多层包埋生物材料由于具有许多普通包埋材料不具有的优点，近年来成为研究的热点，并已经逐渐在载药、细胞培养、节能、环保多个领域得到应用，如在固定化发酵中作为微生物的载体对微生物具有更好的保护作用以及使发酵产物的释放具有更好的可控性。本文选取海藻酸钠为主要材料，以Ca2+为交联剂，用滴注法和乳化法成功制备了一种多层海藻酸钙水凝胶球，研究了制备条件对多层球粒径的影响；用SEM对多层球的结构形态进行了观察，对多层球进行了体外的稳定性实验，用MTT比色法进行了细胞毒性检测；采用这种多层球固定枯草芽孢杆菌进行α-淀粉酶的发酵和缓释性能实验。制备条件对多层球粒径影响实验中，本文选取了制备过程中的十个因素进行单因素实验，分别为氯化钙（CaCl2）溶液浓度、海藻酸钠（SA）溶液浓度、CaCl2溶液与SA溶液的体积比、油水相比、搅拌速度、分散时间、交联时间、反应温度、水相的pH值和海藻酸钠粘度这十个因素，通过分析每个实验组中的多层球球径随层数增加的变化,总结制备条件对多层球的影响。结果证明交联时间这一个因素对多层球的粒径影响较小，降低搅拌速度、提高SA溶液的浓度、降低W/O值、提高SA/CaCl2值、提高CaCl2溶液的浓度、降低SA溶液的粘度、弱酸性的反应环境以及适中的温度更容易得到粒径较大的多层球。因此可以通过控制这些制备条件得到合适粒径的多层球。对多层球裸眼观察可以看到球形态圆整、表面光滑，层之间可以彼此分离。SEM观察结果显示多层球表面结构致密，层与层之间有较大间隙，说明这种多层球可以容纳较多的物质，如微生物和药物。细胞毒性检测证明这种材料对细胞的毒性轻微，生物相容性良好。体外稳定性实验中，多层球在酸性环境中可以稳定存在，在近中性环境中缓慢分解，在弱碱性环境中则快速分解。细胞毒性检测实验中，多层球的浸提液代替细胞培养液培养胎鼠成纤维细胞24h，48h和72h的细胞存活率分别为88%、80%和77%，根据国际标准认为这种多层球对细胞的毒性轻微，生物相容性良好。在固定化发酵实验中，本文设计了五个实验组，分别为空白发酵培养液、含空白海藻酸钙球（非多层）的发酵培养液、含游离枯草芽孢杆菌的发酵培养液、含固定有枯草芽孢杆菌的海藻酸钙球（非多层）和含固定有枯草芽孢杆菌的五层海藻酸钙多层球。空白发酵液和含空白海藻酸钙球的发酵液实验组基本没有α-淀粉酶的产出；含游离枯草芽孢杆菌的发酵液和含固定有枯草芽孢杆菌的海藻酸钙球（非多层）实验组在72h时间点α-淀粉酶在发酵液中的累积已经达到最大值，72h-240h酶的产量基本不再增加；含固定有枯草芽孢杆菌的五层海藻酸钙球的发酵液实验组在240h内可以持续稳定地产酶，且在240h时间点酶的累积量与含游离枯草芽孢杆菌的发酵液实验组接近。该结果证明，与非固定发酵法和传统的固定化发酵法比较，多层球包载的枯草芽孢杆菌体系能够更加稳定持续地产酶，说明这种多层洋葱状包埋材料可以有效地缓释发酵产物，可以应用于需要避免发酵产物的突释以及需要持久释放发酵产物的发酵过程。