固定化酶研究现状论文

固定化细胞技术的食品工业应用论文

摘要 :固定化细胞技术是一种现代化高新技术，该种技术将细胞、酶、原生质等物质束缚于特殊相中，使之与整体流体分割开来，但是可以实现与效应物与低物的分子交换。目前，固定化细胞技术已经在环保、化工、制药、食品等领域中得到了应用。本文就固定化细胞技术在食品工业中的应用进行分析。

关键词 :固定化细胞技术;食品工业;应用

固定化技术最早产生于上世纪60～70年代，是指利用化学或物理方式将酶或细胞固定在载体上，可以有效的提升酶的稳定性。固定化细胞技术是食品中经常使用的一种技术，酶的效力在反复的反应中不会流失，可以连续生产，节约成本，因此得到广泛的应用。

一、固定化细胞的优缺点

固定化细胞较之固定化酶有下列优点:一是细胞中的酶直接发挥作用，不用直接从微生物细胞中提取出来，这样既能有效的保证酶的活性，也可以降低成本;二是细胞的繁殖速度快稳定性高;三是较之提取出来的酶，细胞中的酶的稳定性更好;四是细胞中的酶可以连续反应，操作简便;固定化细胞也有一些缺点，首先，菌体具有自溶的特点，要防止菌体自溶，保持菌体的完整性，从而提高产品的纯度;其次，细胞中的蛋白酶容易分解，要采用一定的技术防止这种情况的发生;再次，细胞中有多种菌，会影响细胞的固定性，为了防止副作用的发生，要有效抑制其它酶的活性。

二、细胞固定化的方法

细胞固定化有许多的方法，企业可以根据自己的情况合理的选用。(一)吸附法吸附法分为表面吸附法和细胞聚集法两种，其中表面吸附法是指利用微生物本身的吸附能力，将细胞固定在载体中。可以充当吸附细胞的载体有多种，例如高岭土、多孔硅、活性炭等多孔性的物质［1］。细胞聚集法是指利用细胞本身的聚集性，将细胞大面积的培养，从而提升细胞的浓度。(二)包埋法包埋法是最常用的一种方法，分为凝胶包埋法和微胶囊法两种，凝胶包埋法是将细胞用凝胶来包埋固定，生产啤酒、酒精、抗生素一般采用这种方法。微胶囊法是利用胶囊将细胞包埋起来，以利于长期保存。(三)共价结合法共价结合法对于条件的要求比较严格，没有很专业的技术不容易成功。它是利用氨基、羧基等反应基因，与已经活化的`载体相互融合形成共价键，从而让细胞固定在载体中［2］。(四)交联法交联法是利用戊二醛、甲苯二异氰酸酯等交联剂，直接与细胞上的氨基、酚基等反应集团进行反应，让各个细胞之间相连，形成网状的结构，从而形成固定化细胞。

三、固定化细胞技术在食品工业中的应用

固定化细胞技术在食品中有非常广泛的应用，并且取得很好的效果。现阶段固定化细胞技术不仅仅应用于食品加工上，在制药技术、化学分析、环境保护方面也有广泛的应用。

(一)果葡糖浆的生产

首次利用微生物菌体生产果葡糖浆是在1966年的日本，并且取得了很大的成功，随即投入了生产［3］。1969年将技术进行进一步提升，利用菌体热固法生产出固定化细胞，实现连续化的生产，有效的提升了果葡糖浆的质量。在生产的过程中，首先在微生物中水解出葡萄糖，然后再将葡萄糖转化为比较甜的果糖，再提炼浓缩就可以成为果葡糖浆。

(二)柑桔类果汁的脱苦

常用的柠檬苦素类脱苦酶其PH值为碱性，但是不适用柑桔的加工生产中使用，可以采用细胞固定化的技术，将细胞固定在载体中，用于柑桔果汁的脱苦。利用固定化细胞技术，对于PH值不再有特殊的影响，可以有效的进行具有酸性特征的柑桔的脱苦。固定化细胞技术的使用，有效的解决了柑桔果汁的脱苦问题，让柑桔果汁的口感更好，更能符合消费者的需求。

