固定化細(xì)胞的原理及固定化酶應(yīng)用介紹

細(xì)胞的種類(lèi)多種多樣，大小和特性個(gè)不相同，故此細(xì)胞固定化的方法有很多種。歸結(jié)起來(lái)，主要可以分為吸附法和包埋法兩大類(lèi)。

吸附法

利用各種吸附劑，將細(xì)胞吸附在其表面而使細(xì)胞固定的方法稱(chēng)為吸附法。

用于細(xì)胞固定化的吸附劑主要有硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料、金屬絲網(wǎng)、微載體、和中空纖維等。

酵母細(xì)胞帶有負(fù)電荷，在pH3~5的條件下能夠吸附在多孔陶瓷、多孔塑料等載體的表面，制成固定化細(xì)胞，用于酒精和啤酒等的發(fā)酵生產(chǎn)；在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)使用的活性污泥中含有各種各樣的微生物，這些微生物可以沉積吸附在硅藻土、多孔玻璃、多孔陶瓷、多空塑料等載體的表面，用于各種有機(jī)廢水的處理，降低廢水中的化學(xué)需氧量（COD)和生化需氧量（BOD）；各種霉菌會(huì)長(zhǎng)出菌絲體，這些菌絲體可以吸附纏繞在多空塑料、金屬絲網(wǎng)等載體上用于生產(chǎn)有機(jī)酸和酶等；植物細(xì)胞可吸附在中空纖維外壁，用于生產(chǎn)色素、香精、藥物和酶等次級(jí)代謝產(chǎn)物；動(dòng)物細(xì)胞大多屬于貼壁細(xì)胞，必需依附在固體表面才能正常生長(zhǎng)，故可吸附在容器壁、微載體、中空纖維外壁等載體上，制成固定化細(xì)胞，用于各種蛋白質(zhì)的生產(chǎn)。

包埋法

將細(xì)胞包埋在多空載體內(nèi)部而制成固定化細(xì)胞的方法稱(chēng)為包埋法。包埋法可分為凝膠包埋法和半透膜包埋法。凝膠包埋法是應(yīng)用最廣泛的細(xì)胞固定方法。

固定化酶及應(yīng)用

1．由于酶的分離與提純有許多技術(shù)性難題，造成酶制劑來(lái)源有限、成本高、不利于大規(guī)模使用。因此，酶在大規(guī)模生產(chǎn)中，使酶能反復(fù)使用，是很有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的課題。固定化酶的使用，推動(dòng)了酶在生產(chǎn)上的應(yīng)用。固定化酶，就是將酶分子結(jié)合在特定的支持物上且不影響酶的功能。用于固定酶的底物有瓊脂糖、丙烯酰胺、藻酸鈉等。固定化酶技術(shù)的應(yīng)用，一是可循環(huán)反復(fù)使用酶制劑。據(jù)報(bào)道，在某些情況下可使用上千次，極大地降低生產(chǎn)成本。二是在生產(chǎn)中，可通過(guò)離心法或過(guò)濾法把酶與反應(yīng)液相互分開(kāi)，在大規(guī)模的生產(chǎn)中所需工藝設(shè)備比較簡(jiǎn)單易行。三是穩(wěn)定性能好等。

2．采用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)L-氨基酸。1969年日本利用固定化氨基酰酶，由乙?；?DL-氨基酸連續(xù)生產(chǎn)L-氨基酸獲得成功，是世界上固定化酶大規(guī)模應(yīng)用的首例。1974年以來(lái)，已能將米曲霉的氨基酰化酶固ㄔ贒EAE-Sephadex上生產(chǎn)出L-蛋氨酸、L-苯丙氨酸等。工業(yè)成本降低約40％，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等等。

3．采用固定化酶生產(chǎn)高果糖漿。用α-淀粉酶將玉米粉水解生成寡糖，再用葡萄糖淀粉酶處理產(chǎn)生95％～97％葡萄糖。由于葡萄糖的甜度比蔗糖低得多，所以利用葡萄糖異構(gòu)酶將葡萄糖異構(gòu)化轉(zhuǎn)變成果糖，就可以解決這一問(wèn)題?，F(xiàn)通過(guò)α-淀粉酶、糖化酶和固定化葡萄糖異構(gòu)酶，將玉米粉轉(zhuǎn)化成含葡萄糖50％、果糖42％、其它糖8％的反應(yīng)物，稱(chēng)為高果糖漿或果葡糖漿。它雖然是一種混合物，但甜度與蔗糖相當(dāng)，比葡萄糖高出許多。因此，在飲料、食品生產(chǎn)中大量應(yīng)用。現(xiàn)在，一些發(fā)達(dá)國(guó)家高果糖漿的年產(chǎn)量已達(dá)幾百萬(wàn)噸，高果糖漿在許多飲料的制造中已經(jīng)逐漸代替了蔗糖。