天然生物質(zhì)材料作為固定化載體的研究應(yīng)用進(jìn)展

李煥敏 高峰濤 李偉忠 王金慶 封佳麗

（濰坊學(xué)院生物與海洋學(xué)院，濰坊 261061）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展及國(guó)民生活水平提高，人們對(duì)食品安全、環(huán)境安全等要求越來越高，以微生物及其代謝產(chǎn)物替代化學(xué)物質(zhì)用于畜牧養(yǎng)殖、農(nóng)作物培育、食品加工及環(huán)境工程、新能源生產(chǎn)等領(lǐng)域［1-5］受到的重視程度也越來越高。常用的微生物及其代謝產(chǎn)物主要包括細(xì)菌、真菌以及有生物活性的酶，它們作為生物催化劑參與不同的化學(xué)反應(yīng)以達(dá)到應(yīng)用目的，具有環(huán)境友好性、條件溫和性、生物相容性優(yōu)的優(yōu)勢(shì)，但也易受到外界因素的作用導(dǎo)致效率低、成本高，溫度、pH、氧氣、光照、金屬離子、原位生態(tài)系統(tǒng)等［6］都會(huì)影響微生物生長(zhǎng)及發(fā)揮代謝作用的能力。因此，微生物/酶在用于工業(yè)化生產(chǎn)之前需要進(jìn)行改進(jìn)，提高穩(wěn)定性、活性、選擇性。固定化技術(shù)是一種傳統(tǒng)的微生物/酶改性技術(shù)，在合適載體的輔助下不僅可以提高生物催化作用，還能增加微生物/酶的可回收性，大幅度降低工業(yè)成本。本文就天然生物質(zhì)材料作為固定化載體的應(yīng)用及優(yōu)化進(jìn)行綜述。

1 微生物固定化載體概述

微生物固定化是一項(xiàng)將特定對(duì)象固定在某些載體表面或內(nèi)部，使其在一定的空間區(qū)域內(nèi)高度密集并保持生物活性的技術(shù)。酶的固定化則是將酶束縛在一定區(qū)域并保持其特定生物催化活性并可回收的技術(shù)。相較于游離態(tài)，固定化生物技術(shù)能夠通過增加生物密度提高反應(yīng)速率、避免細(xì)胞/酶受到環(huán)境因素的不利影響、減少有效生物體/酶流失，且該技術(shù)可以提高細(xì)胞/酶的可回收性［7-8］，增加細(xì)胞/酶利用率，降低生物反應(yīng)成本，目前已在環(huán)境、食品、醫(yī)藥、化學(xué)等多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

對(duì)于微生物/酶，經(jīng)典的固定化方法包括吸附、包埋、交聯(lián)及復(fù)合固定化法，各方法的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。吸附法是通過載體與微生物/酶之間的物理吸附、靜電引力、離子吸附等使微生物/酶附著在載體表面及其孔隙中。包埋法是將細(xì)胞/酶限定于高分子凝膠聚合物的空隙中。交聯(lián)是通過試劑與細(xì)胞/酶表面反應(yīng)基團(tuán)形成共價(jià)鍵而達(dá)到固定目的。3種固定化方法的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。復(fù)合固定化常以吸附法為基礎(chǔ)，將吸附法與其他固定方法結(jié)合可以得到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更強(qiáng)、處理效果更好的固定化反應(yīng)體系，增強(qiáng)應(yīng)用潛力［9-11］。吸附固定的作用效率受到吸附量及吸附強(qiáng)度的顯著影響，選擇合適的固定化載體非常重要。生物固定化所選的載體應(yīng)滿足以下基本要求［12］：（1）良好的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和大的比表面積，即高孔隙率；（2）對(duì)細(xì)胞具有較高親和力；（3）合適的化學(xué)結(jié)構(gòu)，以滿足微生物-底物接觸進(jìn)行反應(yīng)；（4）生物安全性及環(huán)境友好性；（5）熱穩(wěn)定性、化學(xué)耐用性、耐污染并且成本低廉等。

圖1 三種常用固定化方法的結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure diagrams of three typical immobilization methods

表1 常見固定化方法的優(yōu)缺點(diǎn)及載體材料Table 1 Advantages, disadvantages and carriers of common immobilization methods

