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《浙江大学》 2003年
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SA/CS-CaCl_2/PMCG微胶囊及其固定化微生物细胞的培养

张立央  
【摘要】: SA/CS-CaCl_2/PMCG微胶囊是一种新型多组分生物微胶囊。文中考察了CS的取代度、SA和CS的浓度及两者的配比、PMCG的浓度及胶珠在PMCG中的反应时间、所采用的溶液体系等因素对微胶囊的膜厚、机械强度和粒径等主要性能的影响。实验表明:取代度为0.36的CS是比较适合于SA/CS-CaCl_2/PMCG微胶囊的制备;SA和CS存在最佳浓度,过高或过低均使最终微胶囊的机械强度降低,同时SA和CS浓度的增加均使微胶囊的粒径变小;PMCG的浓度和胶珠在PMCG中的反应时间对微胶囊性能的影响规律类似,即PMCG浓度的增加或在其中反应时间的延长,均使微胶囊的机械强度先增加后降低、直径减小及膜厚增加;另外,胶珠在PMCG中的反应时间还会影响微胶囊的机械稳定性,实验得出最适反应时间为9-12min;实验中采用生理盐水作为该微胶囊制备的溶液体系。 微胶囊的扩散性能对微胶囊在固定化微生物细胞的培养过程至关重要,文中测定了葡萄糖、乳糖、乳酸、乙醇、L—谷氨酸、L—赖氨酸、L—色氨酸、L—苯丙氨酸和L—酪氨酸在由不同浓度的PMCG制得的不同性能的SA/CS-CaCl_2/PMCG微胶囊中的扩散过程,并计算出了这些物质在这些微胶囊的混合扩散系数D_m以及相应的微胶囊膜层中扩散系数D_1,以考察SA/CS-CaCl_2/PMCG微胶囊的通透性。从结果来看,这些物质能自由进入微胶囊,只不过扩散系数比相应的纯水中的要小,且扩散阻力集中在微囊膜。同时又测定了不同分子量的PEG在上述不同性能的SA/CS-CaCl_2/PMCG微胶囊的传递性能,初步确定了该微胶囊的截留分子量为2000左右,并且不同机械强度的微胶囊具有相同的截留分子量,充分体现了多组分微胶囊参数调解的灵活性。 通过考察成囊组分PMCG、空微胶囊及微囊化培养对大肠杆菌和酿酒酵母生长的影响,研究了SA/CS-CaCl_2/PMCG微胶囊对微生物细胞的生物相容性。尽管原料PMCG对微生物细胞有严重毒害作用,但由于其在制备过程中无法进入囊内而不会影响到固定化的微生物。总的看来,用去除杂质的PMCG制备的SA/CS-CaCl_2/PMCG微胶囊具有良好的生物相容性,用该微胶囊固定化培养大肠杆菌或酿酒酵母,与相应的游离培养类似。 以酿酒酵母固定化培养代谢酒精的过程为对象,用SA/CS-CaCl_2/PMCG 浙江大学博士学位论文 越寒 微胶囊固定化酿酒酵母,考察了单个微胶囊作为生物反应器用于细胞培养的 特点。共经过14批反复培养,分别侧定了各批的糖耗、产酒精情况和奏内细 胞密度。利用SA/CS一CaC12/P MCG微囊化技术进行酵母细胞培养可以较容易 地获得高细胞密度,酿酒酵母细胞可高达上。4x1010zml(微胶囊立、并且单 -一j.一J-一爪一分 一 个微胶囊的最高酒精生产能力为86一“69·七‘(微胶囊)_一h一‘,是督通珠练绮 —「 甲一 养的_10_倍多。说明微胶囊作为微型反应器,具有较高的生产能力。一 在研究了sA/cs一caclZ/P McG微胶囊与枯草杆菌生物相容性的基磷气上, 价汤雄
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