CN101157914B - 膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体，它是由下述体积份数的原料制成：膨润土悬浮水溶液40-60份；复合多糖水溶液40-60份；氯化钾水溶液120-180份；所述的膨润土悬浮水溶液的浓度是0.02～0.04克/毫升；所述的复合多糖水溶液的浓度是0.024～0.048克/毫升的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液，其中卡拉胶和瓜尔豆胶的重量比为5∶0.8～1.2；所述的氯化钾水溶液的重量百分浓度为1.5～2.5％。本发明以膨润土、复合生物多糖为材料制备的高分子球体；其具有机械强度高、pH适用范围宽、热稳定性强、无毒、生物相容性好等优点；可作为固定化细胞的载体应用于食品、生物医学、生物工程等不同领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体及其制备方法。
背景技术
固定化细胞载体是近三十年来发展起来的一种新型功能高分子材料。固定化细胞载体球可通过包埋、共价键来结合植物、动物、微生物细胞等生物活性物质。因而具有良好的操作性能和生产性能，可应用于多种领域。
国内外学者对固定化细胞载体的研究十分重视。中国专利CN1408859公开了一种青霉素酰化酶固定化载体及其制备方法，以表面活性剂作为分散剂，以乙烯基化合物为单体，采用反相悬浮技术进行交联聚合，从而获得青霉素酰化酶固定化载体；中国专利CN1076488公开了聚乙烯醇微生物或酶固定化载体的制备方法及其应用；中国专利CN1353184公开了功能泡沫塑料微生物固定化载体及其制备和应用；中国专利CN85101484公开了一种含海带胶和碳酸钙的固定化细胞载体及其制备方法；中国专利CN91100809.8公开了固定化细胞用陶瓷载体及制备方法；中国专利CN1478891公开了活性炭复合亲水性聚氨酯泡沫微生物固定化载体；中国专利CN99113758.2公开了卡拉胶和葡甘露聚糖复配的固定化细胞载体；中国专利CN1275619、中国专利CN1234444等公开了卡拉胶与葡聚甘露聚糖或魔芋多糖复配的固定化细胞载体的制备及其应用。
单一卡拉胶或卡拉胶与葡聚甘露聚糖或魔芋多糖等制成的固定化细胞载体球固化温度高、机械强度差、耐酸性较差，限制了其在固定化细胞中的应用。膨润土是一种天然产物，它是一种含水富镁铝的硅酸盐矿物，它是表面积很大的极薄的片状晶体，化学通式为：[(Al2-XMg)2]·[SiO4O10]2·[(OH)2]·nH2O，其晶体结构由两层硅氧四面体夹着一层铝氧八面体形成夹心薄片结构，薄片表面的净负电荷使它们能够吸引Na+、Ca2+、Mg2+或Zn2+等阳离子，这些阳离子易被其它有机或无机阳离子交换，因此经常用来对高聚物进行改性。有机单体进入膨润土层间原位聚合或聚合物直接插入膨润土层间，导致膨润土片层间距离增大甚至剥离而均匀分散于聚合物基体中，形成插层型或剥离型纳米复合材料。同时，膨润土的资源丰富，广泛应用于冶金、石油、铸造、食品、化工、环保及其他工业部门。因此以膨润土、卡拉胶与瓜尔豆胶为原料制备的固定化细胞载体的是本发明的目的所在。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体；该膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体是指以膨润土、复合生物多糖为材料制备的高分子球体；其具有机械强度高、pH适用范围宽、热稳定性强、无毒、生物相容性好等优点，可作为固定化细胞的载体应用于食品、生物医学、生物工程、环境科学以及化工生产等不同领域。
本发明要解决的另一个技术问题是提供一种膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体的制备方法。
为解决上述第一个技术问题，本发明一种膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体，是由下述体积份数的原料制成：
膨润土悬浮水溶液 40-60份；
复合多糖水溶液 40-60份；
氯化钾水溶液 120-180份；
所述的膨润土悬浮水溶液的浓度是0.02～0.04克/毫升；所述的复合多糖水溶液的浓度是0.024～0.048克/毫升的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液，其中卡拉胶和瓜尔豆胶的重量比为5∶0.8～1.2；所述的氯化钾水溶液的重量百分浓度为1.5～2.5％。
所述的复合多糖水溶液是复合多糖在80～120℃的水中溶解后，降温保持在55～65℃的浓度是0.024～0.048克/毫升的卡拉胶和瓜尔豆胶混合水溶液。
为解决上述第二个技术问题，本发明一种膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体的制备方法，该方法是以卡拉胶、瓜尔豆胶与膨润土为原料，氯化钾水溶液为固化剂制备具有较好性能的固定化细胞载体，包括如下具体步骤：
1)选用下述体积份数的原料：
膨润土悬浮水溶液 40-60份；
复合多糖水溶液 40-60份；
氯化钾水溶液 120-180份；
所述的膨润土悬浮水溶液的浓度是0.02～0.04克/毫升；所述的复合多糖水溶液的浓度是0.024～0.048克/毫升的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液，其中卡拉胶和瓜尔豆胶的重量比为5∶0.8～1.2；所述的氯化钾水溶液的重量百分浓度为1.5～2.5％；
2)在温度为55℃～65℃、转速为500～600转/分钟的条件下，将复合多糖水溶液加入到膨润土悬浮水溶液中，保持温度在55℃～65℃之间25～35分钟，然后冷却至40℃，备用；
3)在120～150转/分钟的转速下，将上述步骤2)制得的混合溶液加入到3～5℃的氯化钾水溶液中，固化2～5小时；
