固定化技术包括固定化酶技术与固定化微生物技术

固定化技术包括固定化酶技术与固定化微生物技术。固定化微生物技术是用化学或物理手段将游离微生物定位于限定的空间区域,并使其保持活性及反复利用的方法。由于该技术既不需要把酶从细胞中提取出来,又不需要加以纯化,因而酶活性损失小。研究和应用表明,固定化微生物技术有微生物密度高、反应速度快、耐毒害能力强、微生物流失少、产物分离容易、处理设备小型化等优点。目前,固定化微生物技术广泛应用于环境污染治理方面的研究,主要的治理对象为难处理的有机废水及重金属污染的废水,同时研究还涉及到大气和土壤的污染治理。固定化微生物技术在废水中的应用

固定化微生物技术在废水处理中应用较广,被处理废水的种类主要有:造纸废水、印染废水、含氮废水、含难降解污染物的有机废水、重金属废水、其他废水。固定化微生物技术在废水生物处理领域中,具有独特的优越性和巨大的潜力,但要实用化还有许多问题亟待解决:(1)寻找高效、廉价、抗毒性强的微生物,发展多种生物共生的固定化体系;(2)开发性能稳定、强度高、寿命长、费用低、传质阻力小的固定化载体;(3)开发高效的固定化反应器;(4)高强度废水固定化处理和其他优化组合的处理工艺的开发。相信通过不断研究,固定化微生物技术在废水处理中会成为一项高效而实用的废水处理技术,并获得广泛的应用。

固定

方法

载体微生物处理对象主要结论

包埋法聚砜纤维膜假单胞菌高浓度苯酚

废水

浓度为1200mg/L的苯酚在95h内可完

全降解

包埋

法

褐藻酸钠小球藻重金属汞固定藻对汞的去除率明显高于悬浮藻

包埋法半透膜光合细菌味精厂、屠

宰厂排放废

水

研制了新的固定化方法—半透明包埋

法,可提高处理效率,可长期连续使用

包埋法k2角叉藻聚糖

/明胶

凝胶

厌氧和好

氧污泥

2,4,6-三氯

苯酚

厌氧和好氧污泥固定前2,4,6-TCP不能

矿化,而将其混合固定后则可以矿化,且

寿命延长

包埋法CA 不动杆菌

和产碱杆

菌

苯甲酸类化

合物的配水

固定化细菌对较高温度、较高pH和废

水中毒物均有较强的耐受力

包埋法PV A-H3BO3添

加粉

末活性炭

活性污泥配水含水胺

硫磷

可将COD去除率作为固定化微生物对

农药降解活性的常用评价指标

包埋法PV A-H3BO3 -

纱布

皮氏伯克

霍尔德氏

菌

配水含喹啉纱布-PV A复合载体的处理效果好;固定

化细菌降解喹啉的反应符合零级反应

动力学

吸附法聚氨基甲酸酯

泡沫

假单包菌

NGK1

配水含萘与CA、琼脂和ACAM及流离态微生物

细胞相比,此固定化微生物细胞的处理

效果提高,且稳定性好

吸附法颗粒活性炭可降解甲

醇的微生

物

甲醇废水固定化微生物反应器方法可用于甲醇

废水的深度处理

吸附法棒状活性炭废水中细

菌

啤酒废水用固定化微生物细胞,用生物流化床的

复合型生物反应器,用内循环工艺,可提

高废水的处理效率

聚集﹒交联法凝聚剂加戊二

醛

胶质红环

菌

配水含吲哚确定了该菌固定化后的最佳降解条件

及几种金属离子对降解性能的影响

固定化微生物技术在大气中的应用

固定化微生物技术在水相污染物处理中显示了一定的技术优势,近年来气相污染物(恶臭、VOC等)的生物处理逐渐普遍,从20世纪90年代我国才开始研究固定化微生物净化大气,目前仅有同济大学、昆明理工大学等少数机构在研究。采

用固定床反应器,以海藻酸钠包埋活性污泥进行含NH

3臭气处理,气相NH

3

去除率

大于92%,千克固定化湿颗粒的硝化速度(以N计)>0.63g/d。硝化速度最高可达

2.93g/d。采用海酸钠包埋,CaCl

2胶联法,利用滴滤塔反应器净化含H

2

S气体,最

大有效处理H

2

S的体积负荷可达6000～6500g/(m3?d),净化效率保持在87%以上。采用固定化微生物处理含甲硫醇恶臭气体,颗粒填充床生物脱臭塔运行试验表明,在空塔停留时间不大于13s时,对低浓度甲硫醇气体(<12.9mg/m3)的去除率在99.0%以上,对高浓度甲硫醇气体(>21.4mg/m3)去除率在99.0%以上,当空塔停留时间减少到6.5s时,对低浓度甲硫醇气体的去除率仍可维持在80.0%,脱臭塔对由于浓度和进气量升高造成的冲击负荷具有较强的缓冲能力。

固定化微生物技术在污染土壤中的应用

将固定化微生物技术应用于土壤污染的研究是一个崭新的领域。中科院沈阳应用生态研究所对此进行了尝试性的研究,采用聚乙烯醇包埋土著优势菌降解含多环芳烃的污染土壤,结果表明,经过固定后的细菌和真菌对菲、芘的降解明显高于土著游离菌。

固定化技术存在问题和研究方向

固定化微生物技术具有以下特点 :(1)可提供高浓度的生物量和高度的生物活性。采用流化床固定化微生物处理废水,微生物量高达 20000 —40000mg/l;(2) 通过生物育种,将具有特殊功能的微生物固定化后,能处理用常规方法难分解的有机污染物;(3) 固定化后,微生物的抗毒性明显升高 ;(4) 固定化微生物反应器体积小,可节省用地。

固定化微生物技术在环境工程中的前景是不可估量的 , 但目前此类技术还存在许多问题有待于研究 , 相应地就形成了今后一段时间里固定化技术的研究方向 :

(1) 载体是固定化技术的重要组成部分 , 而目前载体价格仍然令人难以承受。而且一般固定化微生物半衰期较长的也仅能达到 100 多天 , 实际运行要频繁

更换载体 , 显然既不经济 , 运行管理也麻烦。因此进一步开发新型性能优良的固定化载体 ,对固定化技术的发展至关重要 ;

(2) 对固定化细胞的稳定性问题尚缺乏研究 ,提高固定化细胞的稳定性、改善固定化技术处理效果及使用性能也是今后的一个研究重点 ;

(3) 实际污染物是一个十分复杂的混合体系 ,用单一菌种处理一般很难达到要求 , 因此对于复杂的污染物体系 , 是采用混合菌还是单一高效菌分级处理 , 有待于进一步研究 ;

