细胞固定化载体的性能比较

细胞固定化技术的关键在于所采用的固定化载体材料的性能。理想的固定化细胞载体应该是对微生物无毒性，不影响细胞代谢，传质性能良好，性能稳定，不易被生物分解，强度高，寿命长，价格低廉等。在生物技术领域和工业生产应用中，细胞要固定在无菌的载体上，整个工艺过程的灭菌是极其重要的。这就要求载体热稳定性好，并且能经受住高压。

（一）固定化载体材料

目前所采用的固定化载体材料主要分为有机高分子载体、无机载体和复合载体三类。

有机高分子载体分为天然高分子载体和合成有机高分子载体，这类载体在包埋法中应用最为广泛。天然高分子载体对微生物无毒性，传质性能好，但强度低，厌氧条件下易被微生物分解，寿命短，常见的有琼脂、明胶、卡拉胶、海绵、甲壳素、海藻酸钠、壳聚糖等。合成有机高分子载体抗微生物分解性好，机械强度高，化学稳定性好，但传质性能较差，常见的有ACAM、光硬化树脂、PVA、聚丙烯酸凝胶等。

P VA是一种水溶性高分子聚合物，性能介于塑料和橡胶之间。P VA凝胶强度较高，化学稳定性好，抗微生物分解性能强，有很高的孔隙率，可提供最佳的菌体代谢物转运途径，相对于ACAM凝胶，对生物的毒性很小，细胞的活性损失小，是目前国内外研究最为广泛的一种包埋固定化载体。但是其传质性能不如海藻酸钙等天然高分子凝胶载体。许多有机化合物和无机化合物是P VA水溶液的稳定剂、凝固剂和增塑剂，如表10-2所示。

表10-2 PVA常见的稳定剂、凝固剂和增塑剂

无机载体如多孔陶珠、红砖碎粒、砂粒、微孔玻璃、高岭土、硅藻土、活性炭、氧化铝等，大多具有多孔结构，利用吸附作用和电荷效应将微生物或细胞固定。此类载体具有机械强度大、对细胞无毒性、不易被微生物分解、耐酸碱及寿命长等特性。无机载体内部有较大的孔隙度，可以容纳不断增殖的微生物，使得载体内细胞浓度增大，提高了处理效率，多用于吸附法固定化细胞。

常见的几种无机载体中，多孔陶珠的吸附能力强，孔径可调控。红砖碎粒是一种来源广、成本低、易制造的细胞固定化载体材料，在吸附性能、酸碱耐受性、细胞的增殖速度及脱色效果方面，具有实用性，具有较大的应用前景。(www.xing528.com)

无机载体的固定化方法简单易行，只需把载体放入含有一定浓度的微生物溶液中，固定一段时间（一般为24h左右）即可。

复合载体是由有机载体材料和无机载体材料结合而成，实现了两类材料在许多性能上的优势互补。如以玉米芯和海藻酸钠作为复合载体采用吸附包埋可以实现红曲霉菌细胞的固定。

（二）固定化细胞载体的性能比较

固定化细胞载体的性能比较如表10-3所示。

表10-3 几种固定化细胞载体的性能比较

细胞固定化技术虽然已经显示出明显的优势，但是目前还不够成熟，很多工作都处于探索阶段，在固定化载体的细胞毒性、固定化细胞的机械强度、传质性能、载体的成本及使用寿命等方面还存在不足，其应用潜力远未得到挖掘，所有这些都已经成为其发展和应用的瓶颈，而这些问题的解决在很大程度上需要借助于生物、材料及化工的最新技术。