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细胞固定化是在酶固定化基础上发展起来的一种高新技术和方法,它既可以提高生产效率和生产能力,延长生产周期,又易于细胞的分离和回收,已广泛应用于食品工业、轻化工业、制药工业、发酵工业和三废处理工业。本文利用细胞固定化技术选择合适载体固定腈水合酶产生菌株Rhodococcus sp.HUST-3催化水合丙烯腈生产丙烯酰胺,以解决现阶段生产中存在的酶活力损失严重、工艺过程复杂、后处理要求高等问题。首先,使用海藻酸钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、壳聚糖、琼脂等常用载体固定腈水合酶产生菌Rhodococcus sp.HUST-3,并对其固定化条件进行优化。研究发现,五种固定化细胞的相对酶活力分别为68.3%、62.3%、60.7%、82.9%、55.5%,同时发现琼脂不适合固定该菌株,而海藻酸钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、壳聚糖四种载体固定的细胞则各有优点:海藻酸钠固定化细胞制备简单球形规则,聚乙烯醇固定化细胞直径最大,聚丙烯酰胺固定化细胞强度最高,壳聚糖固定化细胞酶活最高,因此可以对四种载体进行复合使用。其次,对海藻酸钠载体制备的固定化细胞进行了正交实验和性质测定。研究发现,各因素对海藻酸钠固定化细胞的影响程度依次为:海藻酸钠浓度>海藻酸钠与菌液体积比>CaCl2浓度。此外,海藻酸钠固定化细胞的最佳固定化时间为6h,最适底物丙烯腈浓度为40g/L,最适水合催化pH值为7.0,最适水合催化温度为28℃。最后,以海藻酸钠作为最基本载体,与聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、壳聚糖分别复合固定腈水合酶产生菌株。研究发现,三种复合载体制备的固定化细胞的相对酶活力分别为93.1%、92.7%、97.6%,其中海藻酸钠-壳聚糖复合载体最适合固定腈水合酶产生菌Rhodococcus sp.HUST-3水解丙烯腈生产丙烯酰胺,其固定化方法为:将3.5%海藻酸钠溶液与1g/L腈水合酶菌悬液按体积比20:1混合均匀,用注射器平稳滴入4%CaCl2溶液中制成海藻酸钠固定化细胞,再将海藻酸钠固定化细胞置于1.6%壳聚糖醋酸溶液中覆膜30min即得海藻酸钠-壳聚糖固定化细胞,该法制备工艺操作简单,原料价格低廉易得,制得的固定化细胞机械强度高,酶活转化率为97.6%,比传统海藻酸钠固定化细胞提高29.3%,同时可以进行12批次连续水合反应。