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氧化葡萄糖酸杆菌(G.oxydans)是一类体积小,专性好氧的革兰氏阴性菌,该菌含多种酶可以不完全氧化有机物产生多种重要化合物,这使得氧化葡萄糖酸杆菌在工业生物催化中占有不可或缺的地位。氧化葡萄糖酸杆菌包含有二类酶:结合与细胞膜上的颗粒酶及存在于细胞质内酶,他们都可催化甘油生成二羟基丙酮,在工业中有广泛应用。细胞固定化在细胞催化占有重要地位,可以提高细胞的重复使用性,在大批量生产中节省大量成本。
本文采用生物仿生黏附材料多巴胺将G.oxydans在发酵液中原位固定到磁性氧化铁颗粒表面、研究固定化最适合条件并对固定后的细胞催化活性进行评价。论文包括三个方面:首先,利用多巴胺在磁性氧化铁颗粒表面形成涂层再将表面富含聚多巴胺的磁性颗粒与细胞发酵液混合,通过一定时间的搅拌后,对活细胞进行固定,采用外加磁场对固定后的细胞进行分离;其次,优化固定化条件,结果表明磁性纳米材料在0.5mg/mL多巴胺碱性溶液中浸泡30min后,在温度20℃、pH7.0条件下固定菌体可达到最佳固定化效果(21.3mg菌体/mg材料);最后,评价固定化细胞的催化活性和稳定性。固定化细胞最适反应温度为30℃、最适pH6.0,固定化后的细胞的pH稳定性提高,固定化细胞储存15天活力保持60%是游离菌的2倍,固定化细胞重复使用15批活力保持70%而游离菌只有10%。
这种细胞固定化方法集中了各种优点,首先通过多巴胺增加了磁性纳米材料的生物相容性以及水中的分散性,仿生黏附物多巴胺可以有效、牢固地将细胞固定在材料表面,磁性氧化铁纳米颗粒可以在外加磁场的作用下迅速地分离;其次,该法将活细胞固定在载体表面,有利于底物传递。同时,该方法具有普遍适用性,可以用于固定其它生物分子,如酶、抗体、DNA等。本研究将为生物分子的固定化技术探索一条全新的技术途径。