目前，固定化生物技術(shù)采用的載體材料主要有3大類：有機(jī)載體、無(wú)機(jī)載體和新型復(fù)合載體。海藻酸鈉、殼聚糖、瓊脂以及天然多糖和甘蔗纖維、玉米芯等植物纖維類物質(zhì)對(duì)微生物/酶無(wú)毒性，是常見的天然高分子材料，但此類材料機(jī)械性能差且可被微生物分解；聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素等人工合成有機(jī)高分子聚合體則在機(jī)械性能、環(huán)境穩(wěn)定性方面得到提升，但制備工藝易造成環(huán)境污染及載體本身的生物毒性在一定程度上限制了其應(yīng)用。常見無(wú)機(jī)載體如活性炭、硅藻土、陶珠等具有機(jī)械性能強(qiáng)、傳質(zhì)性能好、環(huán)境穩(wěn)定性高、制備工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但這類載體主要是通過吸附法固定微生物/酶，由于吸附力及吸附位點(diǎn)有限，構(gòu)建的固定化體系中微生物/酶易流失。上述3類材料各有利弊，通過改良載體表面基團(tuán)或物理結(jié)構(gòu)可以得到特定性能的新型載體，也可以將有機(jī)載體與無(wú)機(jī)載體組合以構(gòu)建多功能的復(fù)合載體［13-15］。

然而，開發(fā)高效、耐用、廉價(jià)、無(wú)污染的載體材料是固定化技術(shù)得以推廣應(yīng)用的關(guān)鍵，以天然生物質(zhì)材料吸附固定微生物的相關(guān)研究吸引了眾多學(xué)者的注意力。同時(shí)，作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，我國(guó)每年會(huì)產(chǎn)生大量的農(nóng)林植物廢棄物，秸稈類生物質(zhì)含有多種糖類、蛋白質(zhì)及無(wú)機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)成分，并且具有多孔的天然結(jié)構(gòu)，既能為微生物提供少量營(yíng)養(yǎng)，又能為微生物提供吸附點(diǎn)，開發(fā)基于生物質(zhì)的吸附固定化材料具有廣闊的應(yīng)用前景。

2 生物質(zhì)原料作為固定化載體的應(yīng)用

2.1 去除環(huán)境污染物

作為一種重要生物質(zhì)資源，農(nóng)林廢棄物的合理開發(fā)利用可以同時(shí)緩解環(huán)境與資源的雙重問題。植物纖維類生物質(zhì)天然的多孔結(jié)構(gòu)可以為微生物吸附提供大量著力位點(diǎn)而成為良好固定化載體，提高微生物對(duì)環(huán)境污染物的處理效能。當(dāng)采用絲瓜絡(luò)固定Phanerochaete chrysosporium去除水中的Cr（VI）時(shí)，由于具有較大的比表面積及較小的密度，固定化真菌體系的Cr（VI）吸附能力顯著提高，在最優(yōu)條件下，Cr（VI）的去除率達(dá)到92%，剩余部分也被還原成毒性較低的Cr（III）［13］。同樣，Maleki等［16］采用絲瓜絡(luò)固定化Ralstonia eutropha降解苯酚和對(duì)硝基苯酚，對(duì)硝基苯酚的降解濃度可以提高到30 mg/L，遠(yuǎn)高于游離細(xì)胞的15 mg/L，分析發(fā)現(xiàn)該降解效果也是物理吸附與生物降解的協(xié)同作用。植物秸稈也被直接用作固定化載體用于環(huán)境污染物處理。李巖等［17］采用番茄秸稈固定芽孢桿菌用于煤礦區(qū)3環(huán)芳烴的降解，研究結(jié)果表明固定化菌球?qū)ν寥乐袉误w芴的去除率高達(dá)95.25%，較游離態(tài)芽孢桿菌的單體芴去除率顯著提高，并且番茄秸稈本身對(duì)污染物也有一定的吸附能力，載體與微生物發(fā)揮了協(xié)同作用。

2.2 合成生物活性物質(zhì)