(4) 固定化技术目前应用的范围比较小 , 如何把基因工程菌和固定化技术结合起来 , 拓宽可处理污染物的种类 , 从而使固定化技术可以广泛地运用于工业污水、生活废水处理

(5) 废水二级处理后出水的进一步脱氮除磷问题是国内外研究的难题和热点 , 而固定化微生物可以同时脱氮除磷 , 因此如何把固定化微生物技术用于城市污水厂二沉池后的脱氮除磷将是今后的又一研究重点。

(6) 固定化颗粒的相对密度是影响处理效果的一个不可忽略的因素 , 如何改善和调节固定化微生物颗粒的相对密度也有待于进一步研究。

固定化微生物

1 引言 随着石油工业的迅速发展油气田开发对土壤的污染越来越严重。石油污染土壤已经是石油及石化企业的重要污染之一，其中的石油污染物对人体及环境具有很高的毒害作用。土壤污染不仅会破坏其自身结构、改变其物理化学性质，而且会影响作物的产量和品质，并通过食物链危害人类的健康和生命。因此，修复污染土壤，保障人类健康，已引起各国政府及环境学家的广泛关注，成为当前国内外环保研究的热点。 2 石油污染土壤的现状及危害 随着国民经济的迅速发展，人们对石油的需求不断增加，石油的勘探开发、运输及炼制过程中，石油污染问题日益凸显，特别是土壤污染日趋严重。据报道，目前世界石油总产量每年约有22亿t，其中约有800万t石油进入环境已造成污染，我国石油年产量已超过1亿t，每年新污染土壤10万t，其中每年有近60万t石油进入环境，污染了土壤、地下水、河流和海洋[fll。石油污染土壤主要由于石油的泄漏和排放引起的，一般集中在油田、油库、炼油厂周围，对土壤的污染大多集中在20cm左右的土壤表层[f2l。我国许多油区污染严重，例如陇东油区年产原油约200万吨是中国第二大油田的中心区，石油污染面积正在逐年扩大，目前石油污染面积SOO}l000hm2，在重污染区，土壤原油含量高达3510mg/kg，高出临界值(200mg/kg) 17.6倍。因此，修复石油污染土壤，加快土壤的修复和治理显得尤为重要。 石油是一种成分极其复杂的混合物，主要是由各种不同的碳氢化合物组成，还含有少量的氧、氮、硫、氯、硅和磷等非金属元素以及少量的重金属元素成分。石油通常指原油和石油初加工产品(包括汽油、煤油、柴油、重油、润滑油等)及各类油的分解产物，主要包括烷烃、环烷烃和芳香烃、烯烃等，其中多环芳香烃类物质被认为具有严重的致癌、致突变、致畸作用，其形态包括气体、挥发性液体、高沸点液体以及固体等[[3,4] o 石油进入土壤后，影响土壤环境质量，严重威胁着生态环境、食品安全和人身健康: 1）石油吸附在土壤颗粒表面堵塞土壤孔隙，降低了土壤透水性，改变土壤有机质的组成、结构和物理化学性质，引起土壤有机质的变化如碳磷比;

酶固定化技术及其应用

酶固定化技术及其应用 摘要： 酶因其优良的催化性能而被广泛应用，但游离酶应用过程中有许多缺点，固定 化酶技术因此而产生，并且迅速发展。本文主要介绍传统的固定化酶技术、新 型固定化酶技术、新型载体材料及固定化酶技术的应用。 关键词：酶固定化；载体；应用 The enzyme is widely applied because of its fine catalyzed performance, but in the dissociation enzyme application process has many shortcomings, the fossilization enzyme technology therefore produces, and develops rapidly. This article main introduction traditional fossilization enzyme technology, new fossilization enzyme technology, new carrier material and fossilization enzyme technology application. 一、前言 酶的本质是一类具有催化功能的蛋白质，与化学催化剂相比具有反应速度快、反应条件温和、底物专一性强,可在水溶液和中性pH 下操作等优点。但其 高级结构对环境十分敏感，物理因素、化学因素和生物因素均可使没丧失活力。 而且，随着反应过程的进行，反应速率会下降。此外，游离酶在反应液中和产 物在一起，反应后酶不能回收重复利用，也使得产物的分离纯化更为复杂。以 上的这些因素使得酶在工业中的应用受到了极大的限制，找到解决这些问题得 方法十分迫切。 可喜的是，经过专家学者的不断努力，发现将酶用特殊的载体固定，酶仍能与底物有效的进行反应。这中酶的出现，使得酶与产物在反应液中相互分离，具有可回收、重复利用等优点，从而使生产工艺可以实现连续化、自动化。 酶的固定化是指将酶限制或固定在某一局部空间或特定的固体载体上进行其特有的催化反应，并可回收及重复利用的技术，在催化反应中以固相状态作 用于底物。近年来，固定化酶的研究得到了人们极大的关注，并取得了许多重 要成果。下面以酶的固定化方法为核心,介绍一些有关酶固定化技术的应用及研 究新进展。 二、传统酶固定化技术

