專利名稱：固定微生物的多孔膜微囊載體的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實用新型屬于微生物固定化領(lǐng)域，特別涉及一種固定微生物的載體。
二背景技術(shù)：
微生物固定化在生物流化床反應(yīng)器的研究與應(yīng)用開發(fā)中是關(guān)鍵的技術(shù)之一?，F(xiàn)有的微生物細(xì)胞固定方法可分為化學(xué)固定法和物理固定法兩大類，化學(xué)固定法主要有交聯(lián)法和共價結(jié)合法，由于化學(xué)固定法往往會導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變及酶活性下降，所以生物流化床反應(yīng)器中的微生物固定法主要采用物理固定法。物理固定法主要有吸附法和包埋法；吸附法是將微生物細(xì)胞物理性地直接吸附在實心或基體型多孔不溶性載體上，這是迄今最簡單、也是應(yīng)用最廣的固定方法，但實心載體只能使微生物附著于表面，不僅容易脫落，而且由于載體比表面積不大而使微生物聚集量低，基體型多孔不溶性載體可使微生物進(jìn)入孔內(nèi)并吸附在孔壁，相對于實心載體提高了微生物的聚集密度，并在一定程度上提高了外表面微生物的附著強(qiáng)度，但由于載體上孔的數(shù)量有限，聚集微生物的空間有限，因而微生物聚集密度的提高幅度不大；包埋法以半透性高分子聚合物凝膠或膜為載體，將微生物細(xì)胞包埋在載體內(nèi)，由于載體的半透性特點，小分子的底物和產(chǎn)物可以自由出入，而細(xì)胞卻不會漏出。此種方法一方面工藝復(fù)雜，載體不能再生，導(dǎo)致成本偏高，另一方面?zhèn)髻|(zhì)阻力較大，影響微生物的生長和產(chǎn)物代謝。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種改進(jìn)的固定微生物的載體，以提高微生物的聚集密度，減小傳質(zhì)阻力，從而改善生物流化床反應(yīng)器的性能。
本實用新型的技術(shù)方案是將吸附法中基體型多孔不溶性載體固定微生物的機(jī)理與包埋法中的半透性高分子聚合物膜的結(jié)構(gòu)相結(jié)合并進(jìn)行創(chuàng)新，從而設(shè)計出一種多孔膜微囊載體，此種載體的外形和囊內(nèi)空間呈球狀(包括圓球狀、橢球狀和異形球狀)，囊膜為高分子材料，其上設(shè)置有若干供微生物細(xì)胞通過的膜孔。形成囊膜的高分子材料可以是聚酰胺類、聚丙烯酸酯類等聚合物，多孔膜微囊的制備方法有界面聚合法、界面沉淀聚合法以及原位聚合法等。
為了使多孔膜微囊的技術(shù)效果更好，應(yīng)優(yōu)選膜孔孔徑、囊膜厚度及膜孔分布，具體技術(shù)方案如下1、膜孔的孔徑為微生物細(xì)胞尺寸的2～5倍。
2、囊膜越薄越好，其厚度一般為5～50μm，若成膜材料強(qiáng)度大、韌性好則偏下限選擇，反之，則偏上限選擇。
3、膜孔在囊膜上均勻分布。
本實用新型具有以下優(yōu)點和有益效果1、由于囊膜上分布有若干供微生物細(xì)胞通過的膜孔，因而既能使微生物進(jìn)入微囊內(nèi)部球形空間固定，提高微生物的聚集密度，又能減小傳質(zhì)阻力，使微生物整體活性提高，傳質(zhì)性能提高，生化反應(yīng)速度提高。
2、由于微囊膜對其內(nèi)部微生物細(xì)胞的“保護(hù)”作用，可使生物流化床反應(yīng)器的抗負(fù)荷沖擊能力提高，瞬變環(huán)境適應(yīng)性增強(qiáng)。
3、微囊內(nèi)部球形空間能自絮凝固定微生物細(xì)胞，所以操作過程中不再擔(dān)心表面生物膜脫膜，從而避開了目前因載體上生物膜厚度控制困難而引起的操作困難，同時也克服了無載體細(xì)胞固定時間長、顆粒強(qiáng)度低的問題。
