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微生物学杂志#$$#年’月第##卷第#期56789)/6:;<=86><6/61?;@A(#$$#BCD(##9C(#
综述
固定化细胞生物反应器的应用及研究进展!
骆艳娥，李
华，刘树文
（西北农林科技大学葡萄酒学院，陕西杨凌!）"#"$$
摘要综述了固定化细胞生物反应器的应用及其在优化设计、传质、传热等方面的研究进展，可为优化设计反应器及自动化大生产提供一定的参考。关键词固定化；细胞；生物反应器
文献标识码)文章编号"（）中图分类号%&"’("$$*+!$#"#$$#$#+$$’,+$’
生物反应器是利用生物催化进行化学反应的设备，按照所使用的生物催化剂可分为酶反应器和细胞反应器，其中固定化生物反应器是采用固定化细
［］"胞作为催化剂的反应器。固定化细胞生物反应器
［］,放大，费用较高。中空纤维式固定化细胞生物反
应器对细胞有剪切保护，生产率较高，下游处理较简
［］!便，但难于放大，难于控制反应过程，费用较高。
膜式固定化细胞生物反应器催化效率很高，易于放大及控制反应过程，下游处理简便，是目前连续
［］&化大生产中应用最多的一种生物反应器。连续搅
中生物反应极为复杂，这些反应是通过细胞中精确调控的酶系统催化进行的，一系列的生物反应将培养基中的成分转化为各种代谢产物。
拌罐式固定化细胞生物反应器细胞生长速率高，混
［］.合度好，易于放大，但对细胞的破坏作用较大。
!固定化细胞生物反应器的优点
生物反应器是实现生物技术产品工业化的最重要的技术之一，其中固定化细胞生物反应器具有如下几个优点：大型化和高度自动化!可实现连续化、
生产；"固定化细胞生物反应器中由于集中了生物细胞与固定化颗粒，增大了细胞浓度，可提高反应速度，缩短生产周期；#当将其用于连续化大生产时，
［］"可减少占地面积，节约成本；$能实现产物与底物
#固定化细胞生物反应器的应用
#(!固定化细胞生物反应器在发酵工业上的应用
’("("生产酒精酒精是目前固定化细胞应用于工业化生产研究最活跃的领域之一。利用固定化流化床生物反应器进行酒精中式生产，其转化率比目前的工业反应器的转化率高，并且可以利用计算机
［］"$对发酵进行在线或离线监测。为了防止酒精发
的及时分离，可生产对反应底物有抑制作用的产物，
［］#应用范围广；%能在一定的程度上避免游离细胞［］"连续反应器中最为危险的杂菌的污染。
酵过程中杂菌污染，人们通过改善卫生条件、添加抑菌药物及清洗载体等方法及时处理杂菌污染的问
［］""题，保证生物反应器的高效运转。
"固定化细胞反应器的类型
生物反应器是根据操作形式和方式进行分类。按其操作形式和方式可分为批式、半连续型、连续型’种。固定化细胞生物反应器按其生物细胞的类型
可分为固定化微生物细胞反应器、固定化植物细胞反应器和固定化动物细胞反应器；按催化物的分布形式分填充床、流化床、悬浮床、中空纤维式、膜式及
［］’管式固定化细胞生物反应器等。填充床固定化细
’("(#生产木糖醇在一个实验规模的填充床生
物反应器中用固定化重组酵母菌生产木糖醇，发现厌氧条件可提高木糖醇的产量，并可通过调节反应
［］"#液的停留时间来提高木糖醇的产率。
#("固定化细胞生物反应器在食品工业上的应用
利用固定化酵母进行啤酒生产有很多优点，如发酵刚结束时啤酒的澄清度较好，香气、口感均较游离酵母菌发酵的好，且麦芽汁中糖利用率很高。目前用来生产啤酒的填充床固定化细胞反应器已完成
［］"’中试进入工业化生产阶段，利用填充床生物反应［］"-&",器生产酱油和海藻酒、利用流化床生物反应［］"!器生产/乳酸、利用气升式悬浮床生物反应器生0［］"&产葡萄酒醋等也有许多报道，但大多数停留在实
胞生物反应器操作简单、易于扩大生产规模，可实现连续化生产，生产费用较低，但难以清除细胞，混合
［］-度较差。流化床固定化细胞生物反应器易于控制
反应过程，催化能力集中，易于清除细胞，混合度好，
［］*但操作难，难于扩大生产规模，且费用较高。气升
验阶段。
#(#利用固定化细胞生物反应器生产能源早在"美国1.-.年，234就发现了紫色非硫的
式悬浮床固定化细胞生物反应器细胞生长速率高，混合度好，对细胞有良好的剪切保护，但不易于生产
收稿日期：#$$"+$&+’$
万方数据作者简介：骆艳娥女，硕士研究生。现从事固定化微生物细胞技术的研究。
（）!陕西杨凌农业高新技术产业示范区科研专项基金项目-"’$#$#