究进展和应用前景固定化酶是指将酶固定在固体载体上，并保持其生物活性的一种技术。
它有许多优点，如可重复使用、稳定性高、易于回收等，因此成为了生物技术领域一种非常有前途的研究方向。
一、固定化酶的发展历程固定化酶的概念最早可以追溯到20世纪50年代。
第一种固定化酶的载体是硅胶，随后又发展了许多种载体，如凝胶、海藻酸盐、纳米材料、磁性颗粒等。
随着技术的进步，目前已有各种方法来制备纳米载体和比之前更优异的凝胶载体。
同时，各种固定化酶的制备方法也在不断改进，包括共价结合、吸附、交联、包埋等。
二、固定化酶的应用固定化酶的应用范围非常广泛，包括生物催化、食品工业、医药工业、制药工业等。
其中，固定化酶在食品工业中的应用最为广泛。
如生产葡萄糖、果汁、醋等。
固定化酶也可以用于制药工业中的药品合成。
此外，还可以在纳米技术、环境保护、制垃圾处理等领域中找到应用。
三、固定化酶的优势1. 重复使用：固定化酶具有可重复使用的优势，节省了时间和成本，具有广泛应用前景。
2. 稳定性：与游离酶相比，固定化酶具有较高的稳定性和耐受性，并可在极端环境中保持其生物活性。
3. 易于回收：固定化酶可以设计成可在固定化酶中回收，增加了其经济价值。
四、固定化酶仍需解决的问题尽管固定化酶在许多领域中具有潜力，但仍存在一些问题。
1. 优化载体：优化载体并不是一件容易的事情，其选择需要结合具体的酶种和应用需求，存在一定的技术难度。
2. 降低成本：目前固定化酶的生产成本仍比较高，限制了其在一些领域中的推广。
3. 稳定性问题：目前许多固定化酶在长时间的储存或使用过程中还会出现酶失活的情况，这需要更好的研究与解决。
综合而言，固定化酶的广泛应用前景与其固有的优势是显而易见的。
在未来，我们需要持续关注固定化酶领域的研究与发展，加快技术优化和成本降低，更好地服务于人类的需求。
《酬乐天扬州初逢席上见赠》带答案
酬乐天扬州初逢席上见赠刘禹锡1、本诗是古代酬赠诗中的佳品，其感情基调是由低沉愤懑到高昂乐观。
2、诗的第一联作者通过“凄凉地”和“弃置身”这些富有感情色彩的字句的渲染，表达出诗人被贬后的愤懑不平之情。
3、这首诗的首联写出了诗人怎样的遭遇？“凄凉地”、“二十三年”等词可以看出诗人远离京城，身处荒僻之地，长期被弃用的现实。
4、“怀旧空吟闻笛赋，到乡翻似烂柯人”一联抒发了作者怎样的思想感情？运用典故抒情，委婉含蓄地表达了作者对亲朋好友的无限思念和对物是人非的感慨。
5、诗的第二联中借用两个典故，表达了诗人怎样的思想感情？（1）闻笛赋：怀念故友。
（2）烂柯人：对岁月流逝、人事变迁的感叹。
6、①描述“沉舟侧畔千帆过，病树前头万木春”一句所展现的画面。
并说说该诗句揭示的自然规律（蕴含的生活哲理）？大江之上，沉舟之侧，千帆竞发；自然中，枯树前头，万木争春，一片春色。
这两句诗作者借用自然景物的变化蕴含着深刻的哲理，暗示社会总是向前发展的，新事物必将战胜旧事物，，未来肯定会比现在好，揭示了新陈代谢的自然规律。
②“沉舟侧畔千帆过，病树前头万木春”历来受到人们的赞赏，你怎样理解这两句诗？（1）大江之上，沉舟之侧，千帆竞发；自然中，枯树前头，万木争春，一片春色。
“沉舟”“病树”是诗人自喻，包含感慨身世，惆怅忧伤之情，但他对未来并不失望，坚信“沉舟侧畔”必然有千帆竞发，“病树前头”终究会万木争春，表现出诗人虽身经危难，但仍保持坚定意志的积极乐观、豁达豪迈的胸襟。
（2）这两句诗作者借用自然景物的变化蕴含着深刻的哲理，暗示社会总是向前发展的，新事物必将战胜旧事物，，未来肯定会比现在好，揭示了新陈代谢的自然规律。
③请任选一个角度赏析“沉舟侧畔千帆过，病树前头万木春”一联。
（1）大江之上，沉舟之侧，千帆竞发；自然中，枯树前头，万木争春，一片春色。
“沉舟”“病树”是诗人自喻，包含感慨身世，惆怅忧伤之情，但他对未来并不失望，坚信“沉舟侧畔”必然有千帆竞发，“病树前头”终究会万木争春，表现出诗人虽身经危难，但仍保持坚定意志的积极乐观、豁达豪迈的胸襟。
酶及细胞固定化技术
酶及细胞固定化技术
酶及细胞固定化技术是一种常见的生物技术，在制药、化工、食品等领域广泛应用。
酶是一种天然催化剂，在一系列生化反应中起到了至关重要的作用。
然而，酶在传统的反应过程中通常难以重复利用，并且容易受到环境因素的影响导致其活性降低。
为了克服这些困难，研究人员发明了酶固定化技术，即将酶固定在固体基质上，从而提高其稳定性和功效。
使用固定化酶，可以在更广泛的工业应用场景中实现更高效、经济的生物转化过程。
固定化技术不仅可以应用于酶，还可以用于固定化细胞。
细胞固定化是将细胞固定在一种固定化基质上，以便在化工过程中重复使用。
固定化细胞繁殖能力更强，可稳定持续的提供所需生产物。
比如，用固定化酵母发酵葡萄汁制成果酒或啤酒。
固定化技术的实现方式有很多种，例如物理吸附、共价键结合、交联等。
