微生物学新技术在环境工程中的应用.ppt

关于微生物学新技术在环境工程中的应用微生物学新技术包括：遗传诱变育种、基因工程、发酵工程、酶工程、微生物制剂、生物表面活性剂等。第2页,共27页，2024年2月25日，星期天§12-1固定化酶和固定化微生物在环境工程中的应用第3页,共27页，2024年2月25日，星期天一、酶制剂剂型1、干燥粗酶制剂将用麸曲或深层发酵的培养液除菌(或不除菌)后，与淀粉等惰性填料混合、干燥制成粗酶。2、稀液体酶制剂将培养液过滤除去菌体等杂质后，直接加稳定剂(甘油、乙醇、氯化钠等的复合物)和防腐剂作为商品出售。3、浓液体酶制剂将培养液除去菌体等杂质、浓缩后再加稳定剂和防腐剂制成商品。第4页,共27页，2024年2月25日，星期天4、干燥粉状酶制剂我国多数生产此种酶制剂，其制备工艺为：①过滤培养液去菌体→浓缩→喷雾干燥→研磨→加稳定剂、惰性填料→成商品②过滤培养液去菌体→硫酸铵盐析或乙醇沉淀→干燥→研磨→加稳定剂、惰性填料→成商品5、结晶酶6、固定化酶将酶和酶菌体固定在载体上，制成不溶于水的固态酶，可较长时间使用。第5页,共27页，2024年2月25日，星期天二、酶的提取1、预处理不同的酶有不同的预处理方法：①胞外酶存在培养液中，只需将菌体过滤或离心除去，所得的清液即为粗酶液。如果是固态发酵麸曲，用水或缓冲液浸泡，再离心或过滤去菌体及杂物后所得清液即为粗酶液。粗酶液再经提纯即为酶精制品。②对胞内酶则要破碎细胞壁和质膜，制成无细胞提取液再提纯。细胞破碎方法有：干燥法(空气干燥、真空冷冻干燥、溶剂脱水干燥)、机械法(研磨法、机械捣碎)、超声波破碎、反复冷冻法、自溶法、溶菌酶法。第6页,共27页，2024年2月25日，星期天2、酶的提取(1)水溶液提取法：用稀的盐溶液、缓冲液或水提取。(2)?表面活性剂提取法表面活性剂有：天然的胆酸盐、磷脂，合成的十二烷基硫(磺)酸钠(SDS,阴离子型)、二乙氨基十六烷基溴(阳离子型)、非离子型的有吐温(Tween)及三通－X(triton-X)。(3)丁醇提取法第7页,共27页，2024年2月25日，星期天三、酶的纯化1、浓缩2、去杂质3、纯化4、结晶pH沉淀法、利用蛋白质热变性的温度差异、蛋白沉淀剂法。盐析法；有机溶剂沉淀法；层析法：吸附层析法、离子交换层析法、分子筛过滤层析(凝胶过滤层析)法、等电点沉淀法。当酶达到一定纯度后，在适当的温度、pH条件下，逐渐加入硫酸铵溶液中，酶可慢慢析出结晶，也可加入某些有机溶剂析出结晶。葡萄糖凝胶－分子筛浓缩法、聚乙二醇(PEG)浓缩法、超滤膜浓缩法、冰冻法、盐析或乙醇沉淀后分离。第8页,共27页，2024年2月25日，星期天四、固定化酶和固定化微生物的固定化方法(一)固定化酶与固定化微生物1、固定化酶从筛选、培育获得的优良菌种体中提取活性极高的酶，再用包埋法(或交联法、载体结合法、逆胶束酶反应系统)等方法将酶固定在载体上，制成不溶于水的固态酶，即～。2、固定化微生物利用与固定化酶相同的方法将酶活力强的微生物体固定在载体上，即成～。分死细胞固定化和生长细胞固定化2种。微生物本身是多酶体系的固定化载体，将整个细胞固定化更有利于保持其原有活性，甚至可提高活性。3、固定化酶与固定化微生物的特性固定化酶与固定化微生物普遍比未固定化的微生物性能好，稳定、降解有机物能力强、耐毒、抗杂菌，耐冲击负荷。第9页,共27页，2024年2月25日，星期天(二)固定化酶与固定化微生物的固定方法固定化方法有载体结合法、交联法、包埋法和逆胶束酶反应系统。1、载体结合法以共价结合、离子结合和物理吸附等将酶固定在非水溶性载体上。载体有葡聚糖、活性炭、胶原、琼脂糖、多孔玻璃珠、高岭土、硅胶、氧化铝、羧甲基纤维素等。2、交联法将酶与有两个或两个以上官能团的试剂反应形成共价键的固定方法。交联剂有：戊二醛、双重氮联苯胺和六甲撑二异氰酸酯。第10页,共27页，2024年2月25日，星期天3、包埋法将酶包埋在凝胶微小格子(格子型)中，或将酶包裹在半透性的聚合物膜内(微型胶囊型)的固定方法。格子型的包埋材料：聚丙烯酰胺(PACAM)凝胶、聚乙烯醇(PVA)、琼脂、硅胶等。微胶囊型的包埋材料：尼龙、乙基纤维素和硝酸纤维素。4、逆胶束酶反应系统表面活性剂的两性分子在有机溶剂中自发形成聚集体，其亲水性一端连接成逆胶束的极性核，水分子插入核中，其疏水性的一端进入主体有机溶剂中，酶分子溶于逆胶束中，组成～。第11页,共27页，2024年2月25日，