细胞固定化技术的发展历程和主要应用

《酶工程》课后知识题目解析第一章酶工程基础1.名词解释：酶工程、比活力、酶活力、酶活国际单位、酶反应动力学①酶工程：由酶学与化学工程技术、基因工程技术、微生物学技术相结合而产生的一门新技术，是工业上有目的地设计一定的反应器和反应条件，利用酶的催化功能，在常温常压下催化化学反应，生产人类所需产品或服务于其它目的地一门应用技术。

②比活力：指在特定条件下，单位质量的蛋白质或RNA所拥有的酶活力单位数。

③酶活力：也称为酶活性，是指酶催化某一化学反应的能力。

其大小可用在一定条件下，酶催化某一化学反应的速度来表示，酶催化反应速度愈大，酶活力愈高。

④酶活国际单位: 1961年国际酶学会议规定：在特定条件(25℃，其它为最适条件)下，每分钟内能转化1μmol底物或催化1μmol产物形成所需要的酶量为1个酶活力单位，即为国际单位（IU）。

⑤酶反应动力学:指主要研究酶反应速度规律及各种因素对酶反应速度影响的科学。

2.说说酶的研究简史酶的研究简史如下：(1)不清楚的应用：酿酒、造酱、制饴、治病等。

(2)酶学的产生：1777年，意大利物理学家 Spallanzani 的山鹰实验；1822年，美国外科医生Beaumont 研究食物在胃里的消化；19世纪30年代，德国科学家施旺获得胃蛋白酶。

1684年，比利时医生Helment提出ferment—引起酿酒过程中物质变化的因素（酵素）；1833年，法国化学家Payen和Person用酒精处理麦芽抽提液，得到淀粉酶；1878年，德国科学家K?hne提出enzyme—从活生物体中分离得到的酶，意思是“在酵母中”（希腊文）。

(3)酶学的迅速发展（理论研究）：1926年,美国康乃尔大学的”独臂学者”萨姆纳博士从刀豆中提取出脲酶结晶，并证明具有蛋白质的性质;1930年，美国的生物化学家Northrop分离得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶结晶，确立了酶的化学本质。

3.说说酶工程的发展概况I.酶工程发展如下：①1894年，日本的高峰让吉用米曲霉制备淀粉酶，酶技术走向商业化：②1908年，德国的Rohm用动物胰脏制得胰蛋白酶，皮革软化及洗涤；③1911年，Wallerstein从木瓜中获得木瓜蛋白酶，用于啤酒的澄清；④1949年，用微生物液体深层培养法进行－淀粉酶的发酵生产，揭开了近代酶工业的序幕；⑤1960年，法国科学家Jacob和Monod 提出的操纵子学说，阐明了酶生物合成的调节机制，通过酶的诱导和解除阻遏，可显著提高酶的产量；⑥1971年各国科学家开始使用“酶工程”这一名词。