其中最常见的方法是交联法，通过交联剂，如谷氨酸或戊二醛，将酶或细胞固定在载体上。
经过固定处理后，酶或细胞的增稳特性明显增强，同时也具有更广泛的适应性。
在化学反应中，固定化酶可用于一系列生产过程，包括生成和破坏多种化学键以及催化合成。
这种方法还可以改善化学反应的选择性和增加产物的纯度。
总之，酶及细胞固定化技术已成为现代生物工程的重要组成部分，它为生产高品质、低成本的化学品、食品、医药品以及可再生能源等提供了新的可能性。
由于固定化技术的成熟和发展，它在未来的研究和应用中将会得到越来越广泛的应用。
聚乙烯醇固定化微生物新方法的研究
聚乙烯醇固定化微生物新方法的研究在当前生物技术领域中，聚乙烯醇（PVA）固定化微生物的研究备受关注。
PVA是一种无毒、生物相容性高的合成聚合物，在生物医学、环境保护和食品工业等领域有着广泛的应用。
而固定化微生物技术是利用载体将微生物细胞固定化在其上，以提高微生物的稳定性和耐受性，从而增强微生物的活性和应用效果。
将PVA与微生物结合固定化有着巨大的应用前景和研究意义。
在近年来的研究中，一种新的PVA固定化微生物方法备受关注，即利用纳米技术制备PVA纳米纤维，将微生物固定化在纳米纤维上。
这一方法不仅拓展了PVA固定化微生物的载体形式，还进一步提高了微生物的固定效果和应用效果。
PVA纳米纤维具有较大的比表面积和良好的生物相容性，可以更好地提供微生物生长和代谢所需的条件，从而提高固定化效果。
固定化微生物的研究对于环境污染的治理、生物药物的生产、农业生产等领域具有重要意义。
采用PVA固定化微生物的新方法，有望为相关领域的技术创新和产品开发提供新的途径和可能性。
这一研究也需要深入探讨PVA固定化微生物在不同条件下的稳定性、活性和反应效果，以便更好地指导相关技术的应用和推广。
总结来说，聚乙烯醇固定化微生物新方法的研究具有重要的理论和应用价值，有望为生物技术领域的发展和产业化应用带来新的突破和进展。
要实现这一目标，需要加强基础研究，深化对PVA固定化微生物新方法的理解，并积极探索其在环境、医药、食品等领域的广泛应用。
在文章撰写中，非常重要的是深度和广度的讨论。
面对这个主题，我们不仅要全面介绍相关技术的发展历程、现状和前景，还需要探讨PVA固定化微生物的原理和机制、固定效果和应用效果等深层次问题。
为了更好地理解这一主题，还可以结合具体的研究案例和应用实例，进行案例分析和总结。
只有在此基础上，我们才能更全面、深刻和灵活地理解聚乙烯醇固定化微生物新方法的研究，并为相关研究和应用提供有价值的参考意见。
在写作过程中，我个人对于这个主题的理解是相当重要的。
固定化细胞技术综述
固定化细胞技术综述及其应用张弘扬1401024103 高娟丽1401024122天津农学院农学与资源环境生物技术（1）班摘要固定化细胞是将动植物或微生物细胞固定于合适的不溶性载体上的一种技术，它既可以提高生产效率和生产能力、延长生产周期，又易于细胞的分离和回收。
在生物、医药、环境保护、食品工业等方面得到了广泛应用。
本文主要介绍了固定化细胞技术的方法，载体的选择与应用，综述了固定化细胞技术在工业、环境中的应用，并对其发展前景进行展望。
关键词细胞固定化固定化方法细胞固定载体生物反应器酒精发酵环境治理固定化技术包括固定化酶技术与固定化细胞技术。
固定化细胞技术起步较晚，在20世70年代后才从固定化酶技术发展而来，它是指通过物理或化学的方法将分散、游离的微生物细胞固定在某一限定空间区域内，以提高微生物细胞的浓度，使其保持较高的生物活性并反复利用的方法。
相对于固定化酶技术，该方法不需把酶从细胞中提取出来，且无需纯化，酶活力损失小。
目前，固定化细胞技术的应用范围涵盖生物学、生化工程、有机化学、合成化学、高分子化学、食品与发酵工业、环境净化、能源生产等多个领域，已经成为生物技术中十分活跃的跨学科研究领域。
本文主要对该技术及其应用进行了简单介绍，并对其发展前景进行展望。
一、生物细胞固定化技术1、细胞固定化的原理及方法固定化技术是使生物催化剂更广泛、更有效应用的一种重要手段，任何一种限制生物催化剂自由流动的技术都可以用于制备固定化生物催化剂。
由于细胞的种类多种多样，大小和特性各不相同，故此细胞固定化的方法有很多种。
Karel 等人将其归纳为表面吸附、多介质包埋、隔离和自凝集4大类；王建龙把目前常用的固定化方法分为吸附法、包埋法、胶联法和截留法；杨文英等介绍了吸附法、包埋法、共价结合法、胶联法、多孔物质包络法、超过滤法、多种固定化方法联用等7种常用方法；成庆利等按有无外加载体将细胞固定化方法分为有载体固定化法和无载体固定化法2种；张磊等按照固定化载体与方式的不同将其分为吸附法、包埋法、共价结合法和胶联法。
固定化微生物技术修复PAHs污染土壤的研究进展