天然纖維素材料成本低、來源廣，簡(jiǎn)單處理后即可成為一種理想的固定化載體，且生物安全性得以保證。在生物發(fā)酵工業(yè)中，以甘蔗纖維固定靈芝菌絲進(jìn)行發(fā)酵，固定態(tài)靈芝菌的生物量、胞外多糖和三萜含量分別較游離態(tài)提高了78%、84%和60%［18］，甘蔗渣固定酵母在發(fā)酵葡萄酒、桑葚果酒、雪蓮果-西番蓮果酒、百香果酒等［19］方面也已得到應(yīng)用。陳輝等［20］以菠蘿皮渣纖維素固定菠蘿蛋白酶，有效提高了酶的溫度穩(wěn)定性和酸環(huán)境穩(wěn)定性。王巖等［21］以香芋和普洱茶為主要原料采用固定化酵母菌技術(shù)生產(chǎn)香芋普洱茶醋，得到質(zhì)量更優(yōu)的色澤棕黃、具有香芋和普洱茶特有風(fēng)味的食醋。甘蔗和菠蘿主產(chǎn)于南方，作為加工廢料，渣料被因地制宜地用作固定化載體，大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量，并降低生產(chǎn)成本，一舉多得。

2.3 養(yǎng)殖水體凈化

養(yǎng)殖水體中氨氮、磷濃度增加易引起富營(yíng)養(yǎng)化，固定光合細(xì)菌用以修復(fù)養(yǎng)殖環(huán)境，可以使NH4+-N濃度下降80%，溶解氧大幅提高。硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌也是常用菌種，但硝化細(xì)菌生長(zhǎng)速度較為遲緩，容易被外界環(huán)境所干擾，在低溫條件下非常敏感，利用木屑顆粒作為載體材料固定化能顯著提升硝化細(xì)菌抗逆能力，提高其去除NH4+-N的效果［22］。Deng等［23］以海藻酸鈉-高嶺土載體固定假單胞菌DM02進(jìn)行反硝化作用去除水產(chǎn)養(yǎng)殖中的硝酸鹽氮，NO3--N在多循環(huán)處理中的去除率均達(dá)到88.2%以上。相比其他環(huán)境污染物處理，用于水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中的固定化材料對(duì)生物安全性要求更高，既不能污染環(huán)境，又不能對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物有害，且在動(dòng)物體內(nèi)不易富集，故而天然生物材料更具有開發(fā)潛力。

秸稈及含纖維素的果實(shí)、秸稈殘余等生物質(zhì)作為載體，其木質(zhì)纖維素類成分的含量影響了材料的多孔性及孔隙體積，從而造成微生物/酶的吸附量差異；天然生物質(zhì)材料中的纖維素及半纖維在高溫、堿/酸環(huán)境中可能發(fā)生溶解現(xiàn)象，甚至難降解的木質(zhì)素也可能會(huì)被某些具有木質(zhì)素降解酶系的真菌破壞，從而影響固定化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對(duì)固定化生物體系的應(yīng)用效率造成阻礙。為此，學(xué)者們一方面對(duì)天然生物質(zhì)材料的粒徑、預(yù)處理等進(jìn)行優(yōu)化以提高其固定化系統(tǒng)的穩(wěn)定性及應(yīng)用效率；另一方面“師法自然”，從自然界中開發(fā)新的生物固定化載體。

3 生物質(zhì)載體的改性及優(yōu)化

微生物/酶通過可逆附著及不可逆附著固定在載體表面，可逆附著的主要作用力是微生物/酶、載體、環(huán)境中的各種引力及斥力，包括氫鍵、酯化反應(yīng)等范德華力、離子對(duì)形成的引力等，不可逆附著過程通常是因?yàn)槲⑸锓置诓糠逐ば源x物質(zhì)造成的，這些體外多聚糖等物質(zhì)起到了“生物膠水”的作用。影響微生物/酶在載體表面吸附力及吸附量的原因可歸納為三大類，即微生物/酶自身性質(zhì)、載體表面性質(zhì)以及環(huán)境特征。學(xué)者們通過不同的手段對(duì)載體進(jìn)行改性，以提高微生物/酶的吸附固定作用。

3.1 制備生物炭及改性

載體表面粗糙度有利于細(xì)菌在其表面附著、固定，與光滑表面相比，粗糙載體表面增加了與細(xì)菌間有效接觸面積，載體表面粗糙部分，如孔洞、裂縫等對(duì)已附著細(xì)菌起到屏蔽保護(hù)，使它們免受環(huán)境力學(xué)作用。農(nóng)林業(yè)廢棄物在低氧或無(wú)氧條件下經(jīng)高溫裂解生成多孔的生物炭顆粒，生物炭具有孔隙發(fā)達(dá)、比表面積大、吸附力強(qiáng)等特性，但原材料種類及制備條件的差異對(duì)生物炭的結(jié)構(gòu)、形態(tài)特征具有顯著影響［24］。通過物理、化學(xué)方法對(duì)生物炭改性，使表面碳元素與二氧化碳、氨氣等活化氣體發(fā)生反應(yīng)，可以增大活性炭的比表面積及孔隙量、增加并強(qiáng)化吸附位點(diǎn)，以生物炭作為吸附載體固定化微生物在進(jìn)行環(huán)境處理時(shí)可以協(xié)同發(fā)揮生物炭對(duì)污染物的吸附及微生物對(duì)污染物的降解作用［25］。