固定化酶的研究进展和应用前景固定化酶是指将酶固定在固体载体上，并保持其生物活性的一种技术。

它有许多优点，如可重复使用、稳定性高、易于回收等，因此成为了生物技术领域一种非常有前途的研究方向。

一、固定化酶的发展历程固定化酶的概念最早可以追溯到20世纪50年代。

第一种固定化酶的载体是硅胶，随后又发展了许多种载体，如凝胶、海藻酸盐、纳米材料、磁性颗粒等。

随着技术的进步，目前已有各种方法来制备纳米载体和比之前更优异的凝胶载体。

同时，各种固定化酶的制备方法也在不断改进，包括共价结合、吸附、交联、包埋等。

二、固定化酶的应用固定化酶的应用范围非常广泛，包括生物催化、食品工业、医药工业、制药工业等。

其中，固定化酶在食品工业中的应用最为广泛。

如生产葡萄糖、果汁、醋等。

固定化酶也可以用于制药工业中的药品合成。

此外，还可以在纳米技术、环境保护、制垃圾处理等领域中找到应用。

三、固定化酶的优势1. 重复使用：固定化酶具有可重复使用的优势，节省了时间和成本，具有广泛应用前景。

2. 稳定性：与游离酶相比，固定化酶具有较高的稳定性和耐受性，并可在极端环境中保持其生物活性。

3. 易于回收：固定化酶可以设计成可在固定化酶中回收，增加了其经济价值。

四、固定化酶仍需解决的问题尽管固定化酶在许多领域中具有潜力，但仍存在一些问题。

1. 优化载体：优化载体并不是一件容易的事情，其选择需要结合具体的酶种和应用需求，存在一定的技术难度。

2. 降低成本：目前固定化酶的生产成本仍比较高，限制了其在一些领域中的推广。

3. 稳定性问题：目前许多固定化酶在长时间的储存或使用过程中还会出现酶失活的情况，这需要更好的研究与解决。

综合而言，固定化酶的广泛应用前景与其固有的优势是显而易见的。

在未来，我们需要持续关注固定化酶领域的研究与发展，加快技术优化和成本降低，更好地服务于人类的需求。

酬乐天扬州初逢席上见赠刘禹锡1、本诗是古代酬赠诗中的佳品，其感情基调是由低沉愤懑到高昂乐观。

2、诗的第一联作者通过“凄凉地”和“弃置身”这些富有感情色彩的字句的渲染，表达出诗人被贬后的愤懑不平之情。

3、这首诗的首联写出了诗人怎样的遭遇？“凄凉地”、“二十三年”等词可以看出诗人远离京城，身处荒僻之地，长期被弃用的现实。

4、“怀旧空吟闻笛赋，到乡翻似烂柯人”一联抒发了作者怎样的思想感情？运用典故抒情，委婉含蓄地表达了作者对亲朋好友的无限思念和对物是人非的感慨。

5、诗的第二联中借用两个典故，表达了诗人怎样的思想感情？（1）闻笛赋：怀念故友。

（2）烂柯人：对岁月流逝、人事变迁的感叹。

6、①描述“沉舟侧畔千帆过，病树前头万木春”一句所展现的画面。

并说说该诗句揭示的自然规律（蕴含的生活哲理）？大江之上，沉舟之侧，千帆竞发；自然中，枯树前头，万木争春，一片春色。

这两句诗作者借用自然景物的变化蕴含着深刻的哲理，暗示社会总是向前发展的，新事物必将战胜旧事物，，未来肯定会比现在好，揭示了新陈代谢的自然规律。

②“沉舟侧畔千帆过，病树前头万木春”历来受到人们的赞赏，你怎样理解这两句诗？（1）大江之上，沉舟之侧，千帆竞发；自然中，枯树前头，万木争春，一片春色。

“沉舟”“病树”是诗人自喻，包含感慨身世，惆怅忧伤之情，但他对未来并不失望，坚信“沉舟侧畔”必然有千帆竞发，“病树前头”终究会万木争春，表现出诗人虽身经危难，但仍保持坚定意志的积极乐观、豁达豪迈的胸襟。

（2）这两句诗作者借用自然景物的变化蕴含着深刻的哲理，暗示社会总是向前发展的，新事物必将战胜旧事物，，未来肯定会比现在好，揭示了新陈代谢的自然规律。

③请任选一个角度赏析“沉舟侧畔千帆过，病树前头万木春”一联。

（1）大江之上，沉舟之侧，千帆竞发；自然中，枯树前头，万木争春，一片春色。

“沉舟”“病树”是诗人自喻，包含感慨身世，惆怅忧伤之情，但他对未来并不失望，坚信“沉舟侧畔”必然有千帆竞发，“病树前头”终究会万木争春，表现出诗人虽身经危难，但仍保持坚定意志的积极乐观、豁达豪迈的胸襟。