固定化微生物技术修复PAHs污染土 壤的研究进展
基本内容
固定化微生物技术修复多环芳烃（PAHs）污染土壤的研究进展
多环芳烃（PAHs）是一种具有致癌性和基因毒性的有机污染物，在环境中广 泛存在并严重危害人类健康。土壤是PAHs的重要污染源之一，因此，修复PAHs污 染土壤具有重要意义。近年来，固定化微生物技术作为一种新型的污染修复技术， 在PAHs污染土壤修复方面展示了良好的应用前景。本次演示将介绍固定化微生物 技术修复PAHs污染土壤的研究进展。
在过去的几十年里，微生物修复技术得到了广泛。尤其是近年来，随着基因 组学、生物信息学和生物工程学的快速发展，微生物修复技术取得了显著进展。 其中，基因工程、生物传感器、植物修复和微生物联合应用等方面是研究的前沿 和热点。然而，这些技术在应用过程中仍存在一定的问题和局限性。例如，基因 工程菌的稳定性、生物传感器的灵敏度、植物修复的效率以及微生物联合应用的 效果等都需要进一步优化和提升。
研究现状
微生物修复技术按作用方式可分为接种微生物、促进微生物和生物反应器三 大类。接种微生物是通过向污染土壤中添加具有分解污染物能力的微生物，促进 其生长繁殖，从而实现污染物降解。促进微生物则是通过向土壤中添加营养物质， 改善土壤环境，促进土著微生物对污染物的降解。
生物反应器是将污染土壤置于生物反应器中，通过微生物的作用实现污染物 降解，同时对降解产物进行回收和利用。这些方法在重金属、有机物和复合污染 土壤修复方面均取得了显著成果。
酵母细胞的固定化
酵母细胞的固定化什么是酵母细胞的固定化？酵母细胞的固定化是通过某些物理或化学方式将酵母细胞固定在载体上，从而形成固定化酵母细胞。
固定化酵母细胞具有较高的代谢活性和稳定性，适合应用于许多生产和环境保护领域。
固定化酵母细胞可通过吸附、包埋、凝胶化和共价交联等方式实现。
其中，共价交联是一种常见的方法，它使用化学物质使酵母细胞与载体形成共价键，从而增强稳定性和代谢活性。
固定化酵母细胞的应用食品加工酵母细胞是食品加工中广泛使用的微生物。
固定化酵母细胞可被应用于发酵、浸泡和食品增味等过程中，从而提高产品的质量和产量。
饲料添加剂固定化酵母细胞在饲料添加剂中也有广泛应用。
它可以增加畜禽的生长速度、增强抵抗力和改善肠道菌群，从而提高养殖生产效益。
生物医药固定化酵母细胞在生物医药领域中也有广泛应用。
它可以用于生产酵母蛋白、生物柴油、医药中间体等，从而为生产提供更高效的代谢平台。
环境保护固定化酵母细胞对环境压力的响应较强，可以用于处理废水中的有机污染物等。
通过将酵母细胞固定在载体上并将其与废水接触，可以使其代谢这些有机物质并将它们降解。
固定化酵母细胞的优势和劣势优势1.增强代谢活性和稳定性。
2.操作方便，可以重复使用。
3.保护环境和减少废弃物产生。
劣势1.成本较高。
2.可能出现酵母细胞和载体之间的界面问题。
3.缺乏对特定应用的优化。
固定化酵母细胞具有极高的应用价值，在不同领域中都有广泛的应用。
鉴于优势和劣势的影响因素，我们可以尝试优化不同的固定化方法，为实现性价比更高的酵母细胞固定化方案做出有效的基础研究工作。
酶与细胞的固定化
（二）包埋法
原理
– 将酶包埋于格子(Lattice)内，格子的结构可以防止蛋白质 渗出于周围基质中，但是底物仍能渗入格子内与酶相接 触
优缺点
– 优点：酶分子本身不参加水不溶性格子的形成、方法较 为简便、酶分子未受到化学作用、活力较高
– 缺点：不适用于大分子底物
根据使用包埋剂分类
– 聚丙烯酰胺凝胶包埋法、辐射包埋法、卡拉胶包埋法、 大豆蛋白质包埋法、微囊法等
– 利用聚丙烯酰胺凝胶或胶原膜包埋谷氨酸棒杆菌，用分批法或装柱 法连续由葡萄糖合成
L-苹果酸
– 利用聚丙烯酰胺凝胶包埋含有延胡索酸酶的产氨短杆菌
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（五）生产 a-淀粉酶
方法
– 利用聚丙烯酰胺凝胶包埋枯草杆菌
特点
– 凝胶中的细菌在保温过程中仍在生长
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二、固定化技术需要考虑的重要因素
本征速率和动力学参数
– 聚丙烯酰胺凝胶、琼脂凝胶、骨胶原、海藻酸钙 凝胶，K-角叉菜聚糖等
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常用包埋剂的优缺点
K-角叉菜聚糖
– 制法简单，机械强度好，稳定性高，不影响细胞的代谢 活力
– 国内来源困难
海藻酸钙
– 钙离子容易被培养基中的磷酸根离子夺走而使凝胶解体
聚丙烯酰胺凝胶
– 孔径控制容易，机械强度好，富有弹性，细胞的活性高
抗生素
– 利用固定化细胞可以由单一营养物生成杆菌肽， 比传统发酵法（用淀粉-肉汤培养基）优越
