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技术文章
讨论高压匀浆机之细胞破碎
点击次数:2961 发布时间:2015-10-21 返回

导读:细胞破碎技术是指利用外力破坏细胞膜和细胞壁,使细胞内容物包括目的产物成分释放出来的技术,是分离纯化细胞内合成的非分泌型生化物质(产品)的基础。目前已发展了多种细胞破碎方法,以便适应不同用途和不同类型的细胞壁破碎。破碎方法可规纳为机械法和非机械法两大类。机械破碎主要的方法有珠磨法、高压匀浆法、撞击破碎法和超声波等方法。

高压匀浆机性能特点

    凡与物料相接触的零部件材料都具有的耐磨性和良好的耐腐蚀性、对物料不会产生不良的影响,高压均质机与其它均质设备相比,具有占地面积小、效率高、能量大、反应时间快、运转费用低等优点。高压均质机品种、规格齐全,完满足各个领域用户的需要。均质功率从1KW-200KW,压力从15MPa-100MPa,从0.2升物料能做实验的台式小型均质机到3万升/小时超大型均质机,各种规格达一百多种,为全国同行业之zui。机器的均质系统分别由一级阀和二级阀组成双级均质系统,两者的均质压力可以在其额定的压力范围内任意选择,两者可同时使用,也可单独使用。均质阀的结构可分为平型和W型两种,平型阀能承受高压冲击,具有耐磨性好、使用寿命长等优点。W型阀是一种能在一组阀件内产生多次均质过程结构的阀,大大的提高了其均质效果。泵休阀的结构分球型阀和碟型阀二种,球型具有耐高压、使用寿命长等优点。碟型具有结构简单、容积效率高等优点。

    高压匀浆法是大规模破碎细胞的常用方法,作用机理是液体剪切作用,利用高压使细胞悬浮液通过针形阀,由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破碎,细胞悬浮液自高压室针形阀喷出时,每秒速度高达几百米,高速喷出的浆液又射到静止的撞击环上,被迫改变方向从出口管流出。细胞在这一系列高速运动过程中经历了剪切、碰撞及由高压到常压的变化,从而造成细胞破碎。
破碎属于一级反应速度过程,被破碎的细胞分率符合如下公式:
ln[1/(1-R)]=KNPɑ
式中R—破碎率,为N次循环后,蛋白质的释放量Rn与zui大释放量Rm之比;
K-与温度有关的速度常数;
N-悬浮液通过匀浆器的次数;
P-操作压力,MPa;
ɑ-与微生物种类有关的常数。
    高压匀浆机细胞破碎影响因素有:匀浆操作压力对细胞破碎过程的影响、匀浆次数对细胞破碎过程的影响、菌体浓度对细胞破碎过程的影响、悬浮体系对细胞破碎过程的影响。
    影响高压匀浆破碎的因素主要有压力、温度和通过匀浆器阀的次数,由分析可知,操作压力对细胞破碎的影响要比匀浆次数的影响大得多。从提高破碎效率的角度应选择尽可能高的压力;而从降低能耗及延长设备寿命的角度应避免很高的压力,因此,工业生产中常采用的压力为55-70Mpa。
    高压匀浆法操作参数少,且易于确定;且样品损失量少,在间歇处理少量样品方面效果好,在实验室和工业生产中都已得到应用,适用于酵母和大多数细胞的破碎。对于易造成堵塞的团状或丝状真菌以及一些易损伤匀浆阀,质地坚硬的亚细胞器一般不适用。
 

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