第1页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共7页包埋法固定化微生物问题初探韩斌(南开大学环境科学与工程学院环境科学系)指导老师：李莹蔡宝立潘继伦摘要本文概括介绍并比较了固定化技术的几种主要的方法，并对目前笔者正在进行的包埋法固定化试验中的两个方法——海藻酸钠包埋法和PVA—H3BO3包埋法做了一定的介绍和不同方法的比较。最后，简要介绍了固定化细胞的性能的评价以及该种技术的应用和前景。关键字固定化包埋法海藻酸钠PVA—H3BO3载体1、引言固定化微生物技术使用化学或物理手段，将游离细胞或者酶定位于限定的区域，使其保持活性并可反复利用的方法。最初主要用于发酵生产，70年代后期，被利用到水处理领域，近年来则成为各国学者研究的热点。固定化微生物技术克服了生物细胞太小，与水溶液分离较难，易造成二次污染的缺点，保持了效率高、稳定性强、能纯化和保持高效菌种的优点，在废水处理领域有广阔的应用前景。在实际应用过程中，如何固定、何种载体，才能使固定化微生物能较长时间的保持一定的强度和活度，才能降低固定化成本，延长固定微生物的使用寿命，是该技术在污水处理中得到广泛应用的关键。2、常用的固定化方法废水处理中常用微生物固定化方法主要有：包埋法、交联法、载体结合法。2.1包埋法包埋法的原理是将微生物细胞截流在水不溶性的凝胶聚合物孔隙的网络空间中。通过聚合作用或者离子网络形成，或通过沉淀作用，或改变溶剂、温度、pH值使细胞截流。凝胶聚合物的网络可以阻止细胞的泄漏，同时能让基质渗入和产物扩散出来。固定化微生物细胞的实用化对包埋载体的要求包括：（1）固定化过程简单，易于制成各种形状，能在常温常压下固定化；（2）成本低；（3）固定化过程中及固定化后对微生物无害；（4）基质通透性好；（5）固定化细胞密度大；（6）载体内细胞漏出少，外面的细胞难以进入；（7）物理强度和化学稳定性好；（8）抗微生物分解；（9）沉降分离性好。在这些要求中，（1）和（2）涉及固定化细胞制备的成本；（3）~（6）针对固定化细胞的催化活性；而（7）~（9）则是出于对固定化细胞的操作稳定性的考虑。2.2交联法交联法是使用双功能的试剂与酶分子进行分子间的交联固定化方法。由于酶蛋白的功能团参与此反应，所以酶的活性中心构造可能受到影响，而使酶显著失活。此外，交联剂如戊二醛等价格昂贵，限制了其应用。2.3吸附法又称载体结合法，是通过物理吸附、化学或者离子的结合，将微生物固定于非水溶性载体这种方法操作简单，对微生物活力影响小，但所结合的微生物数量有限，反应稳定性和反第2页共7页第1页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共7页复使用性差。主要分为物理吸附法、共价结合法、离子结合法和生物特异性吸附法四种方法。2.4三种固定化方法的比较尽管固定化方法多种多样，但没有一种理想的、普遍适用的方法。交联法突出优点是可以获得很高的细胞密度，但由于缺乏良好的机械强度而不能得到广泛的应用。吸附法的固定操作简单，条件温和，而且载体可以再生；但是细胞与载体之间的结合力较弱，因此操作的稳定性不好。包埋法有较好的综合性能，催化活性保留和存活力都比较高，且包埋在反应工程（包括反应器的设计、操作稳定性等）中应用灵活，因此，包埋法成为整个固定化生物催化剂技术中应用最广泛的固定化方法；但是包埋法的扩散阻力较大，使细胞的催化活性受到限制，且不适用于涉及大分子物质的反应。三种固定化方法总结于下表：表一三种固定化方法的比较性能交联法吸附法包埋法制备的难易结合力活性表面固定化成本存活力适用性稳定性载体的再生空间位阻适中强低适中无小高不能较大易弱高低由适中低能小适中适中适中低有大高不能大3、包埋法固定化微生物的两种方法举例天然高分子多糖类的海藻酸钠，具有固定化成形方便，对微生物毒性小以及固定化密度高等优点，但是其抗微生物分解性能较差，机械强度较低，同时海藻酸钠凝胶再高浓度的磷酸缓冲液的反复冲击下，经过一段时间，颗粒变软、粘连。合成高分子化合物中常用的载体材料是聚乙烯醇（polyvinylalcoh...
