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骆艳娥等：固定化细胞生物反应器的应用及研究进展
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光合细菌在固氮酶催化下的光产氢（!#%&’&#(&#$$"）现象，随着世界能源的日趋紧张，国外对光)*+’,&-合细菌利用有机物光产氢的研究比较活跃。日本、意大利、瑞士、比利时等国家的研究表明，紫色非硫光合细菌可利用葡萄糖、苹果酸、乳酸、低分子有机酸、混合醇类和一些有机废水作为电子供体光敏产氢，特别是固定化细胞技术的应用，为工业化生产清洁、无污染的生物能源提供了具有竞争力的技术方法。.%/’’0(00在评价气升反应器中不同的固定化1
载体性能研究中，以细胞接触、产物形成和最小流动行无能量代谢的水解反应和氧化还原反应，用完整的细胞进行有能量代谢的生物催化反应。对固定化细胞生物反应器进行优化设计可提高其操作稳定性和使用价值。在米歇尔方程和摩罗得公式的基础上，利用各种技术或设备获得优化设计所需要的数值，再用计算机进行模拟，对生物反应器进行优化以提高其操作稳定性和使用价值。
?/%0@%I等研究了用一个简单的现象逻辑学
方程设计生物反应器，并对生物反应器进行在线再优化控制。在用来培养产生单克隆抗体的哺乳动物速度为基准，比较硅藻土、分子筛、活性炭、木材和离子交换树脂的性能，其中分子筛中细胞生长最快、硅藻土中细胞接触最充分。根据试验结果，硅藻土和
分子筛是固定化的理想载体［23］。
4"固定化细胞生物反应器在医药上的应用
4642抗生素在流化床反应器中用固定化的镰刀菌孢子转化青霉素7为8#氨基青霉素烷酸（8#9:9）
，结果表明固定化镰刀菌孢子催化底物转化的收率较高，其生产能力与游离孢子的相当［";］。464"氨基酸用二根柱反应器生产异亮氨酸，
其产量可达64<=／>，发酵液在柱中滞留时间为2;%
，能稳定工作5;)以上［"2］
。4645酶制剂将黑曲酶菌固定于硅藻土和高分
子泡沫中，置泡罩塔固定化反应器中生产酶制剂，其
酶活力比摇瓶培养生产的酶活力高出"倍［""］。
4646其它药物童群义在生物反应器中用固定
化大肠杆菌#酵母菌混合体系生产谷胱甘肽［"5］；吴锦斌用螺旋床固定化生物反应器同时产酶降解壳聚
糖［"6］；?,-&(*@0A,用固定化’/B*@+*@$
,)/’0生产紫杉醇等［"<］。
4#固定化细胞生物反应器在环境工程上的应用近";/来，随着全球环境问题的加剧和微生物技术的发展，人们尝试从活性污泥中分离出微生物，然后将其固定，由此组成快速、高效、能连续处理的反应器系统。例如从氰化物的活性淤泥中分离出能分解氰化物的细菌，用聚丙烯酰胺包埋，装入柱内，可用于除去废水中的氰化物。!0,’A/C$用硅藻土固定5种假单胞菌:D:2、:D:"和:D:5，置于有机玻璃柱内并通气，可成功除去废水中的高浓度的
对硝基酚［"8］；E0,’%F(,-)G0用膜生物反应器对废水进行处理［H］。
固定化细胞生物反应器的研究现状
4$生物反应器的优化设计
生物反应器最基本的设计思想是减少成本，其
主要的衡量标准是产物的浓度。通常用固定化酶进
万方数据杂交瘤细胞的填充床生物反应器中，这一技术应用了大量的现象逻辑学方程来模拟发酵过程。通过研究实际值于模型值间的差异及其产生原因，并对模型进行离线再优化，计算出模型的优化参数，最后用这些优化参数进行在线再优化就可以得到一个与实际过程高度一致的现象逻辑学模型，用此模型可实
现对反应器有效的控制［"J］。
在对剪切力较敏感的生物体系的生物反应器中安装离心浆式的搅拌翼，这种新型生物反应器有较
高的载体能力，并且能缩短混合时间［"H］。搅拌翼周
围的液体流速图表明搅拌翼式生物反应器的剪切力比细胞运输的还要小。
4%传质研究
细胞以包埋固定和吸附固定的形式固定于生物反应器内，吸附固定用的膜、多孔玻璃、陶瓷等的传
质阻力小于包埋固定用的凝胶的传质阻力［2<］。其
凝胶基质是底物、氧气、产物的扩散屏障。扩散阻碍会引起表观反应速度下降，有的甚至会由于质量传递限制而改变包埋在凝胶颗粒内细胞的代谢行
为［"H］。
氧气在海藻酸钠凝胶内的扩散效率随凝胶中细胞浓度的增大、颗粒的增大及载体浓度的增大而减小。氧气在固定化微生物细胞凝胶颗粒内的扩散深度为<;!";;"C，
在植物细胞内的扩散深度则为<;!<;;"C［
"
H］
。分子量小于"K2;
6的底物在海藻酸钠凝胶内的扩散系数与其在水中的扩散系数一致，并且扩散不受凝胶中海藻酸钠浓度和用于凝胶化的氯化钙浓度的影响。而分子较大的物质在凝胶中的扩散效率随细胞浓度增大而增大，随颗粒和载体浓度的增大
而降低［"H］。添加各种多孔物质可改善固定化细胞
颗粒的扩散性能，还可将细胞固定在凝胶颗粒表面以降低传递阻力。氧的传递能力用传氧系数来衡量，受流体物性、反应器尺寸、操作条件等因数影响。4!能量传递的研究
细胞的生命活动伴随着能量的转换，通过生物
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