全 文 ：核 农 学 报
,
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吸附法固定化绿色木霉
生长细胞
陆 兆 新
江苏省农业科学院原子能利用研究所 南京 王。。“
熊 仓 捻
日本原子能研究所高崎研究所 高崎
本文应 用辐针技术 , 在纸表面 复盖不 同性质的高分子 , 以此作 为固定化 生长细
胞的载体 , 吸附 绿 色木霉细胞 , 并浏 定 了固 定化绿 色木霉细胞 的纤维素酶活性 当
纸 复盖有 种亲水性均聚体 一 、 一 , 一 和一种疏水
性均聚体 一 时 , 细胞被吸附在这 种载体上 , 并能产生纤维素酶 , 但是 只
有复盖 一 的载体 固定化细 胞 的纤维素酶活性 高于游 离 细 胞 。
当纸 复盖不 同组成 的 一 一 、 一 一 、 一 一
和 一 一 的共聚体时 , 用这些载休 固定化细胞的 均比 复盖均聚 体 的
增加
。 用 复盖不 同组成 的 一 一 载休 固定化细 胞 , 其 均
比游离细 胞增加 , 最高的增加 了 。 用 复 盖 有 和 的
一 一 共 聚体载体 固定化细胞 , 其 分别比游 离 细胞增加 了 和
。 增加是由 于吸附 的细胞重量增加 , 而 固定化细胞 的重量与复盖于纸上的
高分子 的性质 例如含水量 有关 , 复盖 的高分子含水量 左右 时 , 固定化细胞重量
最高 , 在载体表面 复盖适宜的高分子有利于细 胞的吸附和 生长 。
关健词 固定化细 胞 绿 色木霉 共聚物 均聚体
前 弋扮口
近几年来 , 固定化细胞的研究受到了科学家们的注 目 , 但多数的研究是固定化细菌
、
酵
母 〔‘ 一 ‘ , 而丝状真菌的固定化报道较少 〔“ 一 吕 。 从 固定化的方法看 , 大多数 以包 埋 法 固 定
化细胞 。 应用包埋法固定化细菌
、
酵母等已获得成功 , 有的已应用于发酵工 业 。 但 是 包 埋
法固定丝状真菌 , 由于丝状真菌的缠绕等原 因 , 使基质
,
和氧的扩
、
散受到影响 , 细胞的活力减
弱和酶的活性降低 。 应用吸附法固定化丝状真菌细胞 , 虽然可改善包埋法存在的缺点 , 但吸
附的细胞易被解吸下来 。 因此 , 如何使细胞吸附得较牢固 , 这是吸附法固定化细胞成功的关
键 。
关于载体吸附细胞的机 制
,
已作了详细的综述 〔“ ’。 和 林 等
此文于 年 月 日收到
核 农 学 报 卷
认为 一般的趋势是随着表面亲水性的增加 , 吸附细胞的能力增加 。 但也有相 反 的 结 论 。
等报道 , 将 等亲水性 单体接枝于硅橡胶上 , 随若接枝 鼠的增加 , 细胞吸 附 量
急剧减少 。
本文采用辐射聚合 , 在纸面表面覆盖高分子 化合物 , 改变纸表面的亲
、
疏水性 , 研究了
该载体固定化缈色木霉的效果
。
材 料 与 方 法
试验材料 作为固定化细胞的纸是一种类似于卫生纸的高吸水性纸 , 「文名 “ 丰 吞 口 才
了 ” 。 用于辐射聚合的单体 是 一 , 一
, ,
和 一
。
徽生物和培养基 ‘ ’ ’。。。 ’ 保存在麦芽汁凉脂培养基上 , 然后 ,
接种在三角瓶中 , 在振荡器 中 ℃培养 天 , 用于固定化 。 其培养基的 组 成 是 纤 维 素 粉
一 目 , , ‘ , , ‘
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, 蛋 白陈 。
旅休的制备 均聚物载体 取亲水性单体
、 、 和疏水性单体
, 分别加等量 甲醇稀释 , 搅拌均匀 , 涂于纸上 。
共聚物载 物 体 取
、 , 和 , 各技 , 。 叻和
的比例与 一 混合 , 然后加等量甲醉稀释
、
搅匀 , 涂于纸上 。
上述涂有载体的纸片 , 立刻用“ ” 。丫 射线照射 , 使之聚合 , 照射 量 为 , 照 射
量率为 , 照射在室温 、 氮气 中进行 , 照射结束后 , 立刻用甲醇洗 去未聚 合 的 单
体 。
固定化细胞的制备及其纤维素铸活性的浦定 将覆盖有高分子聚合物的 纸 剪 成
大小 , 装入 的三角瓶中 , 然后灭菌 , 加 入 培养液 , 再加入 预先培养的菌液 ,
在振荡器中 ℃下培养 , 大约在 小时内 , 培养液变得透明 , 细胞被吸附在载体上 。 然后继
续培养 , 每 天测定其纤维酶活性 以滤纸活性 为酶活性指标
。 测定时 , 吸取 固 定 化
细胞的培养液和经离心的游离细胞培养液 于试管中 , 加入 。 醋酸缓冲液
和滤 纸
。
在 ℃水浴中保温 , 然后 , 加入 蒸
馏水稀释 , 立刻用葡萄塘自动分析仪 一 测定产生的葡萄糖含量 仁‘ 。 ’
。
的单位 就
是在这种情况下产生的葡萄糖的毫克数 。