酶及细胞固定化技术
酶及细胞固定化技术是一种常见的生物技术，在制药、化工、食品等领域广泛应用。

酶是一种天然催化剂，在一系列生化反应中起到了至关重要的作用。

然而，酶在传统的反应过程中通常难以重复利用，并且容易受到环境因素的影响导致其活性降低。

为了克服这些困难，研究人员发明了酶固定化技术，即将酶固定在固体基质上，从而提高其稳定性和功效。

使用固定化酶，可以在更广泛的工业应用场景中实现更高效、经济的生物转化过程。

固定化技术不仅可以应用于酶，还可以用于固定化细胞。

细胞固定化是将细胞固定在一种固定化基质上，以便在化工过程中重复使用。

固定化细胞繁殖能力更强，可稳定持续的提供所需生产物。

比如，用固定化酵母发酵葡萄汁制成果酒或啤酒。

固定化技术的实现方式有很多种，例如物理吸附、共价键结合、交联等。

其中最常见的方法是交联法，通过交联剂，如谷氨酸或戊二醛，将酶或细胞固定在载体上。

经过固定处理后，酶或细胞的增稳特性明显增强，同时也具有更广泛的适应性。

在化学反应中，固定化酶可用于一系列生产过程，包括生成和破坏多种化学键以及催化合成。

这种方法还可以改善化学反应的选择性和增加产物的纯度。

总之，酶及细胞固定化技术已成为现代生物工程的重要组成部分，它为生产高品质、低成本的化学品、食品、医药品以及可再生能源等提供了新的可能性。

由于固定化技术的成熟和发展，它在未来的研究和应用中将会得到越来越广泛的应用。

聚乙烯醇固定化微生物新方法的研究在当前生物技术领域中，聚乙烯醇（PVA）固定化微生物的研究备受关注。

PVA是一种无毒、生物相容性高的合成聚合物，在生物医学、环境保护和食品工业等领域有着广泛的应用。

而固定化微生物技术是利用载体将微生物细胞固定化在其上，以提高微生物的稳定性和耐受性，从而增强微生物的活性和应用效果。

将PVA与微生物结合固定化有着巨大的应用前景和研究意义。

在近年来的研究中，一种新的PVA固定化微生物方法备受关注，即利用纳米技术制备PVA纳米纤维，将微生物固定化在纳米纤维上。

这一方法不仅拓展了PVA固定化微生物的载体形式，还进一步提高了微生物的固定效果和应用效果。

PVA纳米纤维具有较大的比表面积和良好的生物相容性，可以更好地提供微生物生长和代谢所需的条件，从而提高固定化效果。

固定化微生物的研究对于环境污染的治理、生物药物的生产、农业生产等领域具有重要意义。

采用PVA固定化微生物的新方法，有望为相关领域的技术创新和产品开发提供新的途径和可能性。

这一研究也需要深入探讨PVA固定化微生物在不同条件下的稳定性、活性和反应效果，以便更好地指导相关技术的应用和推广。

总结来说，聚乙烯醇固定化微生物新方法的研究具有重要的理论和应用价值，有望为生物技术领域的发展和产业化应用带来新的突破和进展。

要实现这一目标，需要加强基础研究，深化对PVA固定化微生物新方法的理解，并积极探索其在环境、医药、食品等领域的广泛应用。

在文章撰写中，非常重要的是深度和广度的讨论。

面对这个主题，我们不仅要全面介绍相关技术的发展历程、现状和前景，还需要探讨PVA固定化微生物的原理和机制、固定效果和应用效果等深层次问题。

为了更好地理解这一主题，还可以结合具体的研究案例和应用实例，进行案例分析和总结。

只有在此基础上，我们才能更全面、深刻和灵活地理解聚乙烯醇固定化微生物新方法的研究，并为相关研究和应用提供有价值的参考意见。

在写作过程中，我个人对于这个主题的理解是相当重要的。

固定化细胞技术综述及其应用张弘扬1401024103 高娟丽1401024122天津农学院农学与资源环境生物技术（1）班摘要固定化细胞是将动植物或微生物细胞固定于合适的不溶性载体上的一种技术，它既可以提高生产效率和生产能力、延长生产周期，又易于细胞的分离和回收。

在生物、医药、环境保护、食品工业等方面得到了广泛应用。

本文主要介绍了固定化细胞技术的方法，载体的选择与应用，综述了固定化细胞技术在工业、环境中的应用，并对其发展前景进行展望。

关键词细胞固定化固定化方法细胞固定载体生物反应器酒精发酵环境治理固定化技术包括固定化酶技术与固定化细胞技术。

固定化细胞技术起步较晚，在20世70年代后才从固定化酶技术发展而来，它是指通过物理或化学的方法将分散、游离的微生物细胞固定在某一限定空间区域内，以提高微生物细胞的浓度，使其保持较高的生物活性并反复利用的方法。

