[发明专利]大孔网状聚乙烯醇球状载体及其制备

说明书

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，涉及一种生物载体的制备，尤其涉及一种大孔网状聚乙烯醇球状载体及其制备；主要用于固定酶及微生物构成各种床型生物反应器。

背景技术

聚乙烯醇(PVA)载体具有可溶于水，对生物体无毒，价廉，工业化简单易行等特点而被广泛应用于固定化生物活性物质。近年来国内外对PVA载体固定生物活性物质进行了大量的研究，其制备方法主要有PVA-硼酸法和冷冻解冻法。硼酸法包埋生物活性物质机械强度高，使用寿命长，弹性好。缺点是硼酸对被包埋的生物有毒害作用，生物残余活性低，且固定化颗粒发生粘联现象。冷冻解冻法应用物理交联形成凝胶，这种方法制得的凝胶含水率较大，但是载体的稳定性不如化学交联法得到的凝胶，很难达到一些生物反应器尤其是流动床反应器的要求。一些改进的PVA载体制备方法采用不同的凝胶化试剂来解决凝胶过程中产生的毒性或载体稳定性等问题，如Ku Cheng Chen等人(Chen K.C.and Lin Y.F.，Immobilization of microorganism with phosphorylatedpolyvinyl alcohol(PVA)gel.Enzyme Microb.Technol.1994，16，79-83.)将PVA溶液滴入饱和硼酸形成小球后，把这种不稳定的小球浸泡到0.5M的磷酸钠溶液中进一步固化成型；Ani Idris等人(Idris A.，Zain N.A.M.and Suhaimi M.S.，Immobilization of Baker′s yeast invertase in PVA-alginate matrix using innovativeimmobilization technique.Process Biochemistry，2008，43，331-338.)用PVA-海藻酸钠-硼酸法制备载体后，继续用0.5M的硫酸钠溶液处理，形成更稳定的凝胶；Chih Cheng Chang等人(Chang C.C.and Tseng S.K.，Immobilization ofAlcaligenes eutrophus using PVA crosslinked with sodium nitrate.BiotechnologyTechniques，1998，12，865-868.)以硝酸钠作为凝胶化试剂并在PVA溶液中加入少量海藻酸钠以便成型，可以同时解决PVA载体易粘连和PVA-硼酸法与磷酸化PVA的毒性问题；李红玉等人(李红玉，王玉建，支德娟.一种聚乙烯醇固定化细胞球状载体的制备方法：CN1920018A)以硝酸钙溶液代替饱和硼酸和传统的氯化钙溶液制备PVA-海藻酸钠凝胶小球固定微生物和酶，解决了PVA-硼酸法中的聚乙烯醇颗粒粘连膨胀和硼酸对微生物的毒性问题。尽管这些方法都在某一方面体现出优势，但往往是顾此失彼，没有同时解决载体的毒性和不稳定性问题。另外，作为固定化载体，除了无毒性和稳定性外，其传质性、负载性是很重要的，但目前固定化微生物研究中的包埋法势必要将固定后的微生物浸泡于化学试剂中或者冷冻而影响微生物的活性及应用效率，而且包埋载体的空隙度小，传质性和负载性受到限制。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种无毒性、清水性、稳定性好，生物代谢增值性、基质的传质性、负载性都较好的大孔网状聚乙烯醇球状载体。

本发明的另一目的是提供一种大孔网状聚乙烯醇球状载体的制备方法。

本发明大孔网状聚乙烯醇球状载体的制备方法，包括以下工艺步骤：

①将聚乙烯醇、碳酸钙、海藻酸钠、水以质量比为(6～10):(8～10):(1.2～1.8):(95～100)的比例混合后，搅拌使其充分溶解，得白色PVA溶胶；

②将所得溶胶用蠕动泵加入到含2～5％氯化钙的饱和硼酸溶液中，形成PVA凝胶球，放置20～28h，用水清洗后，置于稀盐酸溶液浸泡至无气泡产生；

③将球状载体投入到戊二醛水溶液中，并调节至酸性，使其发生交联反应以形成更稳定的交联结构；最后用水浸泡、清洗至中性，得到具有弹性的白色大孔网状PVA球状载体。

步骤①中，可先将海藻酸钠加入水中，加热，使其沸水浴中充分溶解，再将PVA、碳酸钙加入其中，继续搅拌使PVA充分溶解，并使碳酸钙均匀分布，得白色PVA溶胶。

步骤②中，将PVA凝胶球用水清洗后，置于质量浓度为1～5％的盐酸溶液中浸泡。

步骤③中，将球状载体投入质量浓度为0.1～0.5％的戊二醛水溶液中，并调节调节pH值至1～2，在搅拌下，于30～40℃反应1～2h。

本发明于现有技术相比具有以下优点：