第二章细胞分离与破碎.ppt

了解细胞分离的基本方法，掌握离心沉降的基本理论； 理解细胞壁的特点和细胞破碎率的定义； 掌握珠磨破碎机、高压匀浆机、超声波机等机械破碎法的工作原理、主要工作参数、主要优缺点和应用范围； 理解非机械法（酶溶法、化学法）的原理、优点和不足； 了解物理法（渗透压冲击法、冻融法、干躁法）的各自特点； 理解目标产物的性质、在细胞中的位置与破碎方法之间关系。 一、固液分离的目的 收集含生化物质的液相，分离除去固体悬浮物（细胞、菌体、细胞碎片、蛋白质的沉淀物和它们的絮凝体等）。 收集胞内产物的细胞或菌体，分离除去液相。 二、**影响发酵液固液分离的因素 1）发酵液中悬浮离子的大小 2）发酵液的黏度（viscosity） 固液分离速度通常与粘度成反比，粘度越大，固液分离越困难。影响粘度的因素： 菌体的种类和浓度（重要因素） 培养液中蛋白质、核酸大量存在 培养基成分 此外，某些染菌发酵液，如染细菌，则粘度会增大 三、常见的固液分离方法 重力沉降 gravitation settling 离心沉降 Centrifugation settling 过滤 filtration 应用 1878年 瑞典 牛奶——奶油 1896年 用于回收酵母 离心分离技术在生工方面主要用于：分离DNA、大分子、菌体、动植物细胞、胞内产物。 2离心力与转速 3 ***提高离心沉降速度的主要措施 按离心机的作用方式： 斜角式 平抛式 管式 蝶式 螺旋式 平抛式离心机转子 （3）管式离心机（tubular-bowl centrifuge） **管式离心机特点： 结构简单。 管状离心机可以安装冷却夹套，有利蛋白质分离。 固体挂壁多时，可采用多台交替操作。 适用于于分离乳浊液及含细颗粒的稀悬浮液，适用于固体含量低于1%，颗粒度小于5微米，黏度大的悬浮液澄清或固液两相密度差较小的分离。 工作原理 （5）螺旋式离心机（scroll-type centrifuge） 卧式螺旋式离心机07S0041-44 卧螺机内部结构 螺旋式离心机工作原理 （6）多室式multichamber centrifuge 多室式离心机的转鼓内有若干同心圆筒组成的环状分离室，加长了被分离液体的流程，使液层减薄，增加了沉降面积，减少了沉降距离。 同时还有粒度筛分的作用，悬浮液中的粗颗粒沉降到靠近内部的分离室壁上，细颗粒则沉降到靠近外部的室壁上，澄清的分离液经溢流排出。 常用于抗菌素液－液萃取分离，果汁和酒类饮料的澄清等。 5 ***离心机的选用原则 颗粒的大小、形状及硬度 原料液的组成、密度及粘度 产物热敏性 （三） 过 滤 filtration 过滤操作是借助于过滤介质，在一定的操作压力ΔP作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的单元操作。 过滤介质filter medium : 过滤采用的多孔物质。 ***（1）过滤推动力： 悬浮液自身压强差、重力 悬浮液的—外加压力 过滤介质的—抽真空 离心力 ***（2）过滤阻力： 介质阻力 滤饼阻力 大多情况下，过滤阻力主要取决于滤饼阻力。 （4）过滤速度的强化 a．降低滤饼阻力 b．降低滤液黏度μ c．降低悬浮液中悬浮固体的浓度 对发酵液进行预处理，改善滤液性 质。 实验室用抽滤装置 板框压滤机 plate and frame filter 板框压滤机的过滤推动力来自泵产生的液压或进料贮槽中的气压。 板框压滤机 plate and frame filter 自动板框式压滤机 自动板框压滤机在板框压紧；卸饼、清洗等操作中可自动完成，劳动强度小，辅助操作时间短。 ? 自动压滤机结构复杂，价格昂贵，在一定程度上限制了它的应用和发展。 1-转鼓；2-过滤室；3-分配阀；4-料液槽；5-摇摆式搅拌器；6-洗涤液喷嘴；7-刮刀 优点： 转鼓真空过滤机可吸滤、洗涤、卸饼、再生连续化操作，生产能力大，劳动强度小。 缺点： 辅助设备多，投资大， 且由于真空过滤，推动力小（不超过8×104 Pa），滤饼湿度大（20％～30％）。 主要适用霉菌发酵液，对菌体细小、黏度大铺助滤剂。对于滤饼阻力较大的物料适应能力较差。 带式真空过滤机 带式真空过滤机（是自动连续运转、并能按工艺要求进行无级调速以及操作方便和动力消耗低的一种新型高效的脱水设备。 带式真空过滤机流程 一、概述 大多数情况下，抗生素，胞外酶，一些多糖，及氨基酸等目标产物存在于发酵液中。 有些目标产物存在于生物体中。 尤其是由基因工程菌产生的大多数蛋白质是在细胞内沉积。 脂类物质和一些有用酶包含在生物体中。 细胞破碎（cell rupture）技术是指利用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内物质包括目的产物成分释放