《微生物固定化技术》课件.ppt

微生物固定化技术本课件将深入探讨微生物固定化技术，涵盖其定义、发展历史、方法分类、应用领域、未来发展趋势等方面，并结合实际案例，帮助大家更好地理解和应用这项重要的生物技术。

课程学习目标1了解微生物固定化的基本概念和发展历史。2掌握常见的微生物固定化方法和工艺流程。3认识固定化微生物的应用领域和未来发展趋势。

什么是微生物固定化微生物固定化技术是将微生物细胞或酶固定在一定的空间范围内，使其能够重复利用的一种生物技术。简单来说，就是将自由移动的微生物细胞或酶限制在特定的载体上，形成固定化的生物催化剂，用于各种生物反应和生产过程。

固定化微生物的定义固定化微生物是指将微生物细胞或酶通过物理或化学方法固定在惰性载体上，形成具有特定空间结构和生物活性的生物催化剂，使其能够重复利用，并提高其稳定性和效率。

微生物固定化技术的发展历史11916Nelson和Griffin最早使用明胶固定酵母细胞进行酒精发酵。21950年代固定化酶技术开始兴起，并应用于工业生产。31960年代固定化微生物技术得到迅速发展，并广泛应用于发酵、食品、医药等领域。41970年代至今固定化微生物技术不断发展，应用领域不断拓展，成为现代生物技术的重要组成部分。

固定化微生物的基本特征生物活性固定化微生物应保持其生物活性，能够有效地催化生物反应。稳定性固定化后，微生物的稳定性应提高，在重复利用和长时间储存过程中保持活性。重复利用性固定化微生物能够重复利用，降低生产成本，提高效率。易分离性固定化微生物应易于从反应体系中分离，方便后续操作。

固定化微生物的优点1提高酶或细胞的稳定性，延长其活性时间。2可重复利用，降低生产成本。3易于从反应体系中分离，简化操作步骤。4可用于连续发酵或其他反应过程，提高生产效率。5可用于生产高价值的生物制品，如酶、抗生素等。

固定化微生物的局限性1固定化过程可能对微生物活性产生负面影响。2固定化载体可能存在生物降解风险，影响其长期稳定性。3某些固定化方法成本较高，可能限制其应用范围。4固定化微生物可能存在传质阻力问题，影响反应效率。

固定化微生物的主要应用领域发酵工业生产酒精、抗生素、氨基酸等生物制品。食品工业生产酸奶、酱油、醋等发酵食品。医药工业生产疫苗、酶制剂等医药产品。环境保护治理水污染、废气处理等环境问题。生物传感器检测环境污染物、食品安全等。

固定化方法的分类包埋法将微生物细胞或酶包埋在凝胶或多孔材料中。吸附法利用微生物细胞或酶与载体之间的吸附作用进行固定。交联法利用化学交联剂将微生物细胞或酶相互连接或与载体连接。包埋结合法将包埋法和吸附法或交联法相结合。

包埋法概述包埋法是将微生物细胞或酶包埋在凝胶或多孔材料中，使其形成稳定的固定化生物催化剂。包埋法是一种常用的固定化方法，具有操作简单、成本低廉等优点，被广泛应用于各种生物反应体系。

包埋法的原理包埋法利用一些高分子材料形成的三维网络结构，将微生物细胞或酶包裹在其中，使之固定在载体内部。这些高分子材料通常具有良好的生物相容性和化学稳定性，能够在一定程度上保护微生物细胞或酶的活性。

常用包埋材料介绍海藻酸钠一种天然多糖，具有良好的生物相容性和可生物降解性，常用于固定化微生物。κ-卡拉胶一种提取自海藻的多糖，具有较好的机械强度，可用于固定化某些微生物。琼脂一种从海藻中提取的凝胶剂，具有良好的稳定性和生物相容性，常用于固定化微生物。聚丙烯酰胺一种合成聚合物，具有良好的机械强度和耐化学腐蚀性，可用于固定化一些酶。

海藻酸钠包埋技术海藻酸钠是一种常见的包埋材料，其固定化原理是利用海藻酸钠与金属离子（如Ca2+）形成凝胶，将微生物细胞或酶包裹在凝胶内部。海藻酸钠包埋法操作简单，成本低廉，常用于固定化微生物，例如用于生产酒精、乳酸等。

κ-卡拉胶包埋技术κ-卡拉胶是一种从海藻中提取的多糖，其固定化原理是利用κ-卡拉胶与金属离子（如K+）形成凝胶，将微生物细胞或酶包裹在凝胶内部。κ-卡拉胶包埋法具有较好的机械强度，适用于固定化一些需要耐受一定压力或剪切力的微生物。

琼脂包埋技术琼脂是一种从海藻中提取的凝胶剂，其固定化原理是利用琼脂溶液在冷却过程中形成凝胶，将微生物细胞或酶包裹在凝胶内部。琼脂包埋法具有良好的稳定性和生物相容性，适用于固定化一些对环境条件要求较高的微生物。

聚丙烯酰胺包埋技术聚丙烯酰胺是一种合成聚合物，其固定化原理是利用聚丙烯酰胺单体在催化剂作用下发生聚合反应，形成凝胶网络，将微生物细胞或酶包裹在凝胶内部。聚丙烯酰胺包埋法具有良好的机械强度和耐化学腐蚀性，适用于固定化一些对环境条件要求较高或需要长时间储存的酶。

包埋法的工艺流程11.制备包埋材料根据目标微生物或酶的特性选择合适的包埋材料，并制备相应的溶液。22.混合微生物将微生物细胞或酶与包埋材料溶液混合均匀，使之充分接触