韓本勇等［26］采用磷酸活化法制備炭化核桃殼，并對(duì)其進(jìn)行表面氧化和硅烷化等連接疏水官能團(tuán)的改性處理和固定工藝優(yōu)化后，該生物炭固定的脂肪酸酶最大活力達(dá)到166 U/g，而且反復(fù)使用10次后仍可保留60%以上的酶活。劉宇程等［27］采用乙酸、氫氧化鈉、過氧化氫對(duì)秸稈進(jìn)行改性制備固定化微生物，改性后的秸稈比表面積增大了36.27%，微生物吸附量則增加了200.77%，固定化微生物對(duì)鉆井泥漿的COD及石油烴去除率分別達(dá)到了84.9%和90.1%。Lou等［28］為研究生物炭固定化微生物系統(tǒng)在廢水處理中的作用，分別對(duì)竹炭和木炭固定化細(xì)菌對(duì)水中壬基酚的去除率和降解率進(jìn)行了短期和長(zhǎng)期的研究。結(jié)果表明，不同生物炭固定化細(xì)胞對(duì)壬基酚的去除效果不同，竹炭固定化細(xì)胞經(jīng)8輪長(zhǎng)期重復(fù)利用后，對(duì)水中壬基酚的累積去除率和降解率最高分別達(dá)到93.95%和41.86%。進(jìn)一步通過掃描電鏡、定量PCR和16S rRNA研究發(fā)現(xiàn)，生物炭的添加有效地延緩了系統(tǒng)微生物群落結(jié)構(gòu)變化，這可能也是固定化體系優(yōu)于游離細(xì)胞作用效果的原因。玉米秸稈生物炭、蘆葦生物炭、竹炭、松針生物炭、杉木生物炭、鳳眼蓮等［29-32］植物纖維類材料，通過吸附細(xì)菌用于環(huán)境治理也得到廣泛的實(shí)驗(yàn)研究。

生物炭由于儲(chǔ)存了大量穩(wěn)定的碳元素而有利于環(huán)境?；谥参锢w維生物質(zhì)廢棄物制備生物炭的過程，受顆粒大小、含水量、熱解溫度等因素的影響，而生物炭用作固定化載體的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為吸附動(dòng)力學(xué)參數(shù)及等溫吸附特性，生物炭固定微生物用于重金屬及難降解物的處理得到了眾多研究團(tuán)隊(duì)的認(rèn)可，但該系統(tǒng)對(duì)污染處理的主要作用原理，是通過吸附作用將污染物集中于某處而不是將其降解為無(wú)污染的形態(tài)，因此生物炭固定化地回收、遷移及對(duì)自身對(duì)環(huán)境的長(zhǎng)期影響需要進(jìn)行評(píng)估。

3.2 菌絲球固定法

與此同時(shí)，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)絲狀真菌在液體培養(yǎng)過程中會(huì)形成大小均勻的球狀體，與包埋法形成的菌球相似，并且真菌菌絲球自身可作為吸附劑處理環(huán)境污染物。隨著固定化優(yōu)勢(shì)的凸顯，學(xué)者們基于絲狀真菌的這一特征將其作為固定化載體形成混合菌絲球，在某些條件下代替植物生物質(zhì)載體固定細(xì)菌（無(wú)載體固定）進(jìn)行生物處理［33］。與傳統(tǒng)無(wú)機(jī)和有機(jī)化學(xué)材料相比，菌絲球作為生物質(zhì)載體材料具有諸多優(yōu)點(diǎn)：（1）菌絲球由菌絲體纏繞以包裹特定功能性細(xì)菌，生物兼容性好，介質(zhì)傳熱性優(yōu)；（2）菌絲本身能夠蔓延伸展，可以為功能菌提供足夠多的吸附點(diǎn)；（3）菌絲球作為一種天然生物體，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，且生產(chǎn)成本低，因此是一種前景可觀的固定化載體材料，對(duì)于菌絲球形成條件進(jìn)行優(yōu)化可以充分發(fā)揮真菌與細(xì)菌的協(xié)同作用，增強(qiáng)菌絲球的應(yīng)用效率。