4)过滤去除氯化钾水溶液，用生理盐水洗涤2～4次，在-15～-25℃的条件下真空干燥，即制得膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体。
进一步地，所述的膨润土悬浮水溶液的制备方法是：将膨润土置于水中，在20～25℃、40Hz的条件下，用超声波超声分散8～12分钟。
本发明具有如下优点：
1.本发明是以卡拉胶、瓜尔豆胶等复合生物多糖及膨润土为原料，氯化钾水溶液为固化剂，制备出固定化细胞载体球。该载体固化温度低、机械强度高、耐酸碱性强，在pH2-11环境下稳定，使用范围宽，无毒、生物相容性好，具有良好的操作性能、生产性能、耐热性能和反应特性。
2.本发明卡拉胶、瓜尔豆胶为植物多糖，膨润土为矿物质，资源丰富，降低了成本。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明
图1为本发明产品材料表面的电子显微镜扫描(SEM)照片；
图2为本发明产品材料内部的电子显微镜扫描(SEM)照片。
具体实施方式
实施例1
一种膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体，是由下述体积份数的原料制成：
膨润土悬浮水溶液 40份；
复合多糖水溶液 40份；
氯化钾水溶液 120份；
所述的膨润土悬浮水溶液的浓度是0.02克/毫升；所述的复合多糖水溶液的浓度是0.024克/毫升的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液，其中卡拉胶和瓜尔豆胶的重量比为5∶0.8；所述的氯化钾水溶液的重量百分浓度为1.5％；
所述的复合多糖水溶液是复合多糖在80℃的水中溶解后，降温保持在55℃的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液。
一种膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体的制备方法，包括如下步骤：
1)选用下述体积份数的原料：
膨润土悬浮水溶液 40份；
复合多糖水溶液 40份；
氯化钾水溶液 120份；
将膨润土置于水中，在20℃、40Hz的条件下，用超声波超声分散8分钟制备出浓度是0.02克/毫升的膨润土悬浮水溶液；
所述的复合多糖水溶液是浓度为0.024克/毫升的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液，其中卡拉胶和瓜尔豆胶的重量比为5∶0.8；所述的复合多糖水溶液是复合多糖在80℃的水中溶解后，降温保持在55℃的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液；
所述的氯化钾水溶液的重量百分浓度为1.5％；
2)在温度为55℃、转速为500转/分钟的条件下，将温度为55℃的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液加入到膨润土悬浮水溶液中，保持温度在55℃，持续25分钟，然后冷却至40℃，备用；
3)在120转/分钟的转速下，将上述步骤2)制得的混合溶液滴入到3℃的氯化钾水溶液中，固化2小时；
4)过滤去除氯化钾水溶液，用生理盐水洗涤2次，在-15℃的条件下真空干燥，即制得膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体。
实施例2
一种膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体，是由下述体积份数的原料制成：
膨润土悬浮水溶液 60份；
复合多糖水溶液 60份；
氯化钾水溶液 180份；
所述的膨润土悬浮水溶液的浓度是0.04克/毫升；所述的复合多糖水溶液的浓度是0.048克/毫升的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液，其中卡拉胶和瓜尔豆胶的重量比为5∶1.2；所述的氯化钾水溶液的重量百分浓度为2.5％；
所述的复合多糖水溶液是复合多糖在120℃的水中溶解后，降温保持在65℃的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液。
一种膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体的制备方法，包括如下步骤：
1)选用下述体积份数的原料：
膨润土悬浮水溶液 60份；
复合多糖水溶液 60份；
氯化钾水溶液 180份；
将膨润土置于水中，在25℃、40Hz的条件下，用超声波超声分散12分钟制备出浓度是0.04克/毫升的膨润土悬浮水溶液；
所述的复合多糖水溶液是浓度为0.048克/毫升的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液，其中卡拉胶和瓜尔豆胶的重量比为5∶1.2；所述的复合多糖水溶液是复合多糖在120℃的水中溶解后，降温保持在65℃的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液；
所述的氯化钾水溶液的重量百分浓度为2.5％；
2)在温度为65℃、转速为600转/分钟的条件下，将温度为65℃的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液加入到膨润土悬浮水溶液中，保持温度在65 ℃，持续35分钟，然后冷却至40℃，备用；
3)在150转/分钟的转速下，将上述步骤2)制得的混合溶液滴入到5℃的氯化钾水溶液中，固化5小时；
4)过滤去除氯化钾水溶液，用生理盐水洗涤4次，在-25℃的条件下真空干燥，即制得膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体。
