2.2.1.1 Khái niệm
Kỹ thuật cố định tế bào được định nghĩa là: “Kỹ thuật bao bọc hoặc định vị các tế bào còn nguyên vẹn lên một “vùng không gian nhất định” nhằm bảo vệ các hoạt tính xúc tác
Cố định thường là sự bắt chước các hiện tượng xảy ra trong tự nhiên do các tế bào có thể phát triển trên bề mặt hoặc bên trong các cấu trúc của nguyên liệu có trong tự nhiên [113].
2.2.1.2 Các kỹ thuật cố định tế bào
Các kỹ thuật cố định tế bào có thể được chia làm 4 nhóm chính như trong bảng 2.4 và Hình 2.5.
Bảng 2.4: So sánh các kỹ thuật cố định tế bào (còn nữa)
Cố định trên bề mặt chất mang rắn
Nhốt trong khung mạng xốp
Keo tụ tế bào (tạo hạt)
Nhốt bằng phương pháp cơ
học bên trong một màng chắn Nguyên
tắc
Dựa vào lực hấp phụ vật lý, liên kết tĩnh điện hoặc liên kết cộng hóa trị [113, 185].
Đưa tế bào vào bên trong một mạng cứng để ngăn cản tế bào khuếch tán vào môi trường xung quanh, trong khi vẫn cho phép sự vận chuyển các chất dinh dưỡng và sự trao đổi chất diễn ra [113].
Làm gia tăng kích thước của khối tế bào để dễ dàng sử dụng trong các bình phản ứng. Có thể là keo tụ tự nhiên hoặc là keo tụ nhân tạo bằng cách tạo thành các liên kết ngang [113].
Phương pháp này có thể được thực hiện theo 2 cách [113]: 2. Sử dụng màng membrane vi xốp 3. Sử dụng màng vi bao
Ưu điểm 4. Đơn giản, dễ thực hiện [113, 185, 189]. 5. Không ảnh hưởng đến quá trình truyền khối [185, 138]. 6. Diện tích tiếp xúc giữa tế bào cố định và chất mang lớn hơn so với các kỹ thuật khác [138].
7. Có thể đạt được mật độ tế bào trong một đơn vị thể tích chất mang cao hơn so với canh trường vi sinh vật tự do [138].
8. Chất mang có tác dụng bảo vệ tế bào chống lại thực khuẩn hoặc tế bào ngoại lại cũng như những điều kiện gây stress [138]. 9. Đơn giản, dễ thực hiện. 10. Không ảnh hưởng đến quá trình truyền khối.
Canh trường lên men không bị lẫn tế bào, do đó sản phẩm tạo thành có thể không cần lọc [113, 138].
Cố định trên bề mặt chất mang rắn
Nhốt trong khung mạng xốp
Keo tụ tế bào (tạo hạt)
Nhốt bằng phương pháp cơ
học bên trong một màng chắn Nhược
điểm
Do không có màng chắn giữa các tế bào và dung dịch cho nên các tế bào dễ bị tách ra, làm tăng hàm lượng tế bào tự do trong dung dịch [113, 40].
11. Khi tế bào tăng quá nhiều sinh khối sẽ làm giảm độ bền của mạng gel [39].
12. Tế bào trên bề mặt dễ thoát ra khỏi mạng gel và phát triển trong môi trường như là các tế bào tự do [113, 39]. 13. Do không có màng chắn giữa các tế bào và dung dịch cho nên các tế bào dễ bị tách ra, làm tăng hàm lượng tế bào tự do trong dung dịch.
−Khả năng truyền khối kém [113].
−Màng membrane có thể bị bám bẩn do sự hấp phụ cơ chất lên bề mặt màng [113].
Bảng 2.4: So sánh các kỹ thuật cố định tế bào (tiếp theo)
Cố định trên bề mặt chất mang rắn
Nhốt trong khung mạng xốp
Keo tụ tế bào (tạo hạt)
Nhốt bằng phương pháp cơ
học bên trong một màng chắn Chất
mang
14. Các vật liệu cellulose: DEAE- cellulose, gỗ, mùn cưa, mùn cưa đã tách lignine, … [113, 138]
15. Các vật liệu vô cơ: polygorskite, montmorilon ite, hydromica, sứ xốp, thủy tinh xốp, vòng Raschig, silicate, hợp chất titanium, … [113, 138] 16. Polymer tự nhiên [113]: 17. Polysaccharide : alginates, κ- carrageenan, agar, chitosan và polygalacturoni c acid. 18. Polymer khác: gelatin, collagen và polyvinyl alcohol. 19. Polymer tổng hợp: polyacrylamide , polyurethane và polyvinyl chloride [138]. Membrane làm bằng vật liệu cellulose acetate, polyamide [138].