细胞分离与胞内产物的溶解生物分离工程.ppt

2）珠磨法beadmill珠磨是常用的方法细胞悬浮液与极细的玻璃小珠、石英砂、氧化铝等研磨剂（直径小于1mm）一起快速搅拌或研磨，研磨剂、珠子与细胞之间的互相剪切、碰撞，使细胞破碎，释放出内含物。在工业规模的破碎中，常采用高速珠磨机WSK卧式高效全能珠磨机高速珠磨机工作原理磨室内放置玻璃小珠，装在同心轴上的园盘搅拌器高速旋转，使细胞悬浮液和玻离小珠相互搅动；细胞破碎是由剪切力层之间的碰撞和磨料滚动引起在出口处，旋转园盘和出口平板之间的狭缝很小，可阻挡玻离小珠，使不被料液带出。由于操作过程中会产生热量，故磨室还装有冷却夹套，以冷却细胞悬浮液和玻离小珠。NetzschLM-20型珠磨机A-具有冷却夹套的圆筒形磨室B-具有冷却装置的搅拌轴和圆盘C-环形震动侠缝分离器D-变速马达1和2料液进出口3和4搅拌冷却剂进出口5和6磨室冷却剂进出口园盘以两种位置交错地安装在轴上，一种处于径向，一种与轴倾斜，径向盘使磨料沿径向运动，倾斜盘则产生轴向运动。由于交错的运动，提高了破碎效率。珠磨机破碎作用方程破碎作用是相对于时间的一级反应速度过程，符合下列公式：ln[1/(1-R)]=Kt15-2R—破碎率；K一一级反应速度常数；t一时间。K与搅拌转速、细胞悬浮液浓度和循环速度、玻璃小珠装量和珠体直径，以及温度等相关。珠磨法的破碎率一般控制在80%以下：降低能耗、减少大分子目的产物的失活、减少由于高破碎率产生的细胞小碎片不易分离而给后续操作带来的困难。超声波破碎法（Ultrasonication)利用超声波振荡器发射的15-25kHz的超声波探头处理细胞悬浮液。01超声波的细胞破碎效率与细胞种类、浓度和超声波的声频、声能有关。03超声波振荡器以可分为槽式和探头直接插入介质两种型式，一般破碎效果后者比前者好。020102033）超声波破碎超声波破碎的机理JY92-IID超声波1细胞粉碎机2一般认为在超声波作用下液体发生空化作用（cavitation),3液体中局部空穴的形成、增大和闭合产生极大的冲击波和剪切力，引起的粘滞性旋涡在细胞上造成了剪切力，使细胞内液体发生流动，从而使细胞破碎。4操作过程产生大量的热，因此操作需在冰水或外部冷却的容器中进行。5A超声波破碎是很强烈的破碎方法，适用于多数微生物的破碎。B一般杆菌比球菌易破碎，G-细菌比G+细菌易破碎，对酵母菌的效果较差。C但超声波产生的化学自由基团能使某些敏感性活性物质失活。D超声波破碎的有效能量利用率极低E由于对冷却的要求相当苛刻，所以不易放大，但在实验室小规模细胞破碎中常用。超声波破碎的适用范围不同机械破碎方法的比较技术原理效果成本举例匀浆法(孔型)须使细胞通过的小孔，使细胞受到剪切力而破碎剧烈适中细胞悬浮液大规模处理珠磨破碎法细胞被玻璃珠或铁珠捣碎剧烈便宜细胞悬浮液和植物细胞的大规模处理超声波法用超声波的空穴作用使细胞破碎适中昂贵细胞悬浮液小规模处理研磨法细胞被研磨物磨碎适中便宜匀浆法(片型)细胞被搅拌器劈碎适中适中动物组织及动物细胞01酶溶破碎法（enzymelysis）03去垢剂破碎法（detergents）05冻融破碎法（freezingandthawing）02化学破碎法（chemicaltreatment）04渗透压冲击破碎法（osmoticshock）非机械破碎方法二非机械法非机械方法很多1酶解2化学法溶胞3物理法渗透压冲击冻结和融化干燥法其中酶法和化学法溶胞应用最广。二1酶解（酶溶法Enymaticlysis)酶解是利用溶解细胞壁的酶处理菌体细胞，使细胞壁受到破坏后，再利用渗透压冲击等方法破坏细胞膜。1）外加酶法常用的溶酶溶菌酶、β-1，3-葡聚糖酶、β-1，6-葡聚糖酶、蛋白酶、甘露糖酶、糖苷酶、肽键内切酶、壳多糖酶等溶菌酶（lysozyme)能专一性地分解细胞壁上肽聚糖分子的β-1,4糖苷键，因此主要用于细菌类细胞壁的裂解。革兰氏阳性菌悬浮液中加入溶菌酶，很快就产生溶壁现象。但对于革兰氏阴性菌，单独采用溶菌酶无效果，必须与螯合剂EDTA一起使用。放线菌的细胞壁结构类似于革兰氏阳性菌，以肽聚糖为主要成分，所以也能采用溶菌酶，酵母和真菌由于细胞壁的组分主要是纤维素、葡聚糖、几丁质等，常用蜗牛酶、纤维素酶、多糖酶等。123植物细胞壁的主要成分是纤维素，常采用纤维素酶和半纤维素酶裂解。4酶解法的特点是专一性强，因