磁性纳米材料固定化微杆菌细胞的研究(9)
图4.4 磁性Fe3O4/CS纳米颗粒磁滞回线
4.2 磁性壳聚糖纳米材料固定微杆菌细胞条件的优化
4.2.1 磁性Fe3O4 /CS纳米材料与微杆菌细胞吸附量关系
用磷酸盐缓冲液悬浮10mg干重的微杆菌细胞，分别加入0.05，0.1，0.2，0.5，1.0，1.5g湿重的磁性Fe3O4 /CS材料，摇床振荡吸附4h后测定各个样品的吸附率。结果如图4.5所见，当磁性材料湿重低于0.2g时，吸附率保持在20%。当磁性材料湿重大于0.2g时，吸附率与材料量成正相关，并当材料量达到1.5g时可以100%吸附细胞，之后随着吸附时间的增加，吸附量也没有降低，可见吸附牢固。所以1.5g湿磁性材料可以固定10mg干重的微杆菌细胞。
图4.5 磁性Fe3O4/CS纳米颗粒与细胞量关系
4.2.2 时间对磁性Fe3O4 /CS纳米材料固定化细胞的影响
用磷酸盐缓冲液悬浮10mg干重的微杆菌细胞，加入1.5g湿重的磁性Fe3O4 /CS材料，置于摇床振动吸附，并分别在不同时间测定细胞的吸附率。由图4.6可知，随着吸附时间的增加，细胞吸附率不断提高，吸附率与吸附时间成正相关关系，当吸附约4h时，可以使10mg细胞完全吸附于1.5g纳米材料上。
图4.6 时间对磁性Fe3O4/CS材料固定微杆菌细胞的影响
4.2.3 pH对磁性Fe3O4/CS材料固定化细胞的影响
将1.0g磁性Fe3O4 /CS纳米材料在pH 6.0-9.0的磷酸盐缓冲液中浸泡，15 mg细胞亦溶于pH 6.0-9.0的磷酸盐缓冲液中，之后用对应的纳米材料吸附4 h，测定吸附率。取含4mg细胞的磁性材料，测定不同pH值下吸附的细胞活性。如图所示，当缓冲液pH值为7.0时，吸附率最好，可达到50%，当在pH9.0时吸附率只有26.7%。同时在pH 7.0-8.0时，细胞的剩余酶活都较好，保持在92%左右。最终选择pH7.0作为吸附体系。
图4.7 pH对磁性Fe3O4/CS材料固定微杆菌细胞的影响
4.2.4 磁性Fe3O4/CS材料固定化细胞的效果
图4.8展示了磁性Fe3O4 /CS纳米材料对细胞固定化的作用。图4.8(A)为将微杆菌细胞悬浮于pH 7.0，0.1M的磷酸缓冲液中，之后加入可以饱和吸附微杆菌细胞量的磁性Fe3O4 /CS纳米材料，两者混匀，如图4.8(B)。在摇床上混合震荡4h后，微杆菌细胞被充分固定至磁性材料上，用磁铁或外加磁场就可以直接将细胞分离，如图4.8(C)所示。这也说明了，通过合成的磁性Fe3O4 /CS纳米材料可以用于固定化微杆菌细胞，对于细胞的回收利用特别方便。
图4.8磁性Fe3O4/CS材料固定微杆菌细胞的效果.细胞悬浮液（A），细胞和磁性Fe3O4/CS材料混合液（B），固定后磁铁回收（C）
4.3 固定化细胞性能研究
4.3.1 pH对固定化细胞和游离细胞活性的影响
根据巧克力微杆菌固定化细胞和游离细胞在不同pH缓冲体系下测得的酶活结果，以其中的最大酶活为100%，比较剩余酶活后如图4.9所示。可知固定化细胞和游离细胞都在pH8.0达到其最大活性，固定化细胞在pH7.0-9.0的范围内，酶活都保持比较好的水平，这也与交联后固定化细胞的情况相似，由此可以推测，磁性Fe3O4 /CS纳米材料对细胞的无改性影响，可作为微杆菌细胞的固定化载体。
图4.9 pH对固定化细胞和游离细胞酶活的影响
4.3.2 pH对固定化细胞和游离细胞稳定性的影响
pH值对巧克力微杆菌固定化细胞和游离细胞稳定性影响的试验结果如图4.10所示。固定化后的细胞在碱性条件下显示出较好的酶活稳定性，而且在各个pH条件下，其稳定性都高于游离细胞。在pH8.0 和pH8.5的条件下，固定化细胞的剩余酶活分别达到了86.52%和90.6%，远好于游离细胞的64.55%和66.29%。
图4.10 pH对固定化细胞和游离细胞稳定性影响