微生物固定化技术的发展及其在污水处理的研究

微生物固定化技术的发展及其在污水处理的研究 摘要：微生物固定化技术是一种有效的废水处理技术，通过对固定化技术方法的介绍以及不同载体选择的对比，分析评价了微生物固定化在废水处理的国内外应用研究现状，并针对相关问题提出了今后的研究和发展方向。 关键字：固定化技术载体材料废水处理微生物 Abstract:Immobilized microorganism technique is a kind of effective wastewater treatment technology. Based on the technique of immobilization method introduction and different carrier choose contrast.TAnalysis and evaluation the immobilized microorganism technology applied to various kinds of wastewater treatment both in China and abroad are summarized. Aiming at its relevant problems, its future research and developing directions are brought forward. Key words: immobilization technique Carrier material wastewater treatment microorganism 微生物固定化技术是从二十世纪60年代开始迅速发展起来的一项新技术，至今已经形成了较为完备的理论和方法。微生物固定化技术是指通过利用化学或物理手段将游离的微生物或酶，定位于限定的空间区域内，使之不溶于水，但仍能保持其生物活性且在适宜的条件下还可以增殖，是一种可以反复使用的技术[1]。这项技术最初利用于工业发酵，20世纪70年代后期，随着水环境污染的日益严重，研究一种高效、快速，能连续处理的生物处理废水系统的要求日益迫切，国内外开始应用微生物固定化技术来处理废水，从此微生物固定化技术在污水处理中得到广泛的应用[2,3]。 与普通悬浮生物处理法相比，采用微生物固定化技术有以下优点[4]： （1）有利于提高生物反应器内微生物浓度和纯度，提高处理负荷、减少处理装置容积； （2）污泥产量少，利于反应器的固液分离； （3）可选择性地固定优势菌种，稳定性强，提高难降解有机物的降解效率； （4）抗毒物毒能力强； （5）对水质及pH的变化有较好的稳定性。 这些优点使微生物固定化技术在国内外废水处理领域中备受重视，特别是在难降解和有毒废水处理中表现出更大的潜力。 1、微生物固定化的分类 微生物细胞固定化的方法多种多样，任何一种限制细胞自由流动的技术都可以用来对微生物细胞进行固定化。按照固定载体及其作用方式不同，主要有共价结合固定化、吸附固定化、包埋固定化和交联固定化四大类[5]。 1.1共价结合法 共价结合法就是是细胞表面上官能团和固相支持物表面的反应基团形成化学共价健连接。用共价键固定酶，载体与酶的结合牢固，不易脱落，但限制了微生物的活性，半衰期较长。但由于化学共价法结合操作与控制复杂苛刻，反应剧烈，常常引起酶蛋白高级结构发生变化，因此，一般细胞活性回收较低。能够用于共价法固定的酶蛋白上的功能基因中，最常用的是氨基和羧基。对于共价偶联反应的选择一般应考虑酶蛋白上供共价结合的功能基团必须不影响酶的催化活性，反应条件应尽可能温和，最好在水溶液中反应。偶联反应应该对酶蛋白上某一类功能基团有很高的专一性，而对其他功能基团或水溶液几乎无副反应。共价反应的主要方法有酰化反应法、芳化和烷基化反应法、溴化氰法、重氮化反应法以及硅烷基化法等。 1.2吸附法 吸附法又称载体结合法，根据载体特性可分为物理吸附和离子交换吸附。物理吸附是使用具有高吸附能力的物质，如硅胶、活性炭、多孔玻璃、碎石、卵石、焦炭、硅藻土、多孔砖等吸附剂，将微生物吸附在表面使其固定化。离子吸附是利用微生物在解离状态下离子健合作用而固定于带有相反电荷的离子交换剂上，常见的离子交换剂有DEAE -纤维素、CM-纤维素等。吸附法是依据带电的

生物分子固定化方法

生物传感器中生物组分的固定化方法 生物传感器由两部分组成: 生物敏感元件和信号转换器。生物传感器的选择性主要取决于敏感材料的选取，而灵敏度的高低则与转换器的类型、生物组分的固定化技术等有很大的关系。因此固定化技术的发展是提高传感器性能的关键因素之一。生物传感器要呈现良好的工作性能, 其固定化技术应满足以下条件: (1) 固定化后的生物组分仍能维持良好的生物活性； (2) 生物膜与转换器须紧密接触，且能适应多种测试环境； (3) 固定化层要有良好的稳定性和耐用性； (4) 减少生物膜中生物组分的相互作用以保持其原有的高度选择性。 为了研制廉价、灵敏度高而且选择性好的生物传感器，固定化技术已成为研究者们努力探求的目标。经过近20年的不懈探索，已建立了对各种不同生物功能材料的固定化方法。 物理吸附法 此法是通过生物分子的极性键、氢键、疏水键的作用将生物组分吸附于不溶性的惰性载体上。文献已经报道了一些材料可用作吸附其它材料的载体，比如，石墨粉［25］、石墨-聚四氟乙烯［26］、活性碳［27］、离子交换树脂［28］等。物理吸附法的特点 是方法简便、操作条件温和，缺点是生物分子与载体表面的结合力弱，在表面进行任意取向的不规则分布，因此使制得的生物传感器容易发生生物分子的脱落和泄漏，从而造成传感器的灵敏度低，重现性差。 包埋法 将生物组分与合成高分子经溶剂混合而使生物组分包埋于其中，制成敏感膜的方法称作包埋法。采取的包埋方式通常包括凝胶包埋法和胶囊包埋法二种形式［29,30］。 。包埋法的优点是操作条件比较温和，膜的孔径和形状可随意控制，对生物组分活性的影响较小，缺点是需控制很多实验因素，而且生物组分在聚合物膜内的活性会受到影响。 共价键合法将生物组分通过共价键与电极表面结合而固定的方法称作共价键合法。该法是利用基体表面进行活化处理，然后与生物组分偶联，从而使生物组分结合到基 体表面。活化的方法有：烷基化法［31］、高碘酸氧化法［32］、迭氮法［33］等。该法的优点是通过形成特殊键将生物组分进行固定，因此生物组分不易发生泄漏，并且改善了生物分子在表面的定向，但缺点是操作复杂，成本高，而且生物组分易失活。 化学交联法 化学交联法是在交联剂(具有两个或两个以上功能团的试剂) 的作用下，生物分子间发生共价结合，也可将生物组分直接与载体共价交联。最常用的交联剂是戊二醛［35］。该法的优点是生物组分的固定比较牢固，不易脱落，缺点是反应难以控制，扩 散阻力大，所需的生物样品量多。 电化学聚合法 电化学聚合法是通过将聚合物单体和生物组分同时混合于电解液内，通过恒电位

微生物固定化技术

固定化微生物技术是将特选的微生物固定在选证的载体上，使其高度密集并保持生物活性，在适宜条件下能够快速、大量增殖的生物技术。这种技术应用于废水处理，有利于提高生物反应器内微生物(尤其是特殊功能的微生物)的浓度，有利于微生物抵抗不利环境的影响，有利于反应后的固液分离，缩短处理所需的时间。 利用固定化微生物技术提高废水处理效率的工艺方法也被称作"生物增效"，其适用的领域非常广泛，例如:化粪池、隔油槽、排水管、城市污水处理厂以及工业废水…等。一般而言，针对特殊污染源，来自天然环境的微生物消耗很快、效率低下，即使有快速的繁殖能力仍不足以负荷。因此，生物增效的作业过程还是依循自然的方式，向目标添加定制的、具有已知降解能力的微生物制剂(固定化微生物)，处理效果则有明显的提升。 现在所研究的生物吸附剂的固定化方法主要有以下几种: 1吸附法 吸附法一般依靠生物体与载体之间的作用，包括范德华力、氢键、静电作用、共价键及离子键，两者间的屯电位，在微生物体和载体的相互作用中起重要作用。常用的吸附载体有活性炭、木屑、多孔玻璃、多孔陶瓷、磁铁矿、硅藻土、硅胶、纤维素、聚氨醋泡沫体、离子交换树脂等。它是一种简单易行、条件温和的固定化方法，但用它固定的生物体不够牢靠，容易脱落。 2交联法 交联法又称无载固定化法，是一种不用载体的工艺，通过化学、物理手段使生物体细胞间彼此附着交联。化学交联法它一般是利用醛类、胺类等具有双功能或多功能基团的交联剂与生物体之间形成共价键相互联结形成不溶性的大分子而加以固定，所使用的交联剂主要有戊二醛、聚乙烯酞胺、表氯醇等等。物理交联法在是指在微生物培养过程中，适当改变细胞悬浮液的培养条件(如离子强度、温度、pH值等)，使微生物细胞之间发生直接作用而颗粒化或絮凝来实现固定化，即利用微生物自身的自絮凝能力形成颗粒的一种固定化技术。 3包埋法 在微生物的固定化方法中，以包埋法最为常用。它的原理是将生物体细胞截留在水不溶性的凝胶聚合物孔隙的网络中，通过聚合作用或通过离子网络形成，或通过沉淀作用，或通过改变溶剂、温度、pH值使细胞截留。凝胶聚合物的网络可以阻止细胞的泄露，同时能让基质渗入和产物扩散出来。 包埋材料可以分为两大类:

微生物固定化载体5.10

微生物固定化载体 固定化微生物技术是将特选的微生物固定在选证的载体上，限制或定位于一定的空间区域．使其高度密集并保持生物活性，在适宜条件下能够快速、大量增殖的现代生物技术。固定化微生物具有生物浓度易控制、耐毒害能力强、菌种流失少、产物易分离、运行设备小型化等特点。近年来固定化微生物技术的研究非常活跃，发展很快，已遍及环境保护、食品工业、化学分析、能源开发、医学和制药等多种领域，并得到了广泛的应用。同时，对载体材料的性能也提出了更高的要求。载体材料的性能对固定化微生物功能的发挥起着至关重要的作用，有关固定化载体材料的研究也就显得非常重要 1.微生物固定化对载体材料的要求 载体材料的主要作用是为微生物提供栖息和繁殖的稳定环境。根据所固定的微生物种类以及固定化方法与工艺的不同，需要制备不同的周定化载体材料。制备合适的载体材料是固定化细胞技术的关键，在选择和制备载体材料时，必须考虑所固定微生物的生理习性及其应用的环境条件。一般情况下。理想载体应该具有以下特征：(1)载体对细胞呈惰性，对微生物无毒害；(2)具有高的载体活性，固定化细胞密度大；(3)力学强度和化学稳定性好，耐微生物分解；(4)操作简便，易于成型；(5)底物和产物的扩散阻力小，具有良好的传质性能；(6)微生物的活性回收率要高，能较长时间使用和重复使用；(7)原料易得，成本低。 2.固定化载体材料的种类 2.1天然载体材料 天然无机类载体材料主要有沙粒、沸石、硅藻土等。天然有机载体材料的究和应用较多，它们主要是天然多糖类材料，如纤维素及其衍生物、琼脂、角叉莱胶、海藻酸盐、卡拉胶。 2.2合成高分子载体 该类材料应用较多的主要是聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氨酯、羧甲基纤维素等。 2.3人工无机载体材料

酶的固定化技术及其应用

酶工程课程论文 题目：酶的固定化技术及其应用 学院：食品学院 专业：食品科学与工程 班级：食品101（35） 2012-11-21

酶的固定化技术及其应用 摘要：酶的固定化技术是酶工程研究领域的一项重点和热点技术之一，酶的固定化技术可以显著提高酶的利用率，降低酶生产的成本。本文主要研究酶的固定化技术，酶固定化的优缺点，以及在食品，医药，环境中的应用。并对其研究的前景进行了简洁的预测。 关键字：酶固定化技术应用 酶作为一种生物催化剂，因其催化作用具有高度专一性、催化条件温和、无污染等特点，广泛应用于食品加工、医药和精细化工等行业。但在使用过程中，人们也注意到酶的一些不足之处，如酶稳定性差、不能重复使用，并且反应后混入产品，纯化困难，使其难以在工业中更为广泛的应用。因此为适应工业化生产的需要，人们模仿人体酶的作用方式，通过固定化技术对酶加以固定改造，来克服游离酶在使用过程中的一些缺陷。 固定化酶，是指在一定的空间范围内起催化作用，并能反复和连续使用的酶。与传统的酶相比，固定化酶具有游离酶所不可比拟的优点.同一批固定化酶能在工艺流程中重复多次地使用；固定化后，和反应物分开，有利于控制生产过程，同时也省去了热处理使酶失活的步骤；稳定性显著提高；可长期使用，并可预测衰变的速度；提供了研究酶动力学的良好模型等一系列的优点。 用于固定化的酶，起初都是采用经提取和分离纯化后的酶，随着固定化技术的发展，也可采用含酶细胞或 细胞碎片进行固定化，直接应用细胞或细胞碎片中的酶或酶系进行催化反应．由于微生物细胞可直接作为酶源，所以逐渐产生了固定化细胞技术． 固定化细胞的优点是： (1)省去了酶分离纯化的时间和费用； (2)可进行多酶反应； (3)保持了酶的原始状态，从而增加了酶的稳定性． 但固定化细胞与固定化酶相比，也存在一些不足 之处： (1)因为产生副反应和所需生化产物的进一步代 谢，使固定化完整细胞生产的产物纯度可能比固定化酶低； (2)细胞使用相当长的时间后，常常会发生自溶，尤 其是在细胞有可能进行增殖时，细胞的漏出就特别 明显： (3)单位体积反应器内固定化细胞的活性总是比相 应的固定化酶活性低．