相对于固定化酶技术，该方法不需把酶从细胞中提取出来，且无需纯化，酶活力损失小。

目前，固定化细胞技术的应用范围涵盖生物学、生化工程、有机化学、合成化学、高分子化学、食品与发酵工业、环境净化、能源生产等多个领域，已经成为生物技术中十分活跃的跨学科研究领域。

本文主要对该技术及其应用进行了简单介绍，并对其发展前景进行展望。

一、生物细胞固定化技术1、细胞固定化的原理及方法固定化技术是使生物催化剂更广泛、更有效应用的一种重要手段，任何一种限制生物催化剂自由流动的技术都可以用于制备固定化生物催化剂。

由于细胞的种类多种多样，大小和特性各不相同，故此细胞固定化的方法有很多种。

Karel 等人将其归纳为表面吸附、多介质包埋、隔离和自凝集4大类；王建龙把目前常用的固定化方法分为吸附法、包埋法、胶联法和截留法；杨文英等介绍了吸附法、包埋法、共价结合法、胶联法、多孔物质包络法、超过滤法、多种固定化方法联用等7种常用方法；成庆利等按有无外加载体将细胞固定化方法分为有载体固定化法和无载体固定化法2种；张磊等按照固定化载体与方式的不同将其分为吸附法、包埋法、共价结合法和胶联法。