纽胞盆 和离分子水分含 的洲定 细胞重量由提取核酸的数 鼠决定
。 其方法是 将固
定化细胞放入含有 的试管中 , ℃的热水浴 中保温 , 充分搅拌 ,
使反应完全
。
然后 离心 , 取上层清液在 下测定光密度 , 根据标 准 曲 线 确 定 细 胞 重
量 ‘ ’ 。
不同组成的单体溶液 , 通过辐射聚合后 渗入水巾 , 直至垂量不改变时测定 其 吸 水 星 ,
, 卜二 二 。 ‘ 。 、 吸水后高分子聚合物重量一 吸水前高分子聚合物重量 、 , , 。 。
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结 果 与 讨 论
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一 纸上祖盖不同均聚体 对固定化细胞 的影晌
覆盖不同性质均聚物高分子和 固定化细胞重量关系见图 。 通过 天 的培养 , 种载体均
吸附有绿色木霉细胞 , 覆盖 一 的载体上的细胞重量最大 , 进一步研 究这 种载体
固定化绿色木霉的 表明 图 , 种载体上的 , 除覆盖 一 的外 , 均 比
游离细胞低 , 但都随着培养时 间延长而增加 。 这些结果说明 绿色木霉能被吸附于覆盖均聚
物高分子的纸上 , 并能正常生长和产生纤维素酶 。 但覆盖较强亲水性均聚物高分子
和覆盖较强疏水性均聚物高分 子 一 的 载体固定绿色木 霉 细 胞 ,
较低 用覆盖较弱亲水性高分子 一 的载体 , 则 稍高 , 这个 结 果说明 ,
弱亲水性均聚物高分子覆盖的载休 , 有利于 吸附绿色木霉细胞 , 有利于细胞的生长和酶的产
生 。
二 纸上彼盖不同组成共康体 门 对固定化细胞醉活性的形晌
用覆盖不同组成的共聚物载体固定化细胞对酶活性影响的结果见图 。 从图 可 以看到 ,
覆盖 一 共聚物的载体 , 其固定化细胞的卫尸人比游离 细
,
鲍 稍低 , 而
覆盖 和 一 一 共聚物 的载体 , 其 比游离细胞增加了
一 在 一 一 共聚系中 , 不管 一 一 共聚物 , 还是 均聚
物 , 其固定化细胞的 均 比游离细胞高 一 , 其中覆盖 一 一
共聚体的载体 , 其固定化细胞的 最高 , 比游离细胞的 高 在 一 一
共聚系中 , 除覆盖 均聚物和 的载体外 , 覆盖其余共聚物的载体 , 其 比游
离细胞高 , 但增加幅度不大 , 最高的也只 增加 左 右 在 一 一 共聚系中 ,
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核 农 学 报 卷
除覆盖 和 的载体外 , 其余覆盖 一 一 共聚 体 的载体 固
定化细胞的 均比游离细胞高 , 但仅增加了 左右 。 这些结果 说明了通过 亲 疏 水性单
体的辐射共聚 , 改变了纸表面的亲疏水性 , 使纸表面获得了较适宜细胞吸附生 长的物理
、
化
学性质 , 例如表面是光滑的 , 还是粗糙的 , 带 电种类等等 另外 , 还可 以看到 , 当亲水性单
体与疏水性单体以各半的比例共聚 , 较有利于绿色木霉的固定化 , 在 种疏水性单体的共 聚 系
中 , 也有这种趋势
。 总之 , 要使细胞有效地固定化和生长 , 覆盖的高分子的亲水性和疏水性
应取得平衡
。 当然 , 主要视细胞表面的亲水性和疏水性而定
。 同时 , 载体表面的结构
、 带 电
性等物理性质也与吸附有关 。 覆盖 一 一 共聚物载体的固定化细胞 较 低 ,
可能与覆盖该共聚物的表面结构有关 。
测定固定化细胞重量的结果如 图 所示
。 可以清楚地看到 , 覆盖 一 一 共聚
物较有利于细胞的吸附与生长 。 单体 组 成 为 和 的 共 聚体 , 比 覆 盖
一 一 和 一 一 共聚物的载休固定化的细胞重量高近 倍 , 但如上所述
仅高 左右 。 另外覆盖 一 一 共聚物固定化细胞的重量虽然
比覆盖 一 一 共聚物的载体高 , 但 却较低 , 其原因可能是细胞过
度生长 , 营养物质用于细胞的分裂
、 生长 , 影响了酶的生产 。
三 高分子琅合物含水皿与固定化细胞 的关系
图 、 为覆盖 一 一 和 一 一 共聚休的含水量与固 定 细 胞
的关系 。 从图中可 以清楚地看到 , 在 一 一 和 一 一 共聚系中 , 其含
水量和 的关系是 随着高分子共聚物含水量的增加 , 急剧增加 , 达到最 大 值后 , 随
含水量继续增加 , 急剧下降后再缓慢减少
。
对这 种共聚系的 适 宜 含 水 量均在 左
右 。 说明在适宜的含水量范围内 , 才能使细胞较好地被吸附和旺盛地生长 , 并 产 生较多的纤
维素酶 。
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