固定化微生物技术及其在养殖水体中的应用

固定化微生物技术及其在养殖水体中的应用 目前，水产养殖，特别是名特水产养殖大多实施高密度养殖，养殖水体自身污染日益严重，同时由于外源性污染物的影响，养殖水域环境质量日益下降。因此，水质调控技术已成为发展水产养殖的一个关键技术。由于通常所采用的理化方法控制水质的技术存有种种弊端，所以生物（主要是运用微生物）控制便得到重视。目前国内外一般采用单一或复合微生物菌种来控制水质，但由于微生物受外界环境影响较大，抗不良环境冲击能力差，一旦系统受损难以恢复，因此处理效果不稳定。而固定化微生物技术不仅有利于优势菌种的固定，提高难降解有机物的降解效率；还能在生物装置内维持高浓度的生物量，在无细胞冲出的前提下，液流量大，提高了处理负荷，减少了处理装置的容积；并且易于固液分离；同时微生物被高分子材料包埋后抗毒性能和耐受力明显增加，因此成为研究的热点。 1 固定化微生物技术 固定化微生物技术起始于1959年，由Hattori等人首次实现了大肠杆菌的固定化，此后发展迅速。该技术最初主要用于工业发酵，20世纪70年代以后，由于水污染严重，迫切需要一种高效、快速，能连续处理的废水处理技术，从而微生物固定化技术才在污水处理中得到广泛应用，效果较好，至今已经形成了较为完备的理论和方法。 固定化微生物技术是指利用化学的或物理的手段将游离的微生物定位于限定的空间区域，并使之成为不悬浮于水仍保持生物活性、可反复利用的方法[1]。这里的微生物主要是人为选定的特效降解菌的优势菌种，应满足以下3个基本条件：①投加的菌体活性高；②菌体可快速降解目标污染物；③在系统中不仅能竞争生存，而且可维持相当数量[2]。固定化载体为微生物创造了更不易解体的生存环境，所以，一个理想的固定化载体的选择也很重要。适合于废水处理的固定化载体应具有以下性能：①对微生物无毒，生物滞留量高；②传质性能好；③性质稳定，不易被生物降解；④机械强度高，使用寿命长；⑤固定化操作简单； ⑥对其它生物的吸附小；⑦价格低廉[3]。 目前常用的载体可分为无机载体、有机高分子载体和复合载体3大类型。无机载体如多孔玻璃、硅藻土、活性炭、石英砂等。有机载体还可分为两类：一类是高分子凝胶载体，如琼脂、角叉莱胶和海藻酸钙等；另一类有机合成高分子凝胶载体，如聚丙烯酰胺凝胶、聚乙烯醇凝胶、光硬化树脂、聚丙烯酸凝胶等。复合载体是由无机载体和有机载体材料结合而成，使两类材料的性能互补，从而显示复合载体材料的优越性[4]。 2 固定化微生物的制备方法 目前，固定化微生物的制备方法多种多样，国内外没有统一的分类标准，根据对各种方法的分析，可将其分为物理固定法和化学固定法两大类。物理固定法主要有包埋法、吸附法（载体结合法）和包络法，化学固定法包括共价结合法和交联法（架桥法）等。 2.1 包埋法 包埋法是将微生物菌体包埋在半透性的聚合物凝胶或膜内，小分子的底物和产物可以自由出入，而微生物却不会漏出。包埋法可分为高分子合成包埋、离子网络包埋及沉淀包埋，是目前研究最广泛的固定化方法。常用的包埋法固定微生物的载体材料有天然高分子多糖类的海藻酸钙凝胶和卡拉胶、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(ACAM)等。其中，天然高分子凝胶对微生物无毒，传质阻力小，但结合强度小；有机合成高分子凝胶强度高，影响微生物的生物活性，同时传质阻力大。 2.2 吸附法 吸附法是利用微生物所具有的可吸附到固体物质表面或其它细胞表面的能力，将微生物吸附在附加剂的表面的方法，这是一种非常廉价和有效、比较常用的微生物固定化方法。吸

固定化微生物技术处理废水

固定化微生物技术处理废水 作者：李静， 谭月臣， 洪剑明 作者单位：首都师范大学生命科学学院,北京,100048 刊名： 安徽农业科学 英文刊名：JOURNAL OF ANHUI AGRICULTURAL SCIENCES 年，卷(期)：2010(25) 参考文献(25条) 1.熊津;丁桑岚畜禽养殖废水脱氮除磷研究进展[期刊论文]-畜牧与饲料科学 2009(01) 2.张蔚萍;陈建中固定化微生物技术在环境工程中的应用[期刊论文]-云南环境科学 2003(04) 3.饶应福;夏四清;姜剑固定化微生物技术在环境治理中的应用[期刊论文]-能源环境保护 2005(02) 4.RAJ J;SHARMA N N;PRASAD S Acrylamide synthesis using agar entrapped cells of Rhodococcus rhodochrous PA-34 in a partitioned fed batch reactor[外文期刊] 2008(01) 5.CHSUBBA RAO;PRAKASHAM R S;BHASKAR RAO A Functionalized alginate as immobilization matrixin enantioselective L(+) lactic acid production by lactobacillus delbrucekii 2008(03) 6.曹国民;赵庆祥;龚剑丽固定化微生物在好氧条件下同时硝化和反硝化[期刊论文]-环境工程 2000(05) 7.王青;张善锋固定化微生物技术在废水处理中的应用[期刊论文]-环境科学与管理 2008(11) 8.BAI X;YE Z F;LI Y F Preparation of crosslinked macroporous PVA foam carrier for immobilization of microorganisms[外文期刊] 2010(01) 9.肖亦;钟飞;潘献晓固定化微生物技术在废水处理中的应用研究进展[期刊论文]-环境科学与管理 2009(06) 10.彭会清;安显威吸附法在废水除磷中的应用[期刊论文]-辽宁化工 2006(09) 11.刘帅;张培玉;曲洋包埋法固定化微生物技术中的载体选择及在污水生物处理中的应用[期刊论文]-河南科学2009(05) 12.贾敏;徐冉;杨长明固碳技术在猪场废水低碳化处理中的应用进展[期刊论文]-畜牧与饲料科学 2009(09) 13.何江;利锋山区农村养猪场废水处理方法探讨[期刊论文]-畜牧与饲料科学 2009(03) 14.曹娴;王国成EM技术在工业废水治理上的应用[期刊论文]-内蒙古农业科技 2007(04) 15.ZHU J;LIN C F;KAO J C M Evaluation of potential integration of entrapped mixed microbial cell and membrane bioreactor processes for biological wastewater treatment/reuse 2009(08) 16.KARIMINIAAE-HAMEDAANI H R;KANDA K;KATO F Wastewater treatment with bacteria immobilized onto a ceramic carrier in an aerated system 2003(02) 17.王凤;叶正芳固定化微生物滤池去除地下水中硝酸盐的研究[期刊论文]-安徽农业科学 2009(23) 18.CELIS L B;VILLA-GMEZ D;ALPUCHE-SOLIS A G Characterization of sulfate-reducing bacteria dominated surface communities during start-up of a down-flow fluidized bed reactor 2009(01) 19.童群义;陈坚;堵国成PVA-卡拉胶混合载体固定化大肠杆菌-酵母菌混合体系生产谷胱甘肽[期刊论文]-工业微生物 2000(04) 20.齐水冰;罗建中;乔庆霞固定化微生物技术处理废水[期刊论文]-上海环境科学 2002(03) 21.王坤;刘永军活细胞固定化技术在焦化废水生物处理中的应用试验[期刊论文]-环境科技 2009(04) 22.唐凤舞;樊华固定化微生物技术处理城市污水的研究[期刊论文]-环保科技 2009(01) 23.黄川;王里奥;崔志强采用海藻酸钠固定化微生物技术处理甲醇废水[期刊论文]-中国给水排水 2008(07)

