预处理及固液分离技术.ppt

影响破碎细胞的因素：振幅：直接与声能有关，影响比速率k粘度：影响能耗，并抑制空穴现象表面张力：表面活性剂显著影响声波破碎效率，因起泡使蛋白质变性，空穴清除悬浮液体体积：大体积需要高的声能超声波法第30页，共78页，星期日，2025年，2月5日影响破碎细胞的因素：加入珠粒体积与直径:加入细小珠粒，利于空穴形成，并有辅助“研磨效应”，提高破碎率。在相同珠粒填充密度下，随珠粒直径变化，k存在最大值。探头的材料和形状：选择具有良好声学和机械性能并对生物物质无毒的金属材料，如：钛，不锈钢等；探头的振幅与其面积呈反比，小直径探头，声能限制在较小范围内，并且效率低。细胞悬浮液的流速：流速增加，破碎率低，处理量大工业未使用，向大量悬浮液通入足够能量，很困难，产热问题。超声波法第31页，共78页，星期日，2025年，2月5日机械法破碎细胞的优缺点：优点：内含物全部释放时间短，效率高，成本低通用性强，适于实验室和工业生产缺点：需要高的能量产生高温，高剪切力，引起产品变性失活非专一性，碎片分布宽，给分离造成困难第32页，共78页，星期日，2025年，2月5日渗透压冲击法：渗透压冲击(Osmoticshock)是在各种细胞破碎法中最为温和的一种，适用于易于破碎的细咆，如动物细胞和革兰氏阴性菌。四、物理法第33页，共78页，星期日，2025年，2月5日冻融法：将细胞急剧冻结后在室温缓慢融化，此冻结融化操作反复进行多次，使细胞受到破坏。冻结的作用是破坏细胞膜的琉水键结构，增加其亲水性和通透性。另一方面，出于胞内水结晶使胞内外产生溶液浓度差，在渗透压作用下引起细胞膨胀而破裂物理法第34页，共78页，星期日，2025年，2月5日2.3.2破碎方法干燥法：将细胞用不同的方法干燥（真空、冷冻、喷雾和气流等），细胞膜结合水丧失，渗透性发生变化而破裂缺点：条件变化剧烈，易引起生物物质变性物理法第35页，共78页，星期日，2025年，2月5日作用机理：酶溶法(Enzymaticlysis)利用酶反应，分解破坏细胞壁上的特殊键或某种特殊的物质，从而达到破碎细胞壁的目的。分外加酶法和自溶法两种。五、酶溶法第36页，共78页，星期日，2025年，2月5日优点：产品释放选择性高抽提速率和收率高产品破坏少pH、温度外界条件要求低不残留细胞碎片酶溶法缺点：费用高通用性差存在产品抑制不适于工业生产第37页，共78页，星期日，2025年，2月5日应用：原生质体融合释放出克隆出的胞内蛋白制取特殊的壁葡萄糖聚合物与机械法破碎细胞协同使用从细胞内不同的位置选择性的释放蛋白酶溶法第38页，共78页，星期日，2025年，2月5日作用机理：用化学试剂溶解细胞壁或抽提细胞中某些组分处理方法：表面活性剂；有机溶剂；EDTA螯合剂；变性剂取决于化学试剂的类型及细胞壁、细胞膜的结构与组成。六、化学渗透法第39页，共78页，星期日，2025年，2月5日优点：产物释放有一定的选择性不需要特殊设备细胞外形保持完整，细胞碎片少，浆液粘度低，利于后续分离化学渗透法缺点：通用性差时间长，效率低某些化学试剂有毒第40页，共78页，星期日，2025年，2月5日比较项目机械法非机械法比较项目机械法非机械法破碎机理切碎细胞溶解局部壁膜效率效率高效率低碎片大小碎片细小碎片较大设备需专用设备不需专用设备内含物释放全部部分通用性强差粘度高（核酸多）低（核酸少）经济成本低成本高时间时间短时间长应用范围实验室、工业范围实验室范围表2.3机械破碎法和非机械破碎法的比较第41页，共78页，星期日，2025年，2月5日破碎技术的选择原则：目的产物在细胞质中，需机械破碎法目的产物在细胞膜附近，可采用非机械破碎法目的产物与细胞膜或细胞壁结合，可采用两种方法结合处理量的大小，细胞壁的强度和结构，目标产物对破碎条件的敏感性，破碎后固-液分离的难易程度第42页，共78页，星期日，2025年，2月5日破碎技术的研究发展方向：多种破碎方法结合与上游过程结合1、培养过程控制2、寄主细胞选择3、克隆噬菌体溶解基因4、耐高温产品的基因表达与下游结合从后分离过程考察细胞破碎技术第43页，共78页，星期日，2025年，2月5日第三节固-液分离技术?