[發明專利]一種用于全細胞催化酯交換反應微反應器的制備方法

無效

• 申請號: 201310283691.6
• 申請日: 2013-07-08
• 公開（公告）號: CN104277969A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 唐雪嬌;李飛飛;段雨欣;甘蘭;張志丹;章熠凡
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C12M1/40
• 分類號: C12M1/40;C12N11/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于全細胞催化酯交換反應微反應器的制備方法。本發明屬于生物化工技術領域。

背景技術

為優化生物反應及傳遞性能，生物反應器的微型化是新的發展方向之一。微反應器(又稱微膠囊)，作為細胞的固定化載體，外層高分子膜的選擇透過性能保證了微反應器內外的物質交換，而內部空間結構提供了細胞貼壁的表面，外部攪拌可使微膠囊處于懸浮狀態而剪切力不會傷及細胞活性，并有利于細胞團組織分化達到增產的目的，更重要的，可以重復利用微膠囊內部細胞產生的活性物質，簡化分離純化步驟。因此，微膠囊在細胞大規模培養與應用方面得到廣泛重視。

目前，用于制備微膠囊的材料包括天然高分子(海藻酸鈉、聚賴氨酸、殼聚糖、淀粉等)、半合成高分子材料(縮甲基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素等)和全合成高分子材料(聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚丙烯、聚醚、聚脲、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚酰胺、聚丙烯酰胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、環氧樹脂、聚硅氧烷等)三大類，應用于包埋酶、藥品或者細胞等等。但上述微膠囊材料通透性較差，雖可提供保護細胞的環境，阻止剪切力、噬菌體等對細胞的損害，但同時也使細胞處于與外部相對隔離的狀態，細胞與環境的物質交換受阻，限制了外部營養的輸入和內部代謝廢物輸出，既不利于細胞生長繁殖，也不利于其代謝產物的輸出，如果囊膜強度較弱更易發生機械破損。因此微膠囊膜的通透性與機械強度是影響其應用的關鍵因素。殼聚糖是較為常用的微膠囊材料之一，具有優良的成膜性、安全性、生物相容性，但它的機械性較差，大大限制了其作為催化酯交換反應微反應器的應用，同時其成膜的通透性也不能滿足催化酯交換反應微反應器的要求。

發明內容

本發明的目的是針對上述存在問題，提供一種用于全細胞催化酯交換反應微反應器的制備方法，即利用殼聚糖的成膜性及其對細胞的親和性、無毒性，結合聚偏氟乙烯的成膜性、多孔性和優良的機械性等，得到高通量、高強度的全細胞催化酯交換反應微反應器。

本發明提供一種用于全細胞催化酯交換反應微反應器的制備方法，以殼聚糖粉末(CTS)、聚偏氟乙烯粉末(PVDF)、海藻酸鈉、檸檬酸鈉和氯化鈣為原料，通過固化成球、溶膠-凝膠成膜、液化成膠囊等工序，制備得到CTS/PVDF復合膜微膠囊。

制備過程包括如下步驟：

1)向發酵培養液中加入海藻酸鈉，形成溶液A；將溶液A逐滴滴入氯化鈣溶液中，進行鈣化成球；

2)將殼聚糖溶于乙酸中，攪拌均勻并溶脹，形成溶液B；將聚偏氟乙烯溶于二甲基乙酰胺中，攪拌均勻并溶脹，形成溶液C；

3)將溶液B與溶液C按一定體積比充分混合，形成溶液D；

4)將1)中形成的鈣化小球置于溶液D中浸漬一定時間，然后置于10％氫氧化鈉溶液中固化。

5)將4)中固化后的小球置于檸檬酸鈉溶液中液化一定時間，得到CTS/PVDF復合膜微膠囊。

所述海藻酸鈉溶液的質量濃度為1-50％；

所述氯化鈣溶液的質量濃度為0.1-40％；

所述殼聚糖在乙酸中的質量濃度為0.1-40％；

所述聚偏氟乙烯在二甲基乙酰胺中的質量濃度為0.1-30％；

所述殼聚糖溶液B與聚偏氟乙烯溶液C體積比為50-1∶1；

所述鈣化小球在溶液D中浸漬時間為0.1-100h；

所述檸檬酸鈉的質量濃度為0.01-50％；

所述固化后小球在檸檬酸鈉溶液中液化時間為0.1-80h。

CTS/PVDF復合膜微膠囊可作為全細胞催化酯交換反應微反應器。

本發明的優點及效果：經過本發明制得的微膠囊粒徑均勻，機械性較好，選擇通透性好，用于固定產脂肪酶細菌全細胞，酶活損失率大大降低。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明進一步說明，但是它們并不是對本發明作任何限制。

實施例1：

一種用于全細胞催化酯交換反應微反應器的制備方法，以殼聚糖粉末(CTS)、聚偏氟乙烯粉末(PVDF)、海藻酸鈉、檸檬酸鈉和氯化鈣為原料，通過固化成球、溶膠-凝膠成膜、液化成膠囊等工序，制備得到CTS/PVDF復合膜微膠囊。

制備過程包括如下步驟：

1)配制發酵培養液2份：蛋白胨1.0％，葡萄糖2.0％，硫酸銨0.1％，酵母浸膏0.5％，硫酸鎂0.05％，橄欖油1.0％，磷酸氫二鉀0.2％。使用前調pH為8.5，1×10⁵Pa滅菌20min。