[实用新型]一种微波辅助固定化酶发酵装置

说明书

一种微波辅助固定化酶发酵装置，属于天然产物提取装置技术领域。包括发酵内罐，发酵内罐底部配合设置微波发射器，发酵内罐的发酵腔体内设置固定化酶装置，发酵内罐上设置与微波发射器控制连接的微波控制器，发酵内罐顶部设置与其发酵腔体连通的通气管、溶液输入管，发酵内罐底部设置料液输出管。上述一种微波辅助固定化酶发酵装置，将控温、通氧、控酸碱、固定化酶、微波辅助加热和辅助催化等多种功能有机结合在一起，不仅可以精确控制固定化酶发酵程度，而且显著加快反应速度，发酵程度精确控制，减少酶催化剂用量，提高固定化酶催化效率。

技术领域

本实用新型属于天然产物提取装置技术领域，具体为一种微波辅助固定化酶发酵装置。

背景技术

微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1毫米-1米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波、亚毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西，则会反射微波。微波能通常由直流电或50Hz交流电通过一特殊的器件来获得。可以产生微波的器件有许多种，但主要分为两大类：半导体器件和电真空器件。电真空器件是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件，或称之为电子管。在电真空器件中能产生大功率微波能量的有磁控管、多腔速调管、微波三、四极管、行波管等。在微波加热领域特别是工业应用中使用的主要是磁控管及速调管。

从对化学反应的影响角度来说，微波的作用机理可以归结为热效应和非热效应。热效应是是指由微波引起的生物组织或系统受热而对生物体产生的生理影响。热效应主要是生物体内有极分子在微波高频电场的作用下反复快速取向转动而摩擦生热；体内离子在微波作用下振动也会将振动能量转化为热量；一般分子也会吸收微波能量后使热运动能量增加。如果生物体组织吸收的微波能量较少，它可借助自身的热调节系统通过血循环将吸收的微波能量(热量)散发至全身或体外。如果微波功率很强，生物组织吸收的微波能量多于生物体所能散发的能量，则引起该部位体温升高。局部组织温度升高将产生一系列生理反应，如使局部血管扩张，并通过热调节系统使血循环加速，组织代谢增强，白细胞吞噬作用增强，促进病理产物的吸收和消散等。

微波辐射能加快反应速度，减少催化剂用量，有时还可以改变反应选择性。近年来，微波辐射被应用于生物催化反应。过度的微波辐射会损伤酶的催化活性甚至使酶蛋白消解，但对很多具体酶促反应而言，适当的微波辐射与常规加热相比已表现出明显的优势。微波辐射已不仅仅是一种加热手段，微波对生物催化反应的非热效应虽然至今无法明确解释，但是已被接受认可，于是微波辐射-酶耦合催化技术开始被越来越多的应用。有学者研究了葡萄糖苷酶催化底物裂解葡萄糖苷键的反应，发现在远低于葡萄糖苷酶最适温度的情况下，在微波辐射的辅助下，该酶能正常催化底物的水解，并且产率达到较高的水平。

鉴于微波辐射能加快化学反应和提高酶催化效率，有学者将微波辐射用于酶的共价固定化，在微波辐射条件下将酶共价固定于活化后的无孔载体表面，60s后酶即完成在载体表面的共价固定，然而他们在研究中使用的是家用微波炉，温度无法控制，随着微波辐射的进行，微波炉中温度快速升高，大大损伤了酶的结构并降低了固定化酶的催化活力。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的在于设计提供一种微波辅助固定化酶发酵装置的技术方案，采用微波控制器控制微波发射器，精确控制固定化酶的温度，并进一步设置温度传感器、温度显示器，溶解氧浓度传感器、氧浓度显示器，pH值探头、pH值显示器，加热套、冷却系统等酶催化关键因子，将控温、通氧、控酸碱、固定化酶、微波辅助加热和辅助催化等多种功能有机结合在一起，不仅可以精确控制固定化酶发酵程度，而且显著加快反应速度，减少酶催化剂用量，提高固定化酶催化效率。