原料的预处理.ppt

物理破碎法利用温度、压力、超声波和渗透压等各种物理因素的作用，使组织细胞破碎的方法，称为物理破碎法。物理破碎法多用于微生物细胞的破碎。常用的物理破碎法有反复冻融法、压力差破碎法、超声波和微波破碎法等。反复冻融法反复冻融法是一种利用温度的变化，通过细胞的热胀冷缩作用来破碎细胞的物理方法。生物组织经冷冻后，一方面细胞膜的疏水键破裂，细胞的亲水性增加；另一方面细胞结成冰晶，细胞内外溶液浓度变化，引起细胞突然膨胀而破裂。干燥法可采用多种方法使细胞干燥，如空气干燥法、真空干燥法、喷雾干燥法和冷冻干燥法等。干燥法使细胞壁膜间的结合水丧失，细胞渗透压改变。当用丙酮、丁醇或缓冲液等对干燥细胞进行处理时，细胞内物质就很容易被抽提出来。空气干燥法适用于酵母，真空干燥法适用于细菌，冷冻法适用于不稳定的酶。压力差破碎法高压冲击法是在结实的容器中装入细胞和冰晶、石英砂等混合物，然后用活塞或冲击锤施以高压冲击，压力可达50～500MPa,从而使细胞破碎。通过压力的突然变化，使细胞破碎的方法称为压力差破碎法。常用的方法有高压冲击、突然降压及渗透压变化等方法。突然降压法又称为爆炸式降压法。该方法是将细胞悬浮液装入高压容器，通入氮气或二氧化碳，加压5～50MPa，振荡几分钟，使气体扩散到细胞内，然后骤然排出气体，使压力骤降至常压，导致细胞迅速膨胀而破碎。2341渗透压破碎法是一种较温和的细胞破碎法。将细胞放在高渗透压的介质中（如一定浓度的甘油或蔗糖溶液），达到平衡后，介质被突然稀释，或者转入渗透压低的缓冲液或纯水中，由于渗透压的突然变化，水迅速进入细胞内，引起细胞溶胀而破裂。改进高压法改进高压法（X－press法）是将浓缩的菌体悬浮液冷却至－30～－25℃形成冰晶，利用500Mpa以上的高压冲击，将冷冻细胞从高压阀小孔中挤出。细胞由于冰晶的磨损变脆而破碎。该方法的细胞破碎率高，碎片的粉碎程度低，活性的保留率高，但是不适用于提取对冷冻－融解敏感的酶。超声波破碎法通过超声波使细胞膜产生空穴的作用而使细胞破碎。超声波的频率对细胞破碎的效果没有显著影响，通常采用的频率是15～25kHz，所破碎细胞的程度除与输出功率和破碎时间密切相关外，还受细胞浓度、溶液黏度、pH、温度以及离子强度等因素的影响，使用时需根据细胞的种类和酶的特性而加以选择。微波破碎法微波破碎细胞专利技术是基于微波加热的选择性、瞬时性和高效性，控制适宜的微波条件而实现细胞破碎。其原理是将含水分的微生物菌体及植物组织置于一定强度的微波场中处理，使细胞受热，水分汽化，内压增大而导致细胞破碎。第三章目标产物原材料的预处理生物体内的生化成分包括动物、植物及微生物在新陈代谢时所产生的蛋白质、多肽、氨基酸、核酸、多糖、脂类、脂肪酸以及各种初生代谢物和次生代谢物等，这些物质与生物学、化学、医学、食品科学等学科的发展息息相关，并促进化学工业、食品工业等行业的快速发展。生物材料的选择与培养、生物反应液的澄清与过滤、细胞的破碎与TP的提取、初级分离等预处理工作是生化成分有效分离的前提与基础，直接涉及分离纯化的时效性。生物材料的准备生物材料的选取与要求对于糖、脂、蛋白质、核酸、酶等生化成分，动物、植物和微生物都可以作为提取和制备的原料，所选用的材料主要根据实验的TP来确定。总体来说，主要遵循的原则为：选择有效成分含量高的新鲜材料；来源丰富易得；制造工艺简单易行；成本比较低；综合利用价值高，经济效益好等。010302合适的组织器官：如免疫球蛋白从血液或富含血液的胎盘组织中提取；制备胃蛋白酶只能选用胃为材料等。03生物的生长期：生物的生长期对有效成分的含量影响很大。04选择有效成分含量01生物品种：根据TP的分布，选择富含有效成分的生物制品是选材的关键。02杂质情况难于分离的杂质会增加工艺的复杂性，严重影响回收率、质量和经济效益。选材时，应避免与TP性质相似的杂质对纯化过程的干扰。如胰脏中含有性质较为相近的磷酸单酯酶和磷酸二酯酶，两者难于分开，因此一般不选用胰脏为原料制备磷酸单酯酶，而改用前列腺为原料，因为它不含有磷酸二酯酶，操作简单易行。来源选用来源丰富的材料，尽量不与其他产品争原料。最好能一物多用，综合利用。例如，健康男性的尿液可以生产尿激酶、激肽释放酶、蛋白酶抑制剂、睡眠因子等；用猪心生产细胞色素c和辅酶Q12；用胰脏制备胰岛素和胰酶、胰岛素和胰高血糖素、弹性蛋白酶和激肽释放酶等。生物材料的采集与保存生物材料保存的主要方法有：速冻、冻干、有机溶剂脱水，制成丙酮粉，浸存于甘油和丙酮中等动物材料利用动物作为原料来提取所需物质，同一种物质在不同的生物体中或同一生物体的不同组识中含量差异很大。而且纯化的难易程度也可能差异较大，所以根据需