固定化微生物技术及其在污水处理中的应用

固定化微生物技术及其在污水处理中的应用 发表时间：2018-12-22T14:09:01.650Z 来源：《防护工程》2018年第23期作者：王诚诚 [导读] 近年来，我国的环境污染问题日益严重，而我国的经济发展、环境也造成了一定的破坏，人们关于环保意识逐渐增强。 摘要：近年来，我国的环境污染问题日益严重，而我国的经济发展、环境也造成了一定的破坏，人们关于环保意识逐渐增强。因此，固定化微生物技术的应用促进了环境保护工程发展。利用固化微生物技术处理污染环境中的废水、废气和废渣，对环境保护做出了突出贡献。 关键词：固定化微生物技术；污水处理；应用 前言：固定化微生物技术是利用微生物的活性特点，对污染物进行降解、分化，在污水处理、空气污染处理、土壤污染处理中有着显著的效果。但在实际应用中固定化微生物技术还存在一些不足之处，想要更广泛地被应用，还需要继续研究与发展。 1固化微生物技术应用现状 固化微生物技术是起始于20世纪60年代，在固化酶的基础上研发出来。我国对固化微生物技术的研发和应用，要比其他国家晚了十年左右。固化微生物技术也就是把细胞或是酶进行固化处理，因为酶在直接使用上有着一些不足之处，例如价格高、稳定性差、不能重复使用，而且比较难提取等，也就造成了酶在应用上的局限性。而固化微生物技术在环境工程中应用更多的是在污水处理上。通过把较为分散的微生物固定在一个载体上，充分发挥微生物的作用，可以进行印染污水处理、重金属污水处理、含氮生活污水处理等。同时对于大气污染物和土壤中的污染物也能很好的降解。 2固化微生物技术特点 由于固化微生物能够提高微生物的浓度，使活性物质的作用得到提升和优化。所以在环境工程中，固化微生物技术对废水处理有着很好的效果。固化微生物技术能够培养优良微生物群，让污染物与微生物有更明显的区别。微生物经过了固化处理，其抗毒能力得到改善，这样可以防止微生物被有毒物侵害。微生物的固化反应不需要特别大的空间，这样就能降低空间占用率。 3固定化微生物技术在废水处理中的应用 近年来，固定化微生物技术因其特有的优势，引起广泛的关注。固定化生物技术开始迅速发展，并已取得了阶段性的成果。此项技术在处理含重金属离子废水、含氮废水、含难降解有机废水的处理等方面都得到了很好的应用。 3.1固定化微生物技术在印染废水中的应用 印染、造纸废水的水量大，污染物质也比较复杂，是比较难处理的工业废水。采用固定化微生物工艺，对混凝沉淀后退浆工序的印染废水进行了现场中试处理研究。实验结果表明，在水力停留时间（HRT）为20h的条件下，对于进水化学需氧量（CODCr）为1.0耀1.2g/L 的退浆废水，经过两级水解酸化、两级好氧处理后，其出水CODCr约100mg/L，达到国家一级排放标准。其中，水解酸化阶段的HRT为10h，CODCr复合1.7kg/（d·m3），去除率为44%；好氧阶段HRT为10h，CODCr复合1.9kg/(d·m3)，去除率为83%。 3.2含重金属离子废水的处理 重金属污染对生物的影响越来越严重，由于固定化后的微生物，稳定性能好，抗毒性强，因此被广泛用于去除废水中的重金属离子。李杰[2]等人采用固定化微生物SBR反应器和普通活性污泥SBR反应器处理投加了Cr6+的生活污水，考察了固定化微生物去除COD及 Cr6+的能力及抗毒性。结果表明：在保证对COD的去除率较稳定的条件下，固定化微生物与普通活性污泥所能承受的Cr6+浓度分别为 70mg/L和1.9mg/L。利用聚丙烯酰胺与壳聚糖形成的互融聚合物网络凝胶固定非活性的铜绿假单胞菌，研究了这种固定化微生物颗粒对Cu2+的吸附特性。结果表明，该固定化微生物对Cu2+的吸附很迅速，在40min内吸附基本达到平衡。 3.3含氮废水的处理 微生物去除氮和氨，一般是通过好氧微生物的硝化反应过程。和厌氧微生物的反硝化反应过程。吕志刚[4]等人采用聚乙烯醇（PVA）为载体的包埋固定化微生物处理低浓度氨氮絮凝余水，在HRT为3h之内从地表水环境质量V类水标准以外达到了I类水标准，在较短的水力停留时间成功实现了氨氮的去除。以竹炭为载体，将硝化菌、反硝化菌等微生物固定在竹炭上，研究竹炭固定化微生物对氨氮的去除及影响因素。结果表明：竹炭固定化微生物处理氨氮水样存在竹炭吸附和微生物脱氮两种作用。对于初始氨氮质量浓度臆200mg·L-1的水样，调节水样pH为8，控制水样溶解氧质量浓度为1mg·L-1左右，竹炭固定化微生物系统中可发生同时硝化—反硝化作用，氨氮去除率可达70%以上。 3.4酚类及醇类废水的处理 采用聚乙烯醇（PVA）—硼酸法制作固定化活性污泥小球，从温度、浓度和pH3方面比较了固定化活性污泥和游离活性污泥对氯苯酚降解效果的影响。研究表明：固定化活性污泥降解对氯苯酚的最适宜温度为25益耀35益，最适pH为6耀8；固定化活性污泥对氯苯酚的降解速度大于游离活性污泥。以苯酚模拟废水为研究对象，采用苯酚驯化后的优势菌群，利用竹炭作为载体，用竹炭固定化微生物处理含酚废水。实验表明，在苯酚浓度为40mg/L低浓度废水，在投菌量为100mL/10g竹炭，竹炭量为10g/100mL污水的条件下经5h处理后，苯酚和COD的去除率分别为95%和70%。 4固定化微生物技术的未来发展趋势 固定化微生物技术目前在我国的环境工程的建设中发挥着重要作用，其应用范围广，利用效率高。但仍然存在一些需要改进的问题，如加以完善，则对于我国环境工程的建设起到推波助澜的作用。 4.1固定化的微生物不是可以一直使用的，其都有一定退化的区间 微生物是固定化技术的主体。就目前来说，微生物的价格很贵，加之其有一定的使用寿命，这就导致更换微生物的频率增加，大大的增加了环境工程建设过程中的费用支出。因此，我们对固定化的微生物进行研发时，应该加大对比较稳定的微生物进行研发，降低环境工程建设的成本。 4.2因固定化细胞的稳定性能不高 我们应该加大对细胞稳定性能的分析和研究，提高固定化技术的性能和处理效率。提高固定化细胞的稳定性，有利于抑制污染物细菌