(三)酱油生产

酱油是每个家庭厨房中的必需品，采用固定化细胞技术可以更有效的促进酱油的生产。通过固定化细胞技术生产酱油，可以缩短生产周期，提升酱油的口感，让酱油的质量更加优越。在生产的过程中，将固定化细胞放置在搅拌罐的反应器中与过滤装置有效的结合，让它们做出反应，即可生产出风味良好的酱油产品。

(四)酿酒

酿酒是固定化细胞技术另一项重要的应用，较之传统的酿酒技术，利用固定化细胞酿出的啤酒香气更浓、澄清度更高，口感更好，并且酵母菌得到更好的发酵，让其中的麦芽糖得到广泛的应用。目前，固定化细胞技术已经广泛的应用于酿酒领域，并取得了很好的效果。另外固定化细胞技术也可以应用于米酒的酿造和酒精的生产中［4］。固定化细胞技术在食品工业生产中的应用还非常多，如固定a-淀粉酶、固定化氨基酰化酶的生产中，目前，很多固定化细胞与固定化酶还处在试验阶段，其中还有一些技术难题尚未克服，很多还处于研究和开发中，但它已经给我们指明了发展方向，随着固定化技术的发展，将会有更多的固定化酶、细胞、原生质体应用于生产。

四、结语

目前，各个国家都开始将固定化细胞技术应用在工业生产领域之中，其应用范围已经超过了食品加工、制药工业与轻化工业，扩展至环境保护、化学分析、能源开发等新型领域中，在下一阶段下，固定化细胞技术将表现出更好的发展前景。总之，固定化细胞技术利用了细胞密度高、繁殖速度快和耐毒害性好的特点，在食品工业的生产中表现出很高的优势。固定性细胞技术还有许多优良的性能没有发挥出来，我们要加大固定化细胞技术的研究，让其更好的为我们服务。

参考文献:

［1］韩文静．固定化酶的新型制备方法及其在食品工业中的应用［J］．食品工业科技，2009(02)．

［2］毛跟年，李丽维，齐凤．固定化酶应用研究进展［J］．中国酿造，2009(08)．

［3］乔德亮，胡冰，曾晓雄．酶固定化及其在食品工业中应用新进展［J］．食品工业科技．2008(01)．

［4］李晔．酶的固定化及其应用［J］．分子催化，2008(01).

现代生物技术在环境保护中的应用和前景 内容包括 现代生物技术 生态环境 环境保护 生物技术 前景 - 摘要 针对我国目前 生态状况，论述了现代 生物技术在治理环境污染，保护生态环境中的应用 和发展 前景。 关键词 现代生物技术 生态环境 环境保护 1 我国生态环境现状 目前我国由于 “三废”污染、农用化肥和农的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染，严重的影响 了我国的生态环境，使得水污染日益加剧，水资源严重短缺，全国600多个城市中已有一半城市缺水， 则有8 000万人和6 000万头牲畜饮水困难；土壤污染严重，耕地面积锐减，近10年来每年流失的土壤总量达50亿t，土地荒漠化日益加剧；森林覆盖面积下降，草场退化，每年减少森林面积达2 500万亩；人们的身体健康受到严重威胁，疾病发病率急剧上升。因此，加大环境保护和环境治理力度，加快应用高新技术，如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡，提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。 2 现代生物技术与环境保护 现代生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程，细胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、研究 、食品工程方面发挥着重要作用，而且也随着日益突出的环境问题 在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20 世纪 80年代以来生物技术作为一种高新技术，已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视，发展十分迅猛。与传统方法 比较，生物治理方法具有许多优点。 （1）生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构，降解的产物以及副产物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度，这样既做到一劳永逸，不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。 （2） 利用发酵工程技术处理污染物质，最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质，如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等，常常是一步到位，避免污染物的多次转移而造成重复污染，因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。 （3）生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程，而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质，其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的，所以大多数生物治理技术可以就地实施，而且不影响其他作业的正常进行，与常常需要高温高压的化工过程比较，反应条件大大简化，具有设备简单、低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。 所以，当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理，有毒有害物质的无害化处理等各个方面。 3 现代生物技术在环境保护中的应用 污水的生物净化 污水中的有毒物质的成分十分复杂，包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用，从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质，使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶，是通过吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合，将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器，用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定，即是可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等，此方面国内外成功的例子很多，如德国将能降解对硫磷等9种农药的酶，以共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于处理对硫磷废水，去除率达95%以上；近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展，对于含100mg/L废水，降解率和酶活性保存率均在90%以上；利用固定化酵母细胞降解含酚废水也已实际应用于废水处理。 污染土壤的生物修复 重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用，削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态，使重金属固定或解毒，降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性，通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量，激发微生物的活性，由此可以改善土壤的生态结构，这将有助于土壤的固定，遏制风蚀、水蚀等作用，防止水土流失。 白色污染的消除 废弃塑料和农用地膜经久不化解，估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产，若再连续使用而不采取措施，十几年后不少耕地将颗粒无收，可见数量巨大的塑料垃圾严重影响 着生态和环境，研究 和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌，另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如：根瘤菌)中，使两者同时发挥各自的作用，将塑料和农膜迅速降解。同时，还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用 。 有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯，这些聚酯是微生物内源性贮藏物质，可以用发酵方法 进行生产，由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在等许多领域有极好的应用前景。为了降低成本、提高产量，人们正在用重组DNA技术对相关的微生物进行改造，此方面目前 一个研究热点是采用微生物发酵法生产聚-β羟基烷酸(PHAs)，研究人员正设法构建出自溶性PHAs生产菌种，即将PHAs重组菌进行发酵，在积累大量的PHAs后，加入信号物质，使裂解蛋白产生，细胞壁破坏，PHAs析出，以简化胞内产物PHAs的提取过程，降低提取成本。 化学农药污染的消除 一般情况下，使用的化学杀虫剂约80%会残留在土壤中，特别是氯代烃类农药是最难分解的，经生态系统造成滞留毒害作用。因此多年来人们一直在寻找更为安全有效的办法，而利用微生物降解农药已成为消除农药对环境污染的一个重要方面。能降解农药的微生物，有的是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物CO2和H2O，这种降解途径彻底，一般不会带来副作用；有的是通过共代谢作用，将农药转化为可代谢的中间产物，从而从环境中消除残留农药，这种途径的降解结果比较复杂，有正面效应也有负面效应。为了避免负面效应，就需要用基因工程的方法对已知有降解农药作用的微生物进行改造，改变其生化反应途径，以希望获得最佳的降解、除毒效果。要想彻底消除化学农药的污染，最好全面推广生物农药。 所谓生物农药是指由生物体产生的具有防止病虫害和除杂草等功能的一大类物质总称，它们多是生物体的代谢产物，主要包括微生物杀虫剂、农用抗生素制剂和微生物除草剂等。其中微生物杀虫剂得到了最广泛的研究，主要包括病毒杀虫剂、细菌杀虫剂、真菌杀虫剂、放线菌杀虫剂等。长期以来并没有得到广泛的使用。现在人们正在利用重组DNA技术克服其缺点来提高杀虫效果，例如目前病毒杀虫剂的一个研究热点是杆状病毒基因工程的改造，人们正在研究将外源毒蛋白基因如编码神经毒素的基因克隆到杆状病毒中以增强杆状病毒的毒性；将能干扰害虫正常生活周期的基因如编码保幼激素酯酶的基因插入到杆状病毒基因组中，形成重组杆状病毒并使其表达出相关激素,以破坏害虫的激素平衡，干扰其正常的代谢和发育从而达到杀死害虫的目的。 参考 文献 1 孔繁翔. 环境生物学[M]. 北京:高等 出版社,2000 2 陈坚. 环境生物技术[J]， 生物工程进展，2001(5) 3 姜成林,徐丽华. 微生物资源的开发与利用[M].北京:中国 轻工业 出版社，2001 -求采纳