实施例3
一种膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体，是由下述体积份数的原料制成：
膨润土悬浮水溶液 50份；
复合多糖水溶液 50份；
氯化钾水溶液 150份；
所述的膨润土悬浮水溶液的浓度是0.03克/毫升；所述的复合多糖水溶液的浓度是0.036克/毫升的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液，其中卡拉胶和瓜尔豆胶的重量比为5∶1；所述的氯化钾水溶液的重量百分浓度为2％；
所述的复合多糖水溶液是复合多糖在100℃的水中溶解后，降温保持在60℃的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液。
一种膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体的制备方法，包括如下步骤：
1)选用下述体积份数的原料：
膨润土悬浮水溶液 50份；
复合多糖水溶液 50份；
氯化钾水溶液 150份；
将膨润土置于水中，在23℃、40Hz的条件下，用超声波超声分散10分钟制备出浓度是0.03克/毫升的膨润土悬浮水溶液；
所述的复合多糖水溶液是浓度为0.036克/毫升的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液，其中卡拉胶和瓜尔豆胶的重量比为5∶1；所述的复合多糖水溶液是复合多糖在100℃的水中溶解后，降温保持在60℃的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液；
所述的氯化钾水溶液的重量百分浓度为2％；
2)在温度为60℃、转速为550转/分钟的条件下，将温度为60℃的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液加入到膨润土悬浮水溶液中，保持温度在60℃，持续30分钟，然后冷却至40℃，备用；
3)在135转/分钟的转速下，将上述步骤2)制得的混合溶液滴入到4℃的氯化钾水溶液中，固化4小时；
4)过滤去除氯化钾水溶液，用生理盐水洗涤3次，在-20℃的条件下真空干燥，即制得膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体。
对实施例1、2、3所制得的产品进行电子显微镜扫描观察证实，球体内部均呈三维网状结构，表面呈多孔蜂窝状结构，表面有许多小的突起，载体球形态均一，直径3-5mm；机械强度为1.80kg/g；X射线衍射证实膨润土完全剥离；DSC证实膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体分解温度为243.8℃；载体在pH2～11环境下较稳定。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (4)
1. 膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体，其特征在于，是由下述体积份数的原料制成：
膨润土悬浮水溶液 40-60份；
复合多糖水溶液 40-60份；
氯化钾水溶液 120-180份；
所述的膨润土悬浮水溶液的浓度是0.02～0.04克/毫升；所述的复合多糖水溶液的浓度是0.024～0.048克/毫升的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液，其中卡拉胶和瓜尔豆胶的重量比为5∶0.8～1.2；所述的氯化钾水溶液的重量百分浓度为1.5～2.5％。
2. 根据权利要求1所述的膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体，其特征在于：所述的复合多糖水溶液是复合多糖在80～120℃的水中溶解后，降温保持在55～65℃的浓度是0.024～0.048克/毫升的卡拉胶和瓜尔豆胶混合水溶液。
3. 膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)选用下述体积份数的原料：
膨润土悬浮水溶液 40-60份；
复合多糖水溶液 40-60份；
氯化钾水溶液 120-180份；
所述的膨润土悬浮水溶液的浓度是0.02～0.04克/毫升；
所述的复合多糖水溶液的浓度是0.024～0.048克/毫升的卡拉胶和瓜尔豆胶的混合水溶液，其中卡拉胶和瓜尔豆胶的重量比为5∶0.8～1.2；所述的复合多糖水溶液是复合多糖在80～120℃的水中溶解后，降温保持在55～65℃的浓度是0.024～0.048克/毫升的卡拉胶和瓜尔豆胶混合水溶液；
所述的氯化钾水溶液的重量百分浓度为1.5～2.5％；
2)在温度为55℃～65℃、转速为500～600转/分钟的条件下，将复合多糖水溶液加入到膨润土悬浮水溶液中，保持温度在55℃～65℃之间25～35分钟，然后冷却至40℃，备用；
3)在120～150转/分钟的转速下，将上述步骤2)制得的混合溶液加入到3～5℃的氯化钾水溶液中，固化2～5小时；
4)过滤去除氯化钾水溶液，用生理盐水洗涤2～4次，在-15～-25℃的条件下真空干燥，即制得膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体。
4. 根据权利要求3所述的膨润土、生物多糖复合凝胶固定化细胞载体的制备方法，其特征在于：所述的膨润土悬浮水溶液的制备方法是：将膨润土置于水中，在20～25℃、40Hz的条件下，用超声波超声分散8～12分钟。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110615 Termination date: 20140920 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |