固定化细胞技术及其在食品工业中的应用.docx

固定化细胞技术及其在食品工业中的应用 固定化细胞技术及其在食品工业中的应用 3 吕 微 ,伍 季 ,付有利 (河南省食品质量安全控制工程技术研究中心 ,河南 郑州 450002) 摘 要 :综述了固定化细胞技术的发展概况及其固定化制备 、载体的特性 、固定化的方法 ,并介绍了该技术在食品工业中 的应用 。 关键词 :固定化细胞技术 ;细胞工程 ;食品工业 ;应用 中图分类号 : Q814. 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1001 - 8581 ( 2008) 02 - 0076 - 03 Imm ob il ized C e ll Techn ique s an d The ir A pp l ica t ion s in Food In du stry LU W e i,WU J i3 , FU You - li ( Henan Engineering R esea rch Cen te r of Food Q ua lity and Safety Contro l, Zhengzhou 450002, Ch ina) Abstrac t: The deve lopm enta l h isto ry of immobilized ce ll techn iques, immob ilized p rep arations, charac ter of the ca rrie r and the me thod fo r immob iliza tion of cell were summa rized, and the ir app lication s in food indu stry we re emp hasized in the p ape r. Key words: Immob ilized ce ll techno logy; Cell enginee ring; Food indu stry; App lica tion 反应 。 ( 6)易于进行辅助因子的再生 ,因而更适合于需 要辅助因子的反应 ,如氧化还原反应和合成反应等 。 当然 ,固定化细胞也存在一些缺点 , 主要表现 为 : ( 1)必须保持菌体的完整 ,防止菌体的自溶 ,否则会影响 产物的纯度 。 ( 2)必须抑制细胞内蛋白酶的分解作用 。 ( 3)由于细胞内有多种菌存在 ,往往有副产物形成 。为 早在 19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 60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 。 1 细胞的固定化及其特点 固定化技术是指利用化学或物理手段将游离的细 胞 、微生物或酶 ,定位于限定的空间区域并使其保持活性 和可反复使用的一种基本技术 [ 1 ] 。包括固定化发酵技 术和固定化细胞技术 。利用物理或化学的手段将游离的 细胞定位于限定的空间区域并使其保持活性和可反复使 用的一种技术称之为细胞的固定化 , 该细胞称固定化 细胞 。 1. 1 固定化细胞的优缺点 与固定化酶比较 ,固定化细 胞主要具有以下 6 个优点 : ( 1 ) 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 [ 2 ] 。 ( 2)细胞生长停滞时间短 ,细胞多 、反应快 、抗污染能力 强 ,可以连续发酵和反复使用 ,应用成本低 [ 3 ] 。 ( 3 )酶处 于天然细胞的环境中 ,稳定性高 。 ( 4 ) 使用固定化细胞 反应器 ,可同时进入培养基和培养出发酵液 ,能有效地避 免反馈抑制和产物消耗 。 ( 5 )适合于进行多酶顺序连续 [ 4 ] 防止副产物的产生 ,必须抑制其他酶活力 。 ( 4 ) 细胞 膜或细胞壁会造成底物渗透与扩散的障碍 。 1. 2 固定化细胞的特征 1. 2. 1 形态学特征 固定化细胞多为球形颗粒 ,但也有 制成立方块或膜状的 。用吸附法时 ,则取决于吸附物质 的形状 。人们发现 ,在球形固定凝胶内 ,细胞的分布并不 均匀 ,而是接近于球的外表面 ,有时 ,细胞会在凝胶内的 小空胞中繁殖 ,直到最后充满整个可利用的空间 [ 5 ]