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（三）生产酒精和啤酒
酒精
– 传统酒精发酵需要大型发酵罐，不但设备繁杂， 操作困难，而且耗费一部分糖以供酵母生长之用 – 应用固定化细胞进行连续发酵后，酒精发酵时间 由传统方法的36h缩短至3h以下，乙醇生产能力 每小时为20～50g/L，而传统方法仅为2g/L – 细菌固定化的研究也颇为活跃
微生物固定化的发展及在废水处理中的应用
微生物固定化的发展及在废水处理中的应用微生物固定化的发展及在废水处理中的应用随着工业化进程的加快和人口的增加，废水排放问题日益凸显。
传统的废水处理方法通常采用生物处理，但存在着细菌易受环境影响、难以迅速生长等问题。
为了解决这些问题，微生物固定化技术应运而生，被广泛应用于废水处理中。
本文将介绍微生物固定化的发展历程，并探讨其在废水处理中的应用及前景。
微生物固定化，指将微生物细胞牢固地固定在载体上，并形成生物膜来进行废水处理的一种技术。
这种技术最早可以追溯到20世纪70年代。
当时，研究人员发现，将活性污泥固定在固体支持体上，可以增加其抗冲击负荷能力，提高废水处理效果。
之后，许多载体材料被提出并应用于微生物固定化技术中，如海藻、聚酯材料、陶瓷颗粒等。
这些载体材料能够为微生物提供附着和生长的环境，并形成更稳定的生物膜结构。
微生物固定化技术在废水处理中的应用主要体现在以下几个方面。
首先，微生物固定化技术能够提高活性污泥的抗冲击负荷能力。
传统的活性污泥法在处理高浓度废水时往往会出现污泥浮渣和处理效果下降的问题。
而微生物固定化技术可以将微生物牢固地固定在载体上，从而增加其抗冲击负荷能力，有效解决了这一问题。
其次，微生物固定化技术可以提高废水处理的稳定性。
微生物固定化技术可以形成稳定的生物膜结构，使微生物生长环境更加稳定，从而提高处理过程的稳定性。
此外，微生物固定化技术还可以提高废水处理的效率。
微生物固定化技术可以增加微生物的团聚度和密度，提高微生物的附着能力，从而提高废水处理的效率。
近年来，微生物固定化技术在废水处理领域得到了广泛应用。
以A/O（厌氧/好氧）工艺为例，通过将厌氧反硝化微生物和好氧硝化微生物固定在载体上，可以同时实现废水的脱氮和脱磷。
另外，微生物固定化技术还可以用于处理有机废水、重金属废水等特殊废水。
在处理有机废水时，将活性污泥和微生物固定化载体共同应用，可以提高有机物的去除效率。
在处理重金属废水时，选择适合生物吸附的载体材料，可以将重金属污染物吸附并固定在载体上，从而实现重金属废水的处理。
生物工程(综合性应用学科)
专业学校排名
国外院校排名
国内院校排名
1约翰霍普金斯大学[Johns Hopkins University]综合排名：第14名 2佐治亚理工学院[Georgia Institute of Technology]综合排名：第35名 3加利福尼亚大学圣地亚哥分校[University of California–San Diego]综合排名：第38名 4华盛顿大学[University of Washington]综合排名：第42名 5杜克大学[Duke University]综合排名：第8名 6波士顿大学[Boston University]综合排名：第57名 7宾夕法尼亚大学[University of Pennsylvania]综合排名：第5名 8麻省理工学院[Massachusetts Institute of Technology (MIT)]综合排名：第7名 9莱斯大学[Rice University]综合排名：第17名 10华盛顿天主教大学[Case Western Reserve University]综合排名：第41名 11密歇根大学-安娜堡分校[University of Michigan–Ann Arbor]综合排名：第25名
开办院校
浙江省：浙江万里学院、浙江大学、浙江工业大学、浙江科技学院、宁波大学、浙江工商大学、中国计量大 学、浙江中医药大学、浙江科技学院、湖州师范学院、台州学院、嘉兴学院、浙江树人学院
北京：北京航空航天大学、中国农业大学、北京林业大学、北京理工大学、北京化工大学、北京工商大学、 北京联合大学、首都师范大学、北京师范大学、北京工业大学、北京农学院
相对口专业要求更高学历，本科毕业后工作相对难找，为此很多学生进一步深造学习，就业的一般从事层次 较低的技术工作或干脆放弃本专业而转行。
细胞固定化技术及其研究进展
・１ ２・ ２
陕
西
农
业
科
学
胞， 所以交联法的应用受到一定限制， 实际中常与