4、微囊呈球形、密度小，因而生物顆粒易于流化，運行能耗可降低。
5、載體的結(jié)構(gòu)形成了微生物在囊膜內(nèi)外雙向同時生長，且微囊內(nèi)空間較大，不存在水力剪力作用，適合微生物迅速固定生長，從而使流化床反應(yīng)器啟動容易，啟動時間縮短。
6、微生物細(xì)胞、有機(jī)基質(zhì)及反應(yīng)產(chǎn)物均能通過膜孔自由進(jìn)出微囊膜，因而生物顆粒能自動再生，由此帶來成本的降低。
7、易于實現(xiàn)批量化生產(chǎn)。
四

圖1是根據(jù)本實用新型所提出的固定微生物的多孔膜微囊載體的一種結(jié)構(gòu)圖；圖2是根據(jù)本實用新型所提出的多孔膜微囊載體固定微生物的示意圖五具體實施方式
實施例
本實施例中，固定微生物的多孔膜微囊載體如圖1所示，其外形和內(nèi)部空間均呈圓球狀，囊膜1上均勻分布著若干供微生物細(xì)胞通過的膜孔2。囊膜1為聚酰胺，膜孔2的孔徑為微生物細(xì)胞尺寸的3倍，囊膜的厚度為10μm。此種載體對微生物細(xì)胞能產(chǎn)生“內(nèi)自絮凝一外成膜”的固定效果，即在載體的內(nèi)部球形空間自絮凝固定大量的微生物細(xì)胞4，在載體的球形表面吸附微生物細(xì)胞形成生物膜3。
本實施例采用界面聚合法制備多孔膜微囊載體，工藝步驟如下1、將對苯二酰氯單體溶于苯和二甲苯的混合液中；2、將溶有對苯二酰氯單體的有機(jī)相分散進(jìn)入水相，形成水包油乳液；3、在水包油乳液中加入乙二胺引發(fā)聚合，在乳液液滴表面形成聚酰胺多孔膜；4、用離心沉降法將含油微囊從水相中分離，并用水清洗去除殘余水溶性單體和乳化劑；5、采用臨界點干燥法，在干燥微囊的同時除去微囊內(nèi)部油相溶劑；6、用水再次漂洗，再次采用臨界點干燥法干燥即獲得多孔膜微囊載體。
上述工藝步驟均在常溫常壓下進(jìn)行。
權(quán)利要求1.一種固定微生物的多孔膜微囊載體，外形和囊內(nèi)空間呈球狀，囊膜(1)為高分子材料，其特征在于囊膜上設(shè)置有若干供微生物細(xì)胞通過的膜孔(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定微生物的多孔膜微囊載體，其特征在于膜孔(2)的孔徑為微生物細(xì)胞尺寸的2～5倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固定微生物的多孔膜微囊載體，其特征在于囊膜的厚度為5～50μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固定微生物的多孔膜微囊載體，其特征在于膜孔(2)在囊膜(1)上均勻分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固定微生物的多孔膜微囊載體，其特征在于膜孔(2)在囊膜(1)上均勻分布。
專利摘要一種固定微生物的多孔膜微囊載體，外形和囊內(nèi)空間呈球狀，囊膜為高分子材料，其上設(shè)置有若干供微生物細(xì)胞通過的膜孔。此種載體對微生物細(xì)胞能產(chǎn)生“內(nèi)自絮凝—外成膜”的固定效果，即在載體的內(nèi)部球形空間自絮凝固定大量的微生物細(xì)胞，在載體的球形表面吸附微生物細(xì)胞形成生物膜。再者，傳質(zhì)阻力減小，能使整體微塵物活性提高，傳質(zhì)性能提高，生化反應(yīng)速度提高。
文檔編號C12N11/00GK2534191SQ02222108

公開日2003年2月5日 申請日期2002年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月4日
發(fā)明者褚良銀, 楊平, 陳文梅 申請人:四川大學(xué)