固定化細(xì)胞可以提高細(xì)胞在反應(yīng)液中的集中度便于細(xì)胞與反應(yīng)液的分離，并有效阻止惡劣條件如pH、溫度、有毒物質(zhì)對(duì)細(xì)胞的侵害，對(duì)催化細(xì)胞起到保護(hù)的作用。盡管如此，傳統(tǒng)固定化方法的固定化介質(zhì)提供的狹小空間和相對(duì)較差的傳質(zhì)和擴(kuò)散性能阻礙了細(xì)胞的生長(zhǎng)，且存在細(xì)胞泄露的缺陷。為了克服傳統(tǒng)固定化方法的缺陷，本文將微生物組織工程支架引入到固定化催化方面來。分別采用聚乙烯醇、海藻酸鈣作為支架材料，啤酒酵母為種子細(xì)胞，用聚乙烯醇/有機(jī)蒙脫石納米復(fù)合凝膠分別對(duì)兩種支架進(jìn)行包衣，制備兩種不同的微生物組織工程支架。分別考察并比較兩種支架的特性以及這兩種包衣片的性質(zhì)，同時(shí)利用制備好的微生物組織工程包衣片進(jìn)行簡(jiǎn)單的乙醇催化，考察其儲(chǔ)存穩(wěn)定性及重復(fù)利用能力。 首先，以聚乙烯醇/蒙脫石復(fù)合物為支架材料，制備出直徑為4mm、厚度為2mm的片狀多孔支架。采用鹽浸法制孔，通過調(diào)節(jié)聚乙烯醇、蒙脫石的混合溶液與致孔劑的配比及優(yōu)化，對(duì)模型反復(fù)凍融得孔隙率為71%的三維多孔支架。以海藻酸/蒙脫石復(fù)合物為支架材料，制備出直徑為8mm、厚度為2mm的碟狀多孔支架。采用石蠟微球浸出法，通過調(diào)節(jié)海藻酸鈉、蒙脫石的混合溶液與致孔劑的配比及優(yōu)化。使用氯化鈣的溶液與其進(jìn)行離子交換，經(jīng)干燥、石蠟浸出得孔隙率為93%的三維多孔支架。前者水溶液中無膨脹現(xiàn)象，后者膨脹系數(shù)為1.18.兩種支架操作都較簡(jiǎn)單，對(duì)酵母細(xì)胞毒性小，皆適合用于酵母細(xì)胞培養(yǎng)。對(duì)兩種支架進(jìn)行擴(kuò)散分析，皆得到較好效果。 其次，以兩種三維支架作為載體，用以接種啤酒酵母細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，以聚乙烯醇/有機(jī)蒙脫石納米復(fù)合凝膠對(duì)生長(zhǎng)了細(xì)胞的三維支架進(jìn)行包衣，，并經(jīng)過硼酸交聯(lián)和硫酸鈉硬化，得到微生物組織工程包衣片�？疾靸煞N支架的細(xì)胞載量、包衣效果，以及作為生物催化劑在不同pH和溫度下兩種包衣片細(xì)胞醇脫氫酶(alcohol dehydrogenase, ADH)的活性影響、凝膠包衣片細(xì)胞的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，聚乙烯醇支架細(xì)胞載量為32mg cell d.w. cm~(-3)gel，海藻酸支架細(xì)胞載量為45mgcell d.w. cm~(-3)gel。兩種支架的包衣厚度為200~300μ m，無細(xì)胞泄露現(xiàn)象。無論是pH還是溫度，相對(duì)于游離細(xì)胞包衣片內(nèi)細(xì)胞的耐受能力都得到明顯提高。在4℃儲(chǔ)藏一個(gè)月后，包衣片內(nèi)細(xì)胞的ADH酶的活性還保留了其最初活性的75.4%。 最后，以PVA/MMT微生物組織工程包衣片作為生物催化劑用來生物催化生產(chǎn)乙醇。對(duì)每次催化后的支架進(jìn)行再培養(yǎng)，考察其重復(fù)使用性能。每次進(jìn)行催化后ADH酶的活性都能很快恢復(fù)，范圍在98%~101%之間。



本文編號(hào)：2114860