固定化细胞生物反应器的应用及研究进展(2)

4642抗生素在流化床反应器中用固定化的镰刀菌孢子转化青霉素7为8#氨基青霉素烷酸（8#9:9）

，结果表明固定化镰刀菌孢子催化底物转化的收率较高，其生产能力与游离孢子的相当［";］。464"氨基酸用二根柱反应器生产异亮氨酸，

其产量可达64<=／>，发酵液在柱中滞留时间为2;%

，能稳定工作5;)以上［"2］

。4645酶制剂将黑曲酶菌固定于硅藻土和高分

子泡沫中，置泡罩塔固定化反应器中生产酶制剂，其

酶活力比摇瓶培养生产的酶活力高出"倍［""］。

4646其它药物童群义在生物反应器中用固定

化大肠杆菌#酵母菌混合体系生产谷胱甘肽［"5］；吴锦斌用螺旋床固定化生物反应器同时产酶降解壳聚

糖［"6］；?,-&(*@0A,用固定化’/B*@+*@$

,)/’0生产紫杉醇等［"<］。

4#固定化细胞生物反应器在环境工程上的应用近";/来，随着全球环境问题的加剧和微生物技术的发展，人们尝试从活性污泥中分离出微生物，然后将其固定，由此组成快速、高效、能连续处理的反应器系统。例如从氰化物的活性淤泥中分离出能分解氰化物的细菌，用聚丙烯酰胺包埋，装入柱内，可用于除去废水中的氰化物。!0,’A/C$用硅藻土固定5种假单胞菌:D:2、:D:"和:D:5，置于有机玻璃柱内并通气，可成功除去废水中的高浓度的

对硝基酚［"8］；E0,’%F(,-)G0用膜生物反应器对废水进行处理［H］。

固定化细胞生物反应器的研究现状

4$生物反应器的优化设计

生物反应器最基本的设计思想是减少成本，其

主要的衡量标准是产物的浓度。通常用固定化酶进

万方数据杂交瘤细胞的填充床生物反应器中，这一技术应用了大量的现象逻辑学方程来模拟发酵过程。通过研究实际值于模型值间的差异及其产生原因，并对模型进行离线再优化，计算出模型的优化参数，最后用这些优化参数进行在线再优化就可以得到一个与实际过程高度一致的现象逻辑学模型，用此模型可实

现对反应器有效的控制［"J］。

在对剪切力较敏感的生物体系的生物反应器中安装离心浆式的搅拌翼，这种新型生物反应器有较

高的载体能力，并且能缩短混合时间［"H］。搅拌翼周

围的液体流速图表明搅拌翼式生物反应器的剪切力比细胞运输的还要小。

4%传质研究

细胞以包埋固定和吸附固定的形式固定于生物反应器内，吸附固定用的膜、多孔玻璃、陶瓷等的传

质阻力小于包埋固定用的凝胶的传质阻力［2<］。其

凝胶基质是底物、氧气、产物的扩散屏障。扩散阻碍会引起表观反应速度下降，有的甚至会由于质量传递限制而改变包埋在凝胶颗粒内细胞的代谢行

为［"H］。

氧气在海藻酸钠凝胶内的扩散效率随凝胶中细胞浓度的增大、颗粒的增大及载体浓度的增大而减小。氧气在固定化微生物细胞凝胶颗粒内的扩散深度为<;!";;"C，

在植物细胞内的扩散深度则为<;!<;;"C［

"

H］

。分子量小于"K2;

6的底物在海藻酸钠凝胶内的扩散系数与其在水中的扩散系数一致，并且扩散不受凝胶中海藻酸钠浓度和用于凝胶化的氯化钙浓度的影响。而分子较大的物质在凝胶中的扩散效率随细胞浓度增大而增大，随颗粒和载体浓度的增大

而降低［"H］。添加各种多孔物质可改善固定化细胞

颗粒的扩散性能，还可将细胞固定在凝胶颗粒表面以降低传递阻力。氧的传递能力用传氧系数来衡量，受流体物性、反应器尺寸、操作条件等因数影响。4!能量传递的研究

细胞的生命活动伴随着能量的转换，通过生物

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#.

微生物学杂志

!!卷

氧化，培养基的能源释放出能量，用于维持细胞的生命活动并进行生物合成反应，其中能用于生物反应的部分则以热的形式释放而使培养液温度上升。培养液升温的另一原因是机械搅拌所消耗的能量最终转化为热能。热量传递的过程中的阻力包括：液体培养基的传热阻力、换热器壁的传热阻力、污垢层的传热阻力及冷却水的传热阻力。

在用真菌进行固体发酵时的能量传递直接影响发酵的速度和产物得率，为了有效地散热，通常采用转鼓生物反应器，在发酵过程中通过转动发酵罐来!存在问题与展望

目前固定化生物反应器在大生产中常出现杂菌污染、传质传热阻力、放大效应、操作稳定性、管理不经济等问题，其中杂菌污染、传质传热等问题已得到有效的解决，较难解决的是生物反应器的放大效应、操作稳定性以及由于反应器设计不合理所引起的管理费用较高等问题，针对这些问题一些科研人员已对生物反应的机理及动力学进行深入的研究以便对反应器进行进一步优化设计，使其在大生产中能全提高能量传递效率；在固定膜流床生物反应器中则通过控制生物膜上下部的厚度促进能量传递，并在生物反应内安装搅拌桨，循环运转以达到传递能量的目的；在填充床生物反应器内固体发酵通过蒸发

散热［!"!#!］。

参考

$］俞俊棠，顾其丰，叶勤%生物化学工程［&］%北京：化学工业出版社，$""$，$’!!$(’%

!］陈育如，夏黎明，岑沛霖%

利用固定化米根霉在三相流化床中发酵生成)*乳酸［+］%微生物学通报，!’’’，,’（,）：,$-!,$.%

#］贾士儒%生物反应器工程原理［&］%

天津：南开大学出版社，$""’，$’’!!#!%

,

］刘晓兰，王欣德，刘长海，等%固定化共生发酵无醇饮料的研究［+］%微生物学通报，$""/，!#（$）：$-!$.%-］&012345，67078349，&8:

4;2<，=>8?%<8@2?（A8B?0>8@=?）A32*C4B>021DEF01DG3==81CHII2J00?0K=C6=??2L<8@4FB4F0C8>=［+］%N02>=B7%81CN02=1%，$""(（-#）：M

!$,!!$"%/

］马悦，周祥山，吴佩琮D

%无载体固定化酵母细胞木薯淀粉质原料酒精连续发酵研究［+］%微生物学通报，!’’’，,’（!）：$".!!’!%

(］+218>781O，O=23D

=O，PO=38?CQ5%R=I21F>38>0212LQLL0B0=1><30B7?232=>7?=1=N02C=38C8>021018S2??2T*G0J=3&=1J=38N023=8B>23［:1=+］D

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