固定化微生物技术

固定化微生物技术及其在污水处理中的应用 前言：固定化微生物技术是20世纪70年代在固定化酶技术的基础上上发展起来的。固定化微生物技术是指用物理或化学方法将游离微生物细胞、动植物细胞、细胞器或酶限制或定位在某一特定空间范围内，保留其固有的催化活性，并能被重复和连续使用技术[1]。，固定化微生物技术的本质是采用生物活性高分子载体固定、诱导和驯化出难降解有机物有特异性的特殊菌群，使微生物依据有机物的降解速度和次序分级排列，实现难降解有机物的高效去除；加之载体的高分子效应的影响，创造出适宜微生物生存的微环境，提高微生物的耐受性。该技术的应用，为污水处理提供了一条新的技术途径，具有广阔的应用前景。 1、微生物固定化方法 固定化微生物技术的方法分类多种多样，目前在国内外尚无一个统一的分类标准。固定化微生物的制备方法大致可以分为包埋法、吸附法、共价结合法和交联法[ 2] 以及新近发展的无载体固定化方法[ 3] 。 1.1包埋法 包埋法是将微生物限定在凝胶的微小格子或微胶囊等有限空间内,同时能让基质渗入和产物扩散出来。凝胶聚合物的网络可以阻止细胞的泄漏,同时能让底物渗入和产物扩散出来。包埋法对微生物活性影响小、颗粒强度高,是目前制备固定化微生物最常用、研究最广泛的固定化方法[4]。 1.2吸附法 吸附法在固定化微生物技术处理污水中是研究最早、应用较广泛、技术也较成熟的方法。在大多数生物膜反应器启动的早期，所应用的都是吸附法的原理。固定化微生物方法可分为物理吸附和离子吸附两类[5]。该方法操作简单,微生物固定过程对细胞活性的影响小,条件温和。但这种方法结合的细胞数量有限,反应稳定性和重复性差,所固定的微生物数目受所用载体的种类及其表面积的限制[6]，同时微生物与载体之间吸附强度也不够牢固，故载体的选择是关键。 1.3 共价结合法 共价结合法是利用微生物细胞表面功能团与固相载体表面基团之间形成化学共价键相连来固定细胞, 因此结合紧密, 稳定性好, 但是基团结合时反应激烈, 操作复杂、难控制。 1.4 交联法 交联法是通过微生物与具有两个或两个以上的官能基团的试剂反应，使微生物菌体相互连接成网状结构，而达到固定微生物的目的[7]。使用该方法,微生物细胞间的结合强度高,稳定性好,经得起温度和pH 值等的剧烈变化。但是由于在形成共价键的过程中，往往会对微生物细胞的活性造成较大的影响，而且适用于此类固定化的交联剂大多比较昂贵，因而其在应用中受到一定的限制。

污水处理微生物与载体自固定化技术

污水处理微生物与载体自固定化技术 一、技术概述 该技术采用先进的微生物与载体自固定化技术，将生物菌群固定在载体中，可对有机物、氮、磷等污染物同步去除。载体微生物负载量最高可达40g/L，容积负荷最高可达16kgBOD5/m3d。CODCr去除率90%，氨氮去除率95%；出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级A标。曝气生物流化池可休眠，启动迅速。日处理5000m3的工程总投资约135万元，吨水运行成本约为0.68元。 二、技术优势 （1）充分利用原水中的碳源进行好氧反应，对于生活污水不需另加碳源。 （2）采用小池结构，布置灵活，可逐级串联，对污水中的污染物进行分级深度处理；采用微生物与载体自固定化技术，提高载体的流化性能，能与污水进行充分接触，提高处理效果，使出水稳定并达到设计要求。 （3）采用自主研发的JHE型生物载体，可提高生物负载量。 （4）全程采用自动化控制技术，提高自控水平，便于管理。 （5）可在进水的情况下进行系统维护及检修。 三、适用范围 分散式生活污水处理、中型污水厂提标改造等。 四、基本原理 曝气生物流化池（简称ABFT）内有上下拦截网将载体限制在载体区，并利用好氧及厌氧微生物的高效固定化技术附着于载体上，进行好氧及厌氧反应，通过硝化及反硝化作用对水中的污染物质进行去除。 五、工艺流程 污水通过人工隔栅将比较大的悬浮物隔离后，由阀门控制直接进入六组并联的ABFT 生化系统，出水端采用穿孔管集中出水，经ABFT生化处理完成后直接进入清水池，用泵提升至蓄水池后作为体育公园所需的回用水，六组ABFT生化系统可根据实际需要来控制单独使用，最大限度的降低运行成本。

固定化酶的研究进展

固定化酶的研究进展 固定化酶是20世纪60年代发展起来的一项新技术。最初主要是将水溶性酶与不溶性体结合起来，成为不溶于水的酶衍生物，所以曾叫过“水不溶酶”和“固相酶”。但是，后来发现，也可以将酶包埋在凝胶内或置于超滤装置中，高分子底物与酶在超滤膜一边，而反应产物可以透过膜逸出。在这种情况下，酶本身仍是可溶的，只不过被固定在一个有限的空间内不能再自由流动。因此，用水不溶酶或固相酶的名称就不再恰当。在1971年第一届国际酶工程会议上，正式建议采用“固定化酶”的名称[1]。 一固定化酶的发展历程[1] 酶参与体内各种代谢反应，而且反应后其数量和性质不发生变换。作为一种生物催化剂，酶可以在常温常压等温和条件下高效地催化反应，一些难以进行的化学反应在酶的催化作用下也可顺利地进行反应，而且反应底物专一性强、副反应少等优点大大促进了人们对酶的应用和酶技术的研究。近年来，酶被人们广泛应用于食品生产与检测、生物传感器、医药工程、环保技术、生物技术等领域。 1916年美国科学家NELSON和GRIFFIN最先发现了酶的固定化现象；直到20世纪50年代，酶固定化技术的研究才真正有效地开展；1953年，德国科学家GRUB-HOFER 和SCHLEITH首先将聚氨基苯乙烯树脂重氮化，然后将淀粉酶、胃蛋白酶、羧肽酶和核糖核酸酶等与上述载体结合制备固定化酶；到20世纪60年代，固定化技术迅速发展；1969年日本千畑一郎利用固定化氨基酰胺酶从DL-氨基酸生产L-氨基酸，是世界上固定化酶大规模应用的首例；在1971年的第一届国际酶工程会议上，正式建议使用固定化酶(mimobilizedenzyme)这个名称。我国的固定化酶研究开始于1970年，首先是中国科学院微生物所和上海生化所的酶学工作者同时开始了固定化酶的研究工作 二固定化酶的特点[2] [3] 固定化酶具有许多优点：极易将固定化酶与底物、产物分开；可以在较长时间内进行分批反应和装柱连续反应；在大多数情况下，可以提高酶的稳定性；酶反应过程能够加以严格控制；产物溶液中没有酶的残留，简化了提取工艺；较水溶性酶更适合于多酶反应；可以增加产物的收率,提高产物的质量；酶的使用效率提高，成本降低。但是，固定化酶也有其不足之处，如固定化时，酶活力有损失；增加了固定化的成本，工厂开始投资大；只能用于水溶性底物，而且较适用于小分子。 三固定化酶固定化方法[3] [4] 由于所固定的酶或细胞的不同，或者固定的目的及固定用的载体的不同，使固定化方法大相径庭。根据固定的一般机理，可将之分为如下几种方法。酶的固定化方法有：

