文档介绍：第三章 细胞的破碎和分离
分类
细胞破碎理论
细胞破碎技术
物理法和化学法的比较
破碎方法的选择
细胞破碎的评价
基因工程表达产物
分类
物理法
化学法
固体剪切法(珠磨法)
酶溶法
液体剪切法
化学降解法(酸碱法)
撞击法
表面活性剂法
超声法
有机溶剂膨胀法
渗透法
萃取法
细胞破碎理论
1)、细胞破碎
A 压撞 B 剪切 Ca 渗透 Cb 冻胀 D 破壁破膜
剪切力F: 假定细胞直径为d(in: m),维持球体所需的综合维持力为(in: N/m),则破碎细胞所需F(in: Pa)为
如利用流体剪切力(Pa)的作用,则在牛顿流体中
则破碎细胞所需的速度梯度为:
细胞破碎理论
意义:细胞直径,所需压力或剪切力,破碎难度。
渗透压法:渗透压差()为
c=细胞内外小分子的浓度差,R=气体常数,T = 绝对温度。
2)、产物释放
如细胞破碎速度与未破碎细胞浓度成正比,则有
细胞破碎理论
如破碎cell产物释放的速度与cell内外的浓度差成正比,则有
cm为产物的最大释放浓度,x0为起始细胞浓度,从上三式得
上式为两步释放的速度方程,如细胞破碎或产物释放的其中一步很快,则表现为一级动力学释放过程,此时方程为
破碎速度控制过程: 释放速度控制方程:
细胞破碎技术
1)、固体剪切法(珠磨法, c最有效的物理破碎法)
操作简介
细胞破碎技术
计算
破碎遵循一级动力学定律, 即
对上述方程积分得
对于n次连续搅拌研磨操作,则得蛋白质的物料平衡式
:平均停留时间,V:磨腔的总体积,Q:发酵液的流量。
细胞破碎技术
影响因素
a) 转盘外缘速度(见下图):
适合条件:圆盘外缘速度< 20 m/s, 一般在 5-15 m/s。
b) 珠粒添量和大小
添量:(见上图,添量体积一般占总体积的80-90%)
粒径:(实验室), < mm(工业)。最终由实验确定
细胞破碎技术
c) 温度:温度在5-40C范围内对破碎影响较小。但研磨产热,功率,温度。如产物热不稳定,必须控温。
d) 细胞浓度x:最佳x由实验确定。一般产热量随细胞浓度的降低而下降,但单位细胞重量的能耗。
e) 破碎效率:
R:每kg成品细胞(如酵母)释放的蛋白量,Q:物料流量,P’:珠磨机消耗的功率。
f) 流量Q:破碎为一级反应。Q, E,R;Q,E,R。
细胞破碎技术
不同流量和搅拌速度下的效率。-20,-50,-100 10-6 m3/s 流量;1–8, 2–10, 3–15, 4–20 m/s 外缘速度