[發明專利]一種卡拉膠固定化微生物及其制備方法

有效

• 申請號: 200810226044.0
• 申請日: 2008-11-04
• 公開（公告）號: CN101429504A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發明（設計）人: 王建龍;陳燦
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C12N11/04
• 分類號: C12N11/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 胡長遠

技術領域

本發明屬于生物工程領域，具體地說涉及到一種卡拉膠固定化微生物及其制備方法。本發明可用于生物工程、發酵、環境污染監測及環境污染治理領域。

背景技術

固定化技術是使生物催化劑(酶、微生物細胞、動物和植物細胞)更廣泛而有效利用的一個重要手段。固定化微生物技術作為生物工程領域中的一項新興技術，在食品與發酵工業、醫藥工業、化學工業、環境保護和能源開發等各個領域有著廣泛的應用前景。

微生物細胞的固定化方法主要包括吸附法、交聯法和包埋法。其中，以包埋法最為常用。包埋材料可分為天然高分子多糖類和合成高分子化合物。

作為包埋載體，天然高分子多糖類的海藻酸鈉和卡拉膠應用最多，它們具有固化、成形方便，對微生物毒性小，固定化密度高等優點。但它們的機械強度較低，雖然可用交聯劑進行穩定化處理，但活力和傳質性能又會下降。

合成高分子化合物中常用的載體物質有聚丙烯酰胺、光硬化樹脂等。其優點是抗微生物分解性能好，機械強度高，化學性能穩定。但是聚合物網絡的形成條件比較劇烈，對微生物細胞的損害較大，而且成形的多樣性和可控性不好。

卡拉膠是從角叉菜中提取得到的一種多糖，它含有許多硫酸根多糖，在K⁺存在下，能夠發生凝膠作用，形成固定化顆粒。卡拉膠作為微生物包埋固定化載體，具有生物活性高、化學穩定性好、抗微生物分解能力強、價格低廉等優點，是一種極具實用潛力的微生物包埋固定化材料。卡拉膠在加熱后溶于水，在其水溶液中加入添加劑后發生凝膠化，從而將微生物包埋固定在凝膠網絡中。常用的添加劑為KCl。但是現有的利用卡拉膠制備的固定化微生物存在顆粒機械強度較差，在實際使用過程中易破碎，導致固定化微生物顆粒的使用壽命短等問題，制約了其在固定化微生物的應用。

發明內容

針對目前卡拉膠固定化微生物顆粒存在的機械強度差、使用壽命短等問題，本發明目的在于提供一種卡拉膠固定化微生物。

本發明另一目的是提供上述卡拉膠固定化微生物的制備方法。

實現本發明的技術方案如下：

一種卡拉膠固定化微生物，按照如下方法制備：

(1)按照1.50～2.50％的重量百分比將卡拉膠置于水中混合，水浴加熱至溶化，然后靜置降至常溫，得卡拉膠溶液；再按照2～6％的重量百分比向卡拉膠溶液中加入粒度為200目的SiO₂；

(2)將微生物懸浮液與步驟(1)所得的溶液按比例混合，得混合溶液；

(3)按照0.50～1.50％的重量百分比向KCl溶液中加入殼聚糖，得到交聯劑溶液；所述的KCl溶液的重量百分比為1.5～3％；

(4)用注射器或滴管將步驟(2)的混合溶液滴加到冷卻至30～45℃的交聯劑溶液中，形成白色球形顆粒，并在其中浸泡2～10小時；然后取出白色球形顆粒，并用生理鹽水洗滌3～5次，所得白色球形顆粒即為固定化微生物。

上述固定化微生物步驟(2)中所述的微生物是指擬固定化的微生物或微生物的混合物，如假單胞菌、釀酒酵母或活性污泥等。

上述固定化微生物步驟(2)中所述的微生物懸浮液與卡拉膠溶液混合的比例取決于卡拉膠溶液的濃度及微生物懸浮液中微生物的濃度，也即，取決于固定化顆粒中微生物的量，本發明所得固定化微生物中微生物的重量百分比為2～10％。

上述固定化微生物步驟(2)中所述的微生物懸浮液，可以按照本領域技術人員所公知的方法培養微生物，然后將所培養的微生物進行離心分離，得到濕菌體，再將濕菌體懸浮于NaCl溶液中即可。

上述卡拉膠固定化微生物的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照1.50～2.50％的重量百分比將卡拉膠置于水中混合，水浴加熱至溶化，然后靜置降至常溫，得卡拉膠溶液；再按照2～6％的重量百分比向卡拉膠溶液中加入粒度為200目的SiO₂；

(2)將微生物懸浮液與步驟(1)所得的溶液按比例混合，得混合溶液；

(3)按照0.50～1.50％的重量百分比向KCl溶液中加入殼聚糖，得到交聯劑溶液；所述的KCl溶液的重量百分比為1.5～3％；

(4)用注射器或滴管將步驟(2)的混合溶液滴加到冷卻至30～45℃的交聯劑溶液中，形成白色球形顆粒，并在其中浸泡2～10小時；然后取出白色球形顆粒，并用生理鹽水洗滌3～5次，所得白色球形顆粒即為固定化微生物。

上述制備方法步驟(2)中所述的微生物是指擬固定化的微生物或微生物的混合物，如假單胞菌、釀酒酵母或活性污泥等。