其他方法 联合 使用 。 渗 透 交联 法 是先 采用 某 种试剂 （ 多为表 面 活 性 剂 ） 理细 胞 ， 处 提高 细胞 的通 透性 ， 进行 交联 再 固定化 ， 以保 证酶 的活性破 坏较小 ， 可 又减小 了传 质阻力 。 这样 既提高 了 固定化 细胞的稳 定 ｌ 又提 生， 高了 固定化细 胞的表 观酶活性 。
种载体之中。 根据载体材料和方法的不同， 包埋法 可分为凝胶包埋法和半透膜包埋法两种 。即将细 胞包埋在 凝胶等 物质 内部 的微孔 中或 由各种高 分 子聚合物制成的小球内。 包埋法操作简单 ， 条件温 和， 对细 胞活性影 响小 ， 作的 固定化 细胞球 强度 制 高， 目前研究最广泛的方法。 是 肖 美燕等［］ １对包埋法固定化技术的特点、 ０ 常
或微生物细胞固定在合适的不溶性载体上的一种 技术 ， 有关这一技术在一些具体应用领域 的研究
综述也有报道［ ］其中杨文英等［还对固定化细 。。 矗 ］ 胞的形态学及生理学特征、 理化环境及生物膜的
动 力 学 等 特 性 作 了 简 要 评 述 。Ｇｕ ｙ— Ａａｎ ｌｉ Ｊｎｅ［综述 了 固定化 对 微生物 细 胞 生理特 性方 ｕ ｔｒ］ 面的影 响 ， 这对 提高微 生物的 生物催化 活性 ， 促进 固定化 微生物 的实际 应用具有 重要意 义 。固定 化
１ 细胞 固定化方法的分类及应用
从理论上讲 ， 任何一种限制细胞 自由流动的 技术 ， 都可以用于细胞的固定化。 前制备固定化 目 细胞 的 方法 有 吸 附法 、 价 结合 法 、 共 交联 法 、 埋 包 法、 絮凝 法 、 多孔 物 质包 络法 、 超过 滤 法 以及 多种 固定化方法的联用等， 中以吸附法和包埋法的 其 应用较 为普遍 。
固定化细胞技术在废水治理中的应用及降解动力学研究进展
工业废水ｌ 理技 术的应用前景。近年来 ， 处 国内外 学者就采用固定化细胞 技术去 除废水中的酚类、 氨 氮等 污染物 进行 了大量研 究 。本文通 过 对 固定
化细胞技 术在 生 化 、 学 工 程 和 环 境工 程 等方 面 化
固定 化细胞 技 术是 ２ ０世纪 ６ 代 由生 物 化 ０年 工 中的 固定 化 酶技术 发 展 出来 的生物 技术 。 固定 化 细胞 技术 与 固定 化 酶 技 术 采 用 相 同 的 固定 方 法， 只是 固定化 细 胞 技 术 直 接 将微 生物 细胞 固定 于 载体上 ， 掉 了对 细胞 内 酶 的提 取 过 程 。这 样 去
用 的载体有 ： 性炭 、 活 硅胶 、 多 Ｌ 陶瓷 、 聚丙 烯酰 胺
收 稿 日鞋 ： ２０ ． ＿ ０１Ｏ ９
的研究和反应器特性 、 材料因素的实验尝试 ， 在应
维普资讯
第 ３卷 算 ｌ Ｊ 始
吴军见等 ： 固定化细胞技 术在照水沿理 ４ 神赢胡 殳串裤动力学研窆进 崖 －
凝 胶 （ Ｃ Ｍ）海 藻 酸钙 、 乙 烯 醇 （Ｖ 等 。 比 ＡＡ 、 聚 Ｐ Ａ）
流 失。
较而 言， Ａ一 硼酸法操作简单 ， 所得到 的固定化
细胞 其 生物活 性 较 高 ， 总体 性 能 更 适合 实 际 应 就
用。
３ 应用 固定化 细胞技 术对 废水世 理
研 究
３ １ 固定化 细胞 降解 工 业废水 ． 工业 废水 种类 繁 多 ， 成分 复 杂 ， 固定化 细胞 尊 术往往 针 对废 水 中一 种 主要 污染 物 ， 化高 效 降 驯
关 键 词 ： 固定化细胞 ； 废 处理 ； 生物 降解 ； 动力学 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： ｌ。 ０ ３ （０ ２０ — ２ ０ ０ ４ ９ ５２０ ）１ ００ ６ 来自国分类 号 ： 田 ８９ １
酶工程 第六章酶与细胞固定化 第四节 原生质体固定化
第四节 原生质体固定化
3.生物碱的生产 1985年，Kome等人进行固定化麦角菌原生质体生产麦 角碱的研究，虽然产率不高，但显示出较好的操作稳定性， 可连续使用15天。 4.甾体转化 1985年，Linsefors等人用固定化胡萝卜原生质体进 行甾体转化的研究，可以催化毛地黄毒苦进行5β-羟基化 反应，生成杠柳毒苷。 5.木质素降解 1988年，Boettcher等人用固定化白腐真菌原生质体 进行降解木质素的研究，其降解能力比游离细胞显著提高。 从上述例子可见，固定化原生质体技术虽然研究历史 不长，但已在多个领域的研究中显示出其优越性，具有广 阔的应用前景。
第四节 原生质体固定化
2.胞内酶的生产
1986年，华南理工大学生物工程研究所用固定化枯草 杆菌原生质体生产碱性磷酸酶，使原来存在于细胞间质中 的碱性磷酸酶，全部分泌到发酵液中，提高产率36％，可 连续使用37天；用固定化黑曲霉原生质体生产葡萄糖氧化 酶，使细胞内的葡萄糖氧化酶，90％以上分泌到发酵液中； 用固定化谷氨酸棒杆菌原生质体生产谷氨酸脱氢酶，分泌 到发酵液中的谷氨酸脱氢酶占该酶总量的62％。