近年來，一些研究學(xué)者開始利用菌絲球作為生物質(zhì)載體固定各種功能菌和納米顆粒，以提高菌絲球?qū)ξ廴疚锏娜コ屎凸δ芫蛛x回收能力。董怡華等［34］利用絲狀真菌能夠形成菌絲球的特征，以黃孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）DH-1包埋固定化光合細(xì)菌PSB-1D形成混合菌絲球用于降解2-氯酚，研究發(fā)現(xiàn)混合菌絲球在7 d內(nèi)對(duì)初始濃度為50 mg/L的2-氯酚降解率可達(dá)89%以上，遠(yuǎn)高于游離光合細(xì)菌的65.92%及單一Phanerochaete chrysosporium菌絲球的32.77%。為優(yōu)化菌絲球固定，董怡華系統(tǒng)研究比較了菌絲球吸附法及共培養(yǎng)法兩種方法固定光合細(xì)菌去除2-氯酚的效果，結(jié)果表明，成型的真菌菌絲球吸附的光合細(xì)菌主要分布在菌絲球淺表或菌絲交叉處，而真菌孢子與光合細(xì)菌共培養(yǎng)可以將光合細(xì)菌包裹在菌絲球內(nèi)，并且光合細(xì)菌會(huì)附著在菌絲上，隨著菌絲的生長(zhǎng)交聯(lián)而逐步擴(kuò)散過渡（圖2），所以共培養(yǎng)法固定化體系對(duì)2-氯酚的降解效果要優(yōu)于菌絲球吸附法。而共培養(yǎng)菌絲球的質(zhì)量和密度與細(xì)菌的接種量密切相關(guān)，靜電引力和細(xì)胞表面的黏附力是混合菌絲球形成的主要原因。浙江大學(xué)陳慧英［35］以兩株具有木質(zhì)纖維素降解能力的海洋真菌為基礎(chǔ)，構(gòu)建了一種新型的菌微紫青霉菌P1與內(nèi)生擬盤多毛孢菌J63的雙菌種固定化體系應(yīng)用于造紙廢水的處理，處理10 h后造紙廢水的生物降解率達(dá)到99%以上，而且經(jīng)過6批次的循環(huán)處理使用，其對(duì)造紙廢水的生物降解率仍高達(dá)96.4%。

圖2 兩種菌絲球固定細(xì)菌培養(yǎng)方法Fig.2 Two culture methods to immobile microorganism by mycelium pellet

菌絲球主要是絲狀真菌發(fā)酵過程中形成的一種天然微生物顆粒，由于其本身即為一種生物體，所以具有生物活性好、環(huán)境污染小的優(yōu)勢(shì)，固定特定功能性細(xì)菌形成的混合菌絲球沉降速度快、固液相易分離，且可以使不同微生物發(fā)揮協(xié)同作用，在廢水處理過程中作用明顯而成為研究重點(diǎn)。然而，廢水是一個(gè)十分復(fù)雜的混合體系，如果將真菌孢子與功能菌直接在廢水中共培養(yǎng)，廢水中的復(fù)雜成分會(huì)影響混合菌絲球的形成，甚至可能對(duì)微生物產(chǎn)生誘變作用；在實(shí)驗(yàn)室條件下培養(yǎng)混合菌絲球再投用于環(huán)境廢水處理，雖然解決了菌絲球的形成及突變問題，但菌絲球的儲(chǔ)存問題及混合菌在環(huán)境因素影響下的相互作用仍需進(jìn)一步地探討。

3.3 生物膜固定化

細(xì)菌通過細(xì)胞表面的黏附力附著在真菌菌絲上而形成混合菌絲球，但人們觀察到在沒有絲狀真菌的自然環(huán)境中，細(xì)菌也會(huì)通過分泌一些胞外物質(zhì)而產(chǎn)生集群效應(yīng)以形成生物膜發(fā)生“沉降”，與此同時(shí)分泌大量的多糖、蛋白質(zhì)等胞外聚合物將細(xì)胞包裹其中，起到類似于固定化的作用，從而提高微生物的抗逆性及生存能力。

