细胞固定化综述及实验报告.doc

[1]固定化细胞是在固定化酶基础上发展起来新技术,即一项利用物理或化学手段将游离微生物(细胞)或酶,定位于限定空间区域,并使其保持活性且能反复利用技术。由于固定化细胞保持了细胞生命活动能力,它不但比游离细胞发酵更具有优越性,而且比固定化酶有更多优点,,而且固定化方法较简单,成本也较低。[2]固定化细胞主要具有6个优点:一是不需要将酶从微生物细胞中提取出来并加以纯化,酶活力损失小、成本低。二是细胞生长停滞时间短,细胞多、反应快,抗污染能力强,可以连续发酵,反复使用,应用成本低。三是酶处于天然细胞环境中,稳定性高。四是使用固定化细胞反应器,可边加入培养基,边培养排出发酵液,能有效地避免反馈抑制与产物消耗。五是适合于进行多酶顺序连续反应。六是易于进行辅助因子再生,因而更适合于需要辅助因子反应,如氧化还原反应、合成反应等。当然,固定化细胞也存在一些缺点,主要表现为:必须保持菌体完整,防止菌体自溶,否则会影响产物纯度;必须抑制细胞内蛋白酶分解作用;由于细胞内有多种酶存在,往往有副产物形成。为防止副产物必须抑制其他酶活力;细胞膜或细胞壁会造成底物渗透与扩散障碍。[2],但也有制成立方块或膜状。用吸附法时,则取决于吸附物质形状。在球形固定凝胶内,细胞分布并不均匀,而是接近于球外表面。有时细胞会在凝胶内小泡中繁殖,直到最后充满整个可利用空间。,因此创造良好细胞载体或基质,选择恰当固定化方法与生物反应器,最佳反应溶液与周围微环境,维持细胞适度生长与繁殖等尤为重要。如果生长繁殖过度,容易使细胞泄漏出来,增加扩散障碍。破坏固定细胞载体或基质。。如丙乙烯醇已经用于降低固定化细胞内水活度,水吸附程度并影响微生物细胞吸附。固定化细胞呼吸生长速度、扩散速率以及代谢作用等。,微生物细胞首先吸引到物体表面,继而分泌出黏性高分子物质,将细胞牢固地黏附在物体表面上。此后,继续由微生物细胞分泌一些化合物,逐渐形成微生物膜。。。。,使细胞与固体水不溶性支持物(或称载体)相结合,使其既不溶于水,又能保持微生物活性。它在固相状态作用于底物,具有离子交换树脂那样特点,有一定机械强度,可用搅拌或装柱形式与底物溶液接触。由于微生物细胞被固定在载体上,使得它们在反应结束后,可反复使用,也可贮存较长时间使微生物活性不变。细胞固定化方法有多种,如吸附法、载体偶联法与包埋法等。工业上常用包埋法固定微生物细胞。本次实验采用包埋法对酵母进行固定。1、包埋法指将微生物细胞均匀地包埋在水不溶性载体紧密结构中,细胞不至漏出而底物与产物可以进入与渗出。细胞与载体不起任何结合反应,细胞处于最佳生理状态。因此,酶稳定性高,活力持久,所以目前对于微生物细胞固定化大多采用包埋法。2、海藻酸钙凝胶固定酵母细胞根据包埋剂特性,可以分为海藻酸钙凝胶包埋法、角叉菜胶包埋法、聚丙烯酰胺凝胶包埋法。本次实验中,我们选用海藻酸钠与氯化钙制成海藻酸钙凝胶来进行酵母细胞固定化。如在海藻酸钠呈溶液状时,将细胞加入混匀,然后在氯化钙中凝固形成海藻酸钙凝胶,凝胶颗粒中微小空格将酵母细胞固定。海藻酸钙凝固颗粒能反复使用,细胞在空格中可以新陈代谢(固定活细胞),也可利用细胞中酶进行酶促反应(固定死细胞)。、果糖、麦芽糖。它们分子内都含有还原性基团(游离醛基或游离酮基),因此叫做还原糖。用斐林试剂能检验生物组织中还原糖存在。斐林试剂由甲液()与乙液()配制而成,二者混合后,立即生成淡蓝色Cu(OH)2沉淀。Cu(OH)2与加入葡萄糖在加热条件下,能够生成砖红色Cu2O沉淀,而葡萄糖本身则氧化成葡萄糖酸。其反应式如下:用斐林试剂鉴定还原糖时,溶液颜色变化过程为:浅蓝色→棕色→砖红色(沉淀)。本实验选用海藻酸钙凝胶固定化酵母细胞,并检测其对葡萄糖消耗效率。(酵母菌)来源1、采用常规土壤微生物分离方法,从果园土壤中筛选出酵母菌