第四节 原生质体固定化
三、固定化原生质体的应用
固定化原生质体一方面保持了细胞原有的新陈代谢特 性，可以照常产生原来在细胞内生产的各种代谢产物，另 一方面又去除了细胞壁这一扩散屏障，有利于胞内产物不 断地分泌到胞外，这样就可以不经过细胞破碎和提取工艺 而在发酵液中获得所需的发解产物，为胞内物质的工业化 生产开辟了新途径。
固定化原生质体的制备主要包括原生质体的制备和原 生质体固定化两个阶段。
一、原生质体的制备
微生物固定化技术
包埋法
总结词
通过凝胶或聚合物等介质将微生物完全包裹在其中，实现微生物与外界环境的 隔离。
详细描述
包埋法能够保护微生物不受外界环境的影响，提高微生物的存活率和稳定性， 但制备过程较为复杂，成本较高。常用的凝胶材料有琼脂、卡拉胶等。Fra bibliotek交联法
总结词
通过化学反应将微生物细胞相互连接，形成网状结构，再将 其固定在载体上。
。
酶的固定化
利用微生物固定化技术将酶固定在 载体上，提高酶的稳定性和催化效 率，降低生产成本，有助于药物的 合成和生产。
细胞培养
通过固定化微生物细胞，进行大规 模细胞培养和发酵，生产具有生物 活性的物质，如抗生素、疫苗等。
在食品工业中的应用
总结词
微生物固定化技术在食品工业中具有广泛的应用前景，能提高食 品质量和安全性。
和有毒物质的影响。
优化固定化过程
通过优化固定化过程，简化操作步骤 ，降低生产成本，提高固定化微生物 的活性。
拓展应用领域
将微生物固定化技术应用于更广泛的 领域，如污水处理、生物制药等，发 挥其独特的优势和作用。
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微生物固定化技术的应 用实例
在污水处理中的应用
总结词
好氧生物处理
微生物固定化技术在污水处理中发挥 了重要作用，能有效降低污染物含量 ，提高水质。
详细描述
交联法固定后的微生物细胞网络具有较好的稳定性和连通性 ，但交联过程中可能会对微生物活性产生影响。常用的交联 剂有戊二醛、甲醛等。
共价结合法
总结词
通过化学反应将微生物细胞与载体表面进行共价结合，形成稳定的固定化细胞。
详细描述
共价结合法固定化后的微生物细胞不易脱落，稳定性高，但操作过程较为复杂， 成本较高。常用的载体有硅片、玻璃片、聚乙烯膜等。
细胞固定化技术的发展历程和主要应用
细胞固定化技术的发展历程和主要应用早在 1 9世纪初叶，人们发现某些微生物细胞具有一种吸附在固体物质表面的天然倾向和特殊功能，并以这种方式被束缚和固定起来。
从20世纪印年代开始，国际上固定化酶的研究迅速发展起来;到70年代，作为发酵源的微生物菌体本身的固定化，即固定化微生物，也引起了人们极大的关注。
固定化技术是将酶或细胞通过物理或化学方法固定在不溶性或水溶性的膜状、颗粒状、管状的载体上，一般能明显地提高酶对热和酸碱度的稳定性。
固定化技术在连续反应过程中不会流失，可用简单的方法回收再生，可使生产连续化，具有节约能耗、降低成本、简化环保措施等诸多优点，使其在生产中被迅速推广。
固定化细胞在食品工业中的应用目前，世界各国都把固定化细胞研究的成果很快地运用于工业生产过程中，其应用范围远远超出食品加工、轻化工业和制药工业，现已扩展到化学分析、环境保护,能源开发等领域。
一、生产果葡萄糖浆利用微生物的a一淀粉酶和葡萄糖淀粉酶将淀粉水解为葡萄糖，再用葡萄糖异构酶将葡萄糖转变为较蔗糖更甜的果糖。
经提纯、浓缩，即可制得替代蔗糖的新糖源，即含葡萄糖、果糖的果葡糖浆。
1966年日本在工业规模上利用微生物菌体生产果葡糖浆，首次获得成功，并正式投人生产。
1969年又采用菌体热固法制成的固定化细胞，实现了生产的连续化，产量达11万t,1978年产量达到100万t以上。
其制得的固定化异构酶微生物生物反应器半衰期289 d1131。
二、柑桔类果汁的脱苦柠檬苦素类脱苦酶，其最适PH值都偏向碱性，而影响其在柑桔加工中的使用，但可以将产生这些酶的细菌细胞固定化，以用于柑桔果汁的脱苦。
球形节杆菌含有柠檬苦素D一环水解酶和柠檬酸A一环内醋脱氢酶，可将柠檬苦素转化成17一脱氢柠檬酸A一环内醋;球形节杆菌n含有柠檬苦素醇脱氢酶，可将柠檬苦素转化成柠檬苦素醇.2001年，张惟广等研究了用于柑桔汁脱苦的固定化醋酸杆菌细胞的特性，研究表明，固定化细胞脱苦最佳供氧为:摇床转速160r./min，最适声为4.5,最适温度为25℃;而游离细胞脱苦的相应条件分别为160 r/min,州为5.5，最适温度为25℃。
细胞固定化生物处理工艺
细胞固定化生物处理工艺细胞固定化生物处理工艺是一种将活性细胞固定在载体上进行废水处理、废气处理和固体废弃物处理的生物技术方法。
相比于传统的悬浮细胞处理工艺，细胞固定化工艺具有更高的效率、更强的稳定性和更低的操作成本。
本文将介绍细胞固定化的原理、应用领域以及未来的发展方向。
细胞固定化是将活性细胞固定在载体上形成固定化细胞颗粒，然后将其应用于废水处理、废气处理和固体废弃物处理中的一种技术。
固定化细胞在处理过程中，能够利用废物中的有机物进行生长和代谢，从而将有害物质转化为无害物质。
与悬浮细胞处理工艺相比，细胞固定化工艺具有以下优势：1. 提高处理效率：固定化细胞形成的生物颗粒具有较高的细胞浓度和活性，能够更充分地利用废物中的有机物质，从而提高处理效率。
2. 增强稳定性：固定化细胞能够牢固地固定在载体上，不易受外界环境的干扰，具有较强的抗冲击负荷能力和耐受性，能够在复杂的废物环境中长期稳定运行。
3. 减少操作成本：固定化细胞处理工艺不需要频繁更换培养基，减少了操作成本和维护费用。
细胞固定化生物处理工艺在废水处理、废气处理和固体废弃物处理等领域有着广泛的应用。
在废水处理中，细胞固定化工艺可以应用于有机废水的处理、重金属离子的去除以及氮、磷等营养元素的回收。
例如，将固定化细胞应用于生物滤池中，可以有效去除废水中的有机物和氮源，达到水质净化的目的。
在废气处理中，细胞固定化工艺可以应用于有机废气的处理、氨气的去除以及VOCs的降解。
例如，将固定化细胞应用于生物滤床中，可以将废气中的有机物转化为无害的CO2和H2O，减少空气污染。
在固体废弃物处理中，细胞固定化工艺可以应用于有机固体废弃物的降解和转化。
例如，将固定化细胞应用于堆肥过程中，可以加速有机物的降解，提高堆肥效率，同时减少气味和温室气体的排放。
未来，随着生物技术的不断发展，细胞固定化生物处理工艺还将有更广阔的应用前景。
例如，利用基因工程技术改造固定化细胞，可以使其具有更强的降解能力和适应性，从而提高处理效率和稳定性。
固定化细胞技术步骤
固定化细胞技术步骤固定化细胞技术是一种基于化学原理和细胞分子生物学的方法，用于固定和结合细胞到特定的支持材料表面，从而保持细胞的活性和功能，同时可以增强细胞的机械稳定性和生物稳定性。
这种技术被广泛应用在生物制药、生物传感器、酶催化、生物能源等领域。
一般来说，固定化细胞技术步骤可以分为以下几个步骤：1. 选取合适的支持材料支持材料的选择是固定化细胞技术的关键，不同的细胞需要不同的材料来保持它们的适应性和稳定性。
常见的支持材料包括硅胶、琼脂糖、聚丙烯、氨基酸聚合物等。
2. 准备细胞和粘合剂将要固定化的细胞根据实验需求选取合适的培养基和培养条件进行预培养和增殖，同时选取适当的细胞粘合剂。
3. 固定化细胞固定化细胞的方法有多种，包括吸附法、凝胶包埋法、共价交联法、磁性颗粒法等。
其中最常用的是吸附法和凝胶包埋法。
吸附法：将粘合剂涂覆在支持材料表面，然后将细胞悬液滴在表面上，通过静置或轻微震动使细胞与表面粘附结合。
凝胶包埋法：将细胞与粘合剂均匀混合，然后将混合物切成小块，用凝胶包裹后固定在支持材料上。
4. 洗涤和固定化效果检验完成固定化细胞后，需要用适当的缓冲液对固定化物进行一定的洗涤，以去除未结合的细胞或其他杂质。
此外还需要对固定化效果进行检验，根据实验需求选择最合适的检测方法进行。
5. 应用固定化细胞可以用于生产生物制药品、酶催化反应、生物传感器等。
在应用前需要根据实验需要将其激活或重现生物活性。
以上就是固定化细胞技术的常见步骤，不同的固定化细胞方法和实验需求可能会有所不同。
固定化细胞技术后续的研究和应用对推动生物医学、生物工程、农业和环保等领域的发展非常重要。
固定化细胞
酶活力为4 m/L/min。 第二次使用前（培养基，培养一定时间），
酶活力为17.6 m/L/min。
将营养液加入转化反应体系中，从而使转化 和培养同步进行
以固定化节杆菌转化可的松产生氢化可 的松为例：
特点： 吸附过程复杂 酶活性稳定
包埋法
微生物细胞用特定方法包埋在各种载体中
常见载体为：琼脂 海藻酸钙 明胶 聚丙烯酰胺凝胶
琼脂凝胶包埋法
配制一定浓度 （8－10%） 加热 的琼脂
50℃ 冷却 微生物细胞悬浮液
混均
珠状
滴加到 冷甲苯溶液 四氯乙烯溶液
琼脂凝胶包埋法实例 产青霉素酰化酶的大肠杆菌的固定化
第六章 固定化细胞与生物转化
第六章 固定化细胞与生物转化
前面，我们讲过微生物的酶分胞内酶和胞外酶。 当对胞内酶进行固定化时，需要首先把酶从细胞内
抽提出来，这其中就将使用破碎细胞，及分离抽提、 精制的过程，方能制备固定化酶。 在抽提精制酶的过程中，酶活力损失较大。 为了省去分离步骤，从而使酶的损失限制于最小范围 内，直接把酶保存在微生物菌体细胞内，从而制成固 定化细胞，再进行生物转化。
加入不同的营养物（转化介质），转化 率不同。
转化介质 0.5%蛋白胨，0.2%葡萄糖 0.5%蛋白胨 PBS,0.05M pH 7.2
NaCl(水） 0.85%
转化率（％） 94.5 93.5 90.5