Feng等［5］研究發(fā)現(xiàn)銅綠假單胞菌NY3生物膜對(duì)高含鹽量、偏酸性采油廢水的平均降解率達(dá)89.1%，恢復(fù)實(shí)驗(yàn)表明該菌生物膜在中試運(yùn)行后5 d內(nèi)即可恢復(fù)活性，且恢復(fù)的生物膜對(duì)原油降解效果不降反增。微生物的生物膜形成受到營(yíng)養(yǎng)、金屬離子、群感信號(hào)系統(tǒng)等因素的調(diào)控［36］，基于迅速發(fā)展的生物技術(shù)，探究微生物形成生物膜的遺傳機(jī)制，通過基因調(diào)控強(qiáng)化細(xì)菌的成膜性及環(huán)境耐受性，可以有效改善細(xì)菌的固定化，如掃描電鏡（SEM）及激光共聚焦顯微鏡（CLSM）顯示，基因luxS、fliC突變的Cronobacter malonaticus喪失了原有的生物膜形成能力，表明fliC在細(xì)菌運(yùn)動(dòng)及黏附中的重要作用［37］。另外，通過研究細(xì)胞與固定化載體界面的作用機(jī)制，分析細(xì)胞間的信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制，開發(fā)能夠誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生多糖、蛋白質(zhì)等胞外大分子形成生物膜的載體，并調(diào)控環(huán)境因素使生物膜達(dá)到最優(yōu)化也是研究方向之一。

4 天然生物質(zhì)材料的優(yōu)勢(shì)

天然生物質(zhì)材料來源廣泛，成本低：我國(guó)是農(nóng)牧業(yè)大國(guó)，秸稈、稻草、果殼等生物材料容易獲得，且產(chǎn)量大，價(jià)格低廉；另外制備設(shè)施易于操作，運(yùn)行成本低。天然生物質(zhì)材料污染較?。禾烊簧镔|(zhì)材料主要有碳、氫、氧3種元素組成，容易被分解成二氧化碳和水，基本不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。秸稈類生物質(zhì)含有多種糖類、蛋白質(zhì)及無(wú)機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)成分，并且具有多孔的天然結(jié)構(gòu)，既能為微生物提供少量營(yíng)養(yǎng)，又能為微生物提供吸附點(diǎn)。生物有機(jī)高分子化合物的分子結(jié)構(gòu)中活性功能基團(tuán)多，可以通過化學(xué)修飾進(jìn)行功能基團(tuán)的改性以實(shí)現(xiàn)吸附劑的高選擇性和高吸附性能［38-40］。

5 展望

多年來的研究已經(jīng)證明固定化技術(shù)的應(yīng)用潛力，相關(guān)創(chuàng)新研究也不斷涌現(xiàn)，但總體缺乏系統(tǒng)性及普適性。對(duì)于固定化載體，基于廉價(jià)的生物質(zhì)廢棄物的新材料開發(fā)依然具有價(jià)值：（1）隨著現(xiàn)代生物技術(shù)和材料、化工等相關(guān)學(xué)科的不斷發(fā)展，使載體材料的精細(xì)化、定向化修飾成為可能，將生物質(zhì)材料中的木質(zhì)素、纖維素、半纖維素等主要成分進(jìn)行分離，不僅可以更全面地利用農(nóng)林廢棄物，同時(shí)以生物降解性差的木質(zhì)素為固定化載體避免載體自溶等問題，并且由于成分相對(duì)單一，載體材料的普適性得以增加。（2）隨著生物信息及基因工程技術(shù)的不斷發(fā)展，改善微生物或酶的相關(guān)調(diào)控基因以提高它們?cè)诠潭ɑd體上的吸附力也得到了廣泛研究。如谷氨酸氧化酶作為一種工具酶目前已被廣泛應(yīng)用于食品、化學(xué)和醫(yī)藥等領(lǐng)域，固定化可以提高其作用效率及應(yīng)用范圍。

吸附固定在實(shí)際應(yīng)用過程中具有較大的局限性，通常要與其他固定化方法相結(jié)合，因此在未來基于生物質(zhì)材料的吸附載體優(yōu)化及微生物/酶改性過程中需要全面考慮，設(shè)計(jì)具有目的性及預(yù)測(cè)性，使最終的固定化系統(tǒng)效率最優(yōu)。