а носії або на поверхні носія. br/>В
Поверхня або частину поверхні утримуваної носієм клітини вільно "омивається" зовнішнім середовищем (Рідкої або газоподібної), при цьому споживання субстратів і виділення продуктів життєдіяльності мікроорганізму визначаються переважно біологічними факторами, тобто функціональними можливостями конкретного штаму в середовищі використовуваного складу. В якості носіїв для іммобілізації в даному варіанті використовуються різні адсорбенти і іонообмінні матеріали.
2. Іммобілізація клітин в носії або в масі (обсязі) носія
В
Між зовнішнім середовищем і клітиною в результаті іммобілізації останньої з'являється шар матеріалу носія, і обмін речовин клітина-середовище здійснюється через цей шар, де відбувається дифузійно-контрольований транспорт поживних речовин і відвід метаболітів. У даному випадку властивості носія (наприклад, його пористість, заряд, гідрофільність) можуть значною мірою позначатися на роботі іммобілізованого биокатализатора і на рівні реалізації потенційних можливостей мікроорганізму. У даному варіанті іммобілізації мікроорганізмів у Як носіїв застосовуються або полімерний гель, або полімерна плівка, або полімерне волокно.
3. Іммобілізація клітин з використанням мембранної технології або іммобілізація в мембранних реакторах.
В
Клітка і невелика частина зовнішнього середовища поміщені в замкнутий об'єм, відділений від решти середовища напівпроникною мембраною, розміри пор у якій такі, що субстрати і продукти через неї проникають, а клітини утримуються всередині замкнутого об'єму. Тут мікроорганізми знаходяться безпосередньо в середовищі, з штучної ж мембраною як носієм контактує лише шар біля поверхні мембрани; інші клітини фактично не мають ускладнень в русі, якщо їх концентрація не надто висока.
В
2.1.2 Адсорбційна іммобілізація мікроорганізмів
У разі адсорбційної іммобілізації використовується природна здатність багатьох мікроорганізмів закріплюватися на різноманітних твердих або гелеобразних носіях і продовжувати свою життєдіяльність у такому знерухомлених стані. При цьому власне процедура штучної іммобілізації передбачає часто просто пропускання суспензії клітин через реактор з адсорбентом.
Адсорбційні методи іммобілізації відносяться до числа найбільш простих і "природних". У природі майже завжди мікроорганізми та їх асоціати існують не в ізольованій (вільної) формі, а в адсорбованому стані. Прикладом цьому є мікробні популяції грунту, кишечника, рубця, деякі азотфиксирующие мікроорганізми рослин і т.д.
У даній роботі був обраний саме адсорбційний спосіб іммобілізації.
Різноманітність властивостей поверхні клітин і адсорбентів обумовлює різні механізми адсорбційної взаємодії та різні види сил адгезії. Адгезія кліток на адсорбенті визначається наступними причинами:
1) Освіта хімічних зв'язків між поверхнями клітини і адсорбенту (хемосорбція),
2) Іон - іонні взаємодії, освіта іонних пар і триплетів, наприклад, NH 3 + .. . ~ - ООС-і-СОО - ~ ... Са 2 + ... ~ - ООС-;
3) Електростатичні (неіонні) взаємодії заряджених поверхонь клітин і адсорбенту;
4) Сили Ван-дер-Ваальса (взаємодія диполь-диполь, диполь-наведений диполь, іон-диполь);
5) Вплив електролітів, гідратаційних ефектів, капілярних властивостей;
6) Флокуляция і коагуляція;
7) Гідрофобне взаємодія;
При адсорбційної іммобілізації клітин, яка обумовлена електростатичними силами, одночасно реалізується декілька типів адгезійного взаємодії, тому важко виділити роль кожного з них по окремо. Проте найбільший вплив на зв'язування мікроорганізму з носієм надають ковалентні та іонні взаємодії.
2.1.3 Види адсорбентів
Адсорбенти для іммобілізації можуть бути органічними або неорганічними, природними, штучними, синтетичними. Використовують також комбіновані адсорбенти, що представляють собою підкладку з одного матеріалу з поверхневим шаром (плівкою) з іншого. Поверхневий шар може бути щепленим або нанесеним, він може формуватися і з матеріалу підкладки після її фізичної або хімічної обробки (промивка, травлення, обробка кислотою або лугом, карбонізація, термообробка, обробка електророзряд і т.д.).
Носії для адсорбційної іммобілізації
Природні неорганічні
Глини (наприклад, бентоніт, каолінат, Кордеро); кізельгур (Цілить та інші діатомові землі); пісок; цеоліти; природні кремнеземи; силікати; карбонати; фосфати; вугілля; графіт; туф; перліт; морська губка.
Природні органічні (Поммерн)
Хітин/хітозан; декстран (поперечно-зшитий); деревина (різні сорту, тріска, стружка, тирса); багасса; бавовна; целюлоза; лігнін; шерсть; волосся; шовк; колаген.
Неорганічні штучні
Кремнеземи; силикагели; скла (ці матеріали застосовують...