酵母细胞的固定化什么是酵母细胞的固定化？酵母细胞的固定化是通过某些物理或化学方式将酵母细胞固定在载体上，从而形成固定化酵母细胞。

固定化酵母细胞具有较高的代谢活性和稳定性，适合应用于许多生产和环境保护领域。

固定化酵母细胞可通过吸附、包埋、凝胶化和共价交联等方式实现。

其中，共价交联是一种常见的方法，它使用化学物质使酵母细胞与载体形成共价键，从而增强稳定性和代谢活性。

固定化酵母细胞的应用食品加工酵母细胞是食品加工中广泛使用的微生物。

固定化酵母细胞可被应用于发酵、浸泡和食品增味等过程中，从而提高产品的质量和产量。

饲料添加剂固定化酵母细胞在饲料添加剂中也有广泛应用。

它可以增加畜禽的生长速度、增强抵抗力和改善肠道菌群，从而提高养殖生产效益。

生物医药固定化酵母细胞在生物医药领域中也有广泛应用。

它可以用于生产酵母蛋白、生物柴油、医药中间体等，从而为生产提供更高效的代谢平台。

环境保护固定化酵母细胞对环境压力的响应较强，可以用于处理废水中的有机污染物等。

通过将酵母细胞固定在载体上并将其与废水接触，可以使其代谢这些有机物质并将它们降解。

固定化酵母细胞的优势和劣势优势1.增强代谢活性和稳定性。

2.操作方便，可以重复使用。

3.保护环境和减少废弃物产生。

劣势1.成本较高。

2.可能出现酵母细胞和载体之间的界面问题。

3.缺乏对特定应用的优化。

固定化酵母细胞具有极高的应用价值，在不同领域中都有广泛的应用。

鉴于优势和劣势的影响因素，我们可以尝试优化不同的固定化方法，为实现性价比更高的酵母细胞固定化方案做出有效的基础研究工作。

微生物固定化的发展及在废水处理中的应用微生物固定化的发展及在废水处理中的应用随着工业化进程的加快和人口的增加，废水排放问题日益凸显。

传统的废水处理方法通常采用生物处理，但存在着细菌易受环境影响、难以迅速生长等问题。

为了解决这些问题，微生物固定化技术应运而生，被广泛应用于废水处理中。

本文将介绍微生物固定化的发展历程，并探讨其在废水处理中的应用及前景。

微生物固定化，指将微生物细胞牢固地固定在载体上，并形成生物膜来进行废水处理的一种技术。

这种技术最早可以追溯到20世纪70年代。

当时，研究人员发现，将活性污泥固定在固体支持体上，可以增加其抗冲击负荷能力，提高废水处理效果。

之后，许多载体材料被提出并应用于微生物固定化技术中，如海藻、聚酯材料、陶瓷颗粒等。

这些载体材料能够为微生物提供附着和生长的环境，并形成更稳定的生物膜结构。

微生物固定化技术在废水处理中的应用主要体现在以下几个方面。

首先，微生物固定化技术能够提高活性污泥的抗冲击负荷能力。

传统的活性污泥法在处理高浓度废水时往往会出现污泥浮渣和处理效果下降的问题。

而微生物固定化技术可以将微生物牢固地固定在载体上，从而增加其抗冲击负荷能力，有效解决了这一问题。

其次，微生物固定化技术可以提高废水处理的稳定性。

微生物固定化技术可以形成稳定的生物膜结构，使微生物生长环境更加稳定，从而提高处理过程的稳定性。

此外，微生物固定化技术还可以提高废水处理的效率。

微生物固定化技术可以增加微生物的团聚度和密度，提高微生物的附着能力，从而提高废水处理的效率。

近年来，微生物固定化技术在废水处理领域得到了广泛应用。

以A/O（厌氧/好氧）工艺为例，通过将厌氧反硝化微生物和好氧硝化微生物固定在载体上，可以同时实现废水的脱氮和脱磷。

另外，微生物固定化技术还可以用于处理有机废水、重金属废水等特殊废水。

在处理有机废水时，将活性污泥和微生物固定化载体共同应用，可以提高有机物的去除效率。

在处理重金属废水时，选择适合生物吸附的载体材料，可以将重金属污染物吸附并固定在载体上，从而实现重金属废水的处理。

细胞固定化技术的发展历程和主要应用早在 1 9世纪初叶，人们发现某些微生物细胞具有一种吸附在固体物质表面的天然倾向和特殊功能，并以这种方式被束缚和固定起来。

从20世纪印年代开始，国际上固定化酶的研究迅速发展起来;到70年代，作为发酵源的微生物菌体本身的固定化，即固定化微生物，也引起了人们极大的关注。

固定化技术是将酶或细胞通过物理或化学方法固定在不溶性或水溶性的膜状、颗粒状、管状的载体上，一般能明显地提高酶对热和酸碱度的稳定性。

固定化技术在连续反应过程中不会流失，可用简单的方法回收再生，可使生产连续化，具有节约能耗、降低成本、简化环保措施等诸多优点，使其在生产中被迅速推广。

固定化细胞在食品工业中的应用目前，世界各国都把固定化细胞研究的成果很快地运用于工业生产过程中，其应用范围远远超出食品加工、轻化工业和制药工业，现已扩展到化学分析、环境保护,能源开发等领域。

一、生产果葡萄糖浆利用微生物的a一淀粉酶和葡萄糖淀粉酶将淀粉水解为葡萄糖，再用葡萄糖异构酶将葡萄糖转变为较蔗糖更甜的果糖。

经提纯、浓缩，即可制得替代蔗糖的新糖源，即含葡萄糖、果糖的果葡糖浆。

1966年日本在工业规模上利用微生物菌体生产果葡糖浆，首次获得成功，并正式投人生产。

1969年又采用菌体热固法制成的固定化细胞，实现了生产的连续化，产量达11万t,1978年产量达到100万t以上。

其制得的固定化异构酶微生物生物反应器半衰期289 d1131。

二、柑桔类果汁的脱苦柠檬苦素类脱苦酶，其最适PH值都偏向碱性，而影响其在柑桔加工中的使用，但可以将产生这些酶的细菌细胞固定化，以用于柑桔果汁的脱苦。

球形节杆菌含有柠檬苦素D一环水解酶和柠檬酸A一环内醋脱氢酶，可将柠檬苦素转化成17一脱氢柠檬酸A一环内醋;球形节杆菌n含有柠檬苦素醇脱氢酶，可将柠檬苦素转化成柠檬苦素醇.2001年，张惟广等研究了用于柑桔汁脱苦的固定化醋酸杆菌细胞的特性，研究表明，固定化细胞脱苦最佳供氧为:摇床转速160r./min，最适声为4.5,最适温度为25℃;而游离细胞脱苦的相应条件分别为160 r/min,州为5.5，最适温度为25℃。

细胞固定化生物处理工艺细胞固定化生物处理工艺是一种将活性细胞固定在载体上进行废水处理、废气处理和固体废弃物处理的生物技术方法。

相比于传统的悬浮细胞处理工艺，细胞固定化工艺具有更高的效率、更强的稳定性和更低的操作成本。

本文将介绍细胞固定化的原理、应用领域以及未来的发展方向。

细胞固定化是将活性细胞固定在载体上形成固定化细胞颗粒，然后将其应用于废水处理、废气处理和固体废弃物处理中的一种技术。

固定化细胞在处理过程中，能够利用废物中的有机物进行生长和代谢，从而将有害物质转化为无害物质。

与悬浮细胞处理工艺相比，细胞固定化工艺具有以下优势：1. 提高处理效率：固定化细胞形成的生物颗粒具有较高的细胞浓度和活性，能够更充分地利用废物中的有机物质，从而提高处理效率。

2. 增强稳定性：固定化细胞能够牢固地固定在载体上，不易受外界环境的干扰，具有较强的抗冲击负荷能力和耐受性，能够在复杂的废物环境中长期稳定运行。

3. 减少操作成本：固定化细胞处理工艺不需要频繁更换培养基，减少了操作成本和维护费用。

细胞固定化生物处理工艺在废水处理、废气处理和固体废弃物处理等领域有着广泛的应用。

在废水处理中，细胞固定化工艺可以应用于有机废水的处理、重金属离子的去除以及氮、磷等营养元素的回收。

例如，将固定化细胞应用于生物滤池中，可以有效去除废水中的有机物和氮源，达到水质净化的目的。

在废气处理中，细胞固定化工艺可以应用于有机废气的处理、氨气的去除以及VOCs的降解。

例如，将固定化细胞应用于生物滤床中，可以将废气中的有机物转化为无害的CO2和H2O，减少空气污染。

在固体废弃物处理中，细胞固定化工艺可以应用于有机固体废弃物的降解和转化。

例如，将固定化细胞应用于堆肥过程中，可以加速有机物的降解，提高堆肥效率，同时减少气味和温室气体的排放。

未来，随着生物技术的不断发展，细胞固定化生物处理工艺还将有更广阔的应用前景。

例如，利用基因工程技术改造固定化细胞，可以使其具有更强的降解能力和适应性，从而提高处理效率和稳定性。

固定化细胞技术步骤固定化细胞技术是一种基于化学原理和细胞分子生物学的方法，用于固定和结合细胞到特定的支持材料表面，从而保持细胞的活性和功能，同时可以增强细胞的机械稳定性和生物稳定性。

这种技术被广泛应用在生物制药、生物传感器、酶催化、生物能源等领域。

一般来说，固定化细胞技术步骤可以分为以下几个步骤：1. 选取合适的支持材料支持材料的选择是固定化细胞技术的关键，不同的细胞需要不同的材料来保持它们的适应性和稳定性。

常见的支持材料包括硅胶、琼脂糖、聚丙烯、氨基酸聚合物等。

2. 准备细胞和粘合剂将要固定化的细胞根据实验需求选取合适的培养基和培养条件进行预培养和增殖，同时选取适当的细胞粘合剂。

3. 固定化细胞固定化细胞的方法有多种，包括吸附法、凝胶包埋法、共价交联法、磁性颗粒法等。

其中最常用的是吸附法和凝胶包埋法。

吸附法：将粘合剂涂覆在支持材料表面，然后将细胞悬液滴在表面上，通过静置或轻微震动使细胞与表面粘附结合。

凝胶包埋法：将细胞与粘合剂均匀混合，然后将混合物切成小块，用凝胶包裹后固定在支持材料上。

4. 洗涤和固定化效果检验完成固定化细胞后，需要用适当的缓冲液对固定化物进行一定的洗涤，以去除未结合的细胞或其他杂质。

此外还需要对固定化效果进行检验，根据实验需求选择最合适的检测方法进行。

5. 应用固定化细胞可以用于生产生物制药品、酶催化反应、生物传感器等。

在应用前需要根据实验需要将其激活或重现生物活性。

以上就是固定化细胞技术的常见步骤，不同的固定化细胞方法和实验需求可能会有所不同。

固定化细胞技术后续的研究和应用对推动生物医学、生物工程、农业和环保等领域的发展非常重要。