固定化酶技术与应用

固定化酶技术与应用 姓名：高强 专业：生物科学 学号：2004083011 日期：2013年5月

固定化酶技术及应用 摘要：近年来由于固定化酶技术的发展，对固定化酶载体的研究非常活跃。本文对固定化酶载体,固定化酶的应用生产,酶传感器，固定化细胞技术进行简单介绍。 关键词：固定化酶载体应用固定化细胞 引言 固定化技术的应用可追溯到20世纪50年代，最初是将水溶性酶与不溶性载体结合起来，成为不溶于水的酶的衍生物。1971年第一届国际酶工程会议上正式建议采用“固定化酶”的名称。所谓固定化酶，即在一定空间内呈闭锁状态存在的酶，能连续地进行反应，反应后的酶可以回收重复使用。固定化酶属于修饰酶，其具有以下优点：1极易将固定化酶与底物，产物分开；2可以在较长时间内进行反复分批反应和装柱连续反应；3在大多数情况下，能够提高酶的稳定性；4反应过程能够加以严格控制；5产物溶液中没有酶的残留，简化了提纯工艺；6较游离酶更适合于多酶反应；7可以增加产物的收率，提高产物的质量；8酶的使用效率提高，成本降低。鉴于固定化酶的优点，本文从固定化酶载体的研究进展,固定化酶的应用，固定化酶的生产，在食品加工中的使用，固定化细胞技术等方面进行介绍。 固定化酶载体研究进展 载体材料的选择是决定酶能否成功固定化以及固定化酶活力高低的重要因素。酶蛋白的活性中心是酶催化活性所必需的，酶蛋白的空间结构也与酶活力密切相关，因而．在固定化的过程中，必须注意酶活性中心的氨基酸残基不受到载体的影响．而且要避免酶蛋白高级结构的破坏[1]。 甲壳素及壳聚糖作为载体的固定化方法报道较多的有吸附法、通过双功能试剂交联的共价结合法。目前，使用较多的是用戊二醛作交联剂的共价结合法。载体的形态有片状、球状、膜状、无定形等。1982年．John Wiley 利用甲壳素、壳聚糖的吸附作用固定化胰蛋白酶，把甲壳素、壳聚糖固态混合研磨40h，加入粉末状胰蛋白酶混合研磨进行固定化，另一对照样加入酶液进行固定化。结果表明胰蛋白酶以粉末状进行固定化时效果更好，且研磨时间越长，固定化效果越好。得出结论：甲壳素、壳聚糖表面积的增加有利于胰蛋白酶的固定化溶液酶在数天内几乎失去全部活力，而固定化酶在室温或高于室温的条件下仍保持其活力。 纳米粒子作为酶固定化的载体，当其具有磁性时，制备的固定化酶易从反应体系中分离和回收，操作简便；并且利用外部磁场可以控制磁性材料固定化酶的运动方式和方向，替代传统的机械搅拌方式，提高固定化酶的催化效率。在众多纳米材料中，氧化铁因其在磁性、催化等多方面的良好特性而备受瞩目[2]。 微胶囊是一种采用高分子聚合物或其他成膜材料将物质的微粒或微滴包覆所形成的微小容器，其粒径一般在微米至毫米级范围，通常为5～400μm。将酶用微胶囊包覆后形成的微胶囊固定化酶，由于被催化物质和产物可自由通过囊壁,因而能起到酶催化剂的作用[3]。酶经过微胶囊固化后,还使酶具有如下的优点：①提高了酶的稳定性,使其可以在恶劣的条件下存活。微胶囊囊壁可将对酶活性和稳定性有影响的抑制因子、有害因子等排除在外，同时还可与一定量的稳定剂、整合剂等一起包埋，进一步增加其耐极端条件的能力；②通过选择合适的胶囊，可控制酶的释放时间。这对于多阶段加工过程中酶的活力要在后一阶段发挥的情况

酶的固定化技术、现状及发展趋势

酶的固定化技术、现状及发展趋势 酶的固定化 固定化酶是20世纪60年代开始发展起来的一项新技术最初主要是将水溶性酶与不溶性载体结合起来,成为不溶于水的酶的衍生物, 所以曾称为“水不溶酶”和“固相酶”但后来发现也可以将酶包埋在凝胶内或置于超滤装置中, 高分子底物与酶在超滤膜一边, 而反应产物可以透过膜逸出, 在这种情况下, 酶本身仍是可溶的因此, 用水不溶酶和固相酶的名称就不恰当了在年第一届国际酶工程会议上, 正式建议采用“固定化酶”的名称。所谓的固定化酶，是指在一定的空间范围内起催化作用的，并能反复和连续使用的酶。固化酶的出现，解决了酶在工程化应用中存在的问题。极大地提高了酶的应用价值。 酶的本质是蛋白质，酶的固定化实质是具有催化活性的蛋白质的固定。没的催化活性主要依靠他的特殊的高级结构——活性中心。当高级结构或活性中心发生变化时，酶的催化活性便下降，底物的特异性也可能发生变化，因此制备固定化酶时必须严格操作条件，尽可能避免酶的高级结构受到损害。 酶的固定化方法很多，主要分 为四类：即吸附法、包埋法、共价 结合法、交联法等。吸附法和共价 结合法又可称为载体结合法。 1、包埋法： 包埋固定化法是把酶定位于聚合物材料的格子结构或微胶囊结构中这样可以防止酶蛋白释放, 但是底物仍能渗人格子内与酶相接触此法较为简便, 酶分子仅仅是被包埋起来, 生物活性破坏少, 但此法对大分子底物不适用 （1）凝胶包埋。凝胶包埋法是将酶包埋在交联的水不溶性凝胶的空隙中的方法交联聚丙烯酞胺凝胶包埋法是首先被采用的包埋技术。用此法固定了胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、β一淀粉酶用此方法后来又固定了过氧化氢酶、胰凝乳蛋白酶、β一葡萄糖苷酶，近年又有人使用天然材料如藻酸盐和卡拉胶进行包埋。 （2）微胶囊包埋将酶包埋于半透性聚合体膜内, 形成直径为1~100μm的微囊这种固定化酶是以物理方法包埋在膜内的, 只要底物和产物分子大小能够通过半透膜, 底物和产物分子就能 够以自由扩散的方式通过膜。 2、吸附法： 吸附法吸附固定是最简单的方法, 酶与载体之间的亲和力是范德华力、离子键和氢键此方法又可分为物理吸附法和离子吸附法 （1）物理吸附法,使用对蛋白质具有高度吸附能力的非水溶性载体, 如活性碳、几丁质、多孔玻璃等作为吸附剂, 将酶吸附到表面上使酶固定化这种方法操作简单, 反应条件温和, 载体 可反复使用, 但结合不牢固, 酶易脱落。