83.5
电子接受剂
刃天青 NAD FAD 铁氰酸钾
二相反应系统技术的应用
以不溶性甾体基质的转化为例
由于甾体在水溶液中转化率较低，为了提 高基质的浓度，及转化效率，因此可采 用水－有机溶媒的二相反应系统，最好 采用和水不相溶的有机溶媒和水建立成 二相系统。
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细胞固定化技术的发展历程和主要应用
早在 1 9世纪初叶，人们发现某些微生物细胞具有一种吸附在固体物质表面的天然倾向和特殊功能，并以这种方式被束缚和固定起来。
从20世纪印年代开始，国际上固定化酶的研究迅速发展起来;到70年代，作为发酵源的微生物菌体本身的固定化，即固定化微生物，也引起了人们极大的关注。
固定化技术是将酶或细胞通过物理或化学方法固定在不溶性或水溶性的膜状、颗粒状、管状的载体上，一般能明显地提高酶对热和酸碱度的稳定性。
固定化技术在连续反应过程中不会流失，可用简单的方法回收再生，可使生产连续化，具有节约能耗、降低成本、简化环保措施等诸多优点，使其在生产中被迅速推广。
固定化细胞在食品工业中的应用
目前，世界各国都把固定化细胞研究的成果很快地运用于工业生产过程中，其应用范围远远超出食品加工、轻化工业和制药工业，现已扩展到化学分析、环境保护,能源开发等领域。
一、生产果葡萄糖浆利用微生物的a一淀粉酶和葡萄糖淀粉酶将淀粉水解为葡萄糖，再用葡萄糖异构酶将葡萄糖转变为较蔗糖更甜的果糖。
经提纯、浓缩，即可制得替代蔗糖的新糖源，即含葡萄糖、果糖的果葡糖浆。
1966年日本在工业规模上利用微生物菌体生产果葡糖
浆，首次获得成功，并正式投人生产。
1969年又采用菌
体热固法制成的固定化细胞，实现了生产的连续化，产量
达11万t,1978年产量达到100万t以上。
其制得的固
定化异构酶微生物生物反应器半衰期289 d1131。
二、柑桔类果汁的脱苦柠檬苦素类脱苦酶，其最适PH值都偏向碱性，而影响其在柑桔加工中的使用，但可以将产生这些酶的细菌细胞固定化，以用于柑桔果汁的脱苦。
球形节杆菌含有柠檬苦素D一环水解酶和柠檬酸A一环内醋脱氢酶，可将柠檬苦素转化成17一脱氢柠檬酸A一环内醋;球形节杆菌n含有柠檬苦素醇脱氢酶，可将柠檬苦素转化成柠檬苦素醇.2001年，张惟广等研究了用于柑桔汁脱苦的固定化醋酸杆菌细胞的特性，研究表明，固定化细胞脱苦最佳供氧为:摇床转速160r./min，最适声为4.5,最适温度为25℃;而游离细胞脱苦的相应条件分别为160 r/min,州为5.5，最适温度为25℃。
低浓度NaCl对固定化细胞和游离细胞的脱苦都有强烈的抑制作用;固定化细胞在柠碱浓度达到30 mg/纯后，柠碱降解速度趋于饱和，而游离细胞的柠碱浓度则为35mg/kg，固定化细胞的热稳定性比游离细胞好。
三、酱油生产采用固定化细胞技术生产酱油，生产周期缩短。
酱油风味改善，速酿优质酱油。
Iwasaki等人比较研究了海藻凝胶、圆柱陶瓷和陶瓷颗粒等3种固定化细胞体系在分批发酵过程中的性能。
发现3种固定化细胞的产酸能力大致相同，分别为5.2, 5 .3和 4.8k g/衬·d，高于游离细胞的0.5一1.0 kg/衬"d。
并提出了一种新的酱油生产工艺，将细胞截留在一个搅拌罐反应器与超滤装置相结合的膜生化反应器中〔161。
结果表明，通过膜装置连续移出发酵，产品风味良好，生产效率提高。
在酱油的制作过程中，结合酵母和假丝酵母发酵产生多种重要的风味物质，赋予大豆酱油独特的风味。
北京金狮酿造六厂选用聚乙烯醇作
载体包埋固定鲁氏酵母等菌株，用于低盐固态发酵酱油的后熟技术取得中试成功，经过中试后酵酱油乙醇含量提高7倍，酱油风味有了明显
的提高。
四、酿酒利用固定化酵母进行啤酒生产有很多优点，如发酵刚结束时啤酒的澄清度较好，香气、口感均较游离酵母菌发酵的好，且麦芽汁中糖利用率很高。
目前用来生产啤酒的填充床固定化细胞反应器已完成中试进人工业化生产阶段。
米酒是我国传统的一种特色的低度饮料酒。
陈军、王欢〔181等利用共固定化乳酸菌、根霉和酵母组成的固定化细胞发酵体系进行米酒的连续酿造试验。
结果表明，采用回流淋饭法连续发酵方式，在大米淀粉浓度5%、料液流速5 L/h、发酵温度20℃、回流比达到1/3时，发酵系统流出液具有较为典型的米酒的口感和风味、理化指标达到低度饮料酒标准。
五、其他应用利用固定化流化床生物反应器进行酒精中式生产，其转化率比目前的工业反应器的转化率高，还可利用计算机对发酵进行在线或离线监测侧。
固定化微生物细胞内的多酶系统，可以用来处理工业废水和开发新能源，如分解酚和苯，还原硝酸盐和亚硝酸盐。
固定化细胞生物反应器在医药上生产L一天冬氨酸、丙酸、抗生素、L一苹果酸、淄体激素、酶制剂、谷胧甘肤、产
菌降解壳聚糖、紫杉醇等圈。