固定化細胞連續培養

1、固定化細胞培養與游離細胞培養相比的優(yōu)勢:

  固定化可提供較高的細胞密度；固定化減少了細胞的流失，使細胞可以反復利用；固定化可以提供對細胞有利的微環(huán)境；某些情況下，固定化可以使菌株的遺傳性狀穩定，可以保護某些細胞免受剪切損傷；簡(jiǎn)化了下游的細胞分離步驟。

2、細胞固定化方法

  主要是通過(guò)包埋法、微膠囊化、吸附法等手段，將微生物細胞限制在載體的內部或表面。目前，最常用的是利用聚合物進(jìn)行細胞的包埋。包埋法不會(huì )損傷細胞，但它容易造成嚴重的營(yíng)養物和代謝產(chǎn)物的傳質(zhì)阻力，因此應盡量采用多孔材料，形成的顆粒要盡可能小。包埋材料有瓊脂、海藻酸鹽、k-角叉(菜)膠、聚丙烯酰胺、殼聚糖、明膠和膠原等；微膠囊是由半透膜形成的中空球體，營(yíng)養物和產(chǎn)物通過(guò)膜進(jìn)出，因為細胞懸浮在微囊中，所以，球內擴散限制較低。許多材料可以用于做微膠囊，如尼龍、火棉膠、聚苯乙烯丙烯酸鹽、硫酸纖維素和聚脲等。

  最簡(jiǎn)單的包裹方法是采用中空纖維反應器，將細胞接種到纖維外側，營(yíng)養液在纖維管內部流動(dòng)，通過(guò)管壁擴散到細胞側，代謝產(chǎn)物可以通過(guò)管壁擴散到營(yíng)養液流動(dòng)相。載體表面吸附法的應用也較為普遍，細胞吸附量及其牢固程度主要與細胞和載體表面性質(zhì)有關(guān)。微孔載體材料可以獲得較高的細胞吸附量。絲狀菌體除了可以通過(guò)靜電、氫鍵和范德華力等與載體相互吸引外，還能靠菌絲緊緊纏繞在載體上，較適合采用吸附法進(jìn)行固定。細胞吸附的材料主要有多孔玻璃、多孔硅石、氧化鋁、陶瓷、明膠、殼聚糖、活性炭、木片、聚丙烯、離子交換樹(shù)脂等。

  細胞表面固定也可以通過(guò)化學(xué)共價(jià)偶聯(lián)。由于細胞和載體表面的反應基團較難相配，偶聯(lián)試劑對細胞有較大毒性，所以，共價(jià)固定化方法較少使用于活細胞。

3、常用的固定化細胞反應器

  一般采用填充柱、流動(dòng)床或氣升式反應器。機械攪拌式反應器只適用于載體牢固、不易脫落的固定化細胞。通常是將固定化細胞裝在反應器內,一端流入培養基，另一端放出發(fā)酵液，而固定化微生物細胞始終停留在反應器內。固定化細胞反應器可以進(jìn)行連續培養，也可以是分批培養。這里指的連續培養并不一定是嚴格意義上的恒濁培養或恒化培養，只是指培養可以不間斷地連續進(jìn)行。

4、固定化細胞存在的問(wèn)題

  固定化細胞的成本還比較高，固定化過(guò)程中及固定化細胞使用時(shí)的污染控制比較困難；細胞固定到固體載體中后，增加了營(yíng)養物質(zhì)、氧和產(chǎn)物的傳質(zhì)阻力，特別是好氧發(fā)酵時(shí)的氧傳遞問(wèn)題比較難以解決；固定化細胞在長(cháng)期使用中的遺傳穩定性也將成為問(wèn)題；此外，固定化細胞培養的另一個(gè)缺陷是它一般只能用于細胞分泌型產(chǎn)物的發(fā)酵。

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