文档介绍：第三章 生物材料的预处理、细胞破碎和液固分离
掌握：细胞破碎的方法和常规固液分离技术
熟悉：生物材料预处理方法
第一节 生物材料的预处理
一、预处理的目的和要求
生物材料中的生化组成数量大、种类多，目的物与杂质的理化性质十蛋白质与一些阴离子结合形成沉淀；在碱性溶液中，能与一些阳离子结合形成沉淀
粘度大，利用酶将多糖转化为单糖来提高过滤速度，也可用表面活性剂使多糖沉淀
例
%的淀粉酶，搅拌30min，%助滤剂，提高过滤速度
Ca2＋ ，Mg2＋ ， Fe3＋等，影响产品质量，尤其是后续工艺为离子交换法时，降低树脂的交换容量
（1）离子交换法
阳离子交换树脂可以除去某些离子
例 土霉素的发酵液中通过122树脂时，去除部分Fe3＋ ，同时吸附色素，提高滤液质量。
（2）沉淀法
形成不溶性的盐类，例 Ca2＋ ，常加入草酸钠或草酸，形成草酸钙沉淀
目的：使胞内产物获得最大程度的释放
方法
技术
原理
效果
成本
举例
机
械
法
匀浆法
细胞被搅拌器劈碎
适中
适中
动物组织及动物细胞
研磨法
细胞被研磨物磨碎
适中
便宜
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
高速匀浆法
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
细胞被玻璃或铁珠捣碎
剧烈
便宜
细胞悬浮液和植物细胞大规模处理
第二节 细胞破碎
方法
技术
原理
效果
成本
举例
物理法
生物法
化学法
渗透冲击
渗透压破坏细胞
温和
便宜
血红细胞的破坏
干燥法
细胞膜渗透性变化
剧烈
低
冻融法
胞内冰晶引起细胞破裂
温和
低
酶消化法
细胞壁被消化，使细胞破碎
温和
昂贵
组织自溶法
组织中的酶改变破坏细胞结构
温和
低
增溶法
表面活性剂溶解细胞壁
温和
适中
胆盐作用于大肠杆菌
脂溶法
有机溶剂溶解细胞壁并使之失稳
适中
便宜
甲苯破碎酵母细胞
碱处理法
碱的皂化作用使细胞壁融解
剧烈
便宜
制***粉
***脱水破坏结合键
温和
高
一、机械法
1 高压匀浆法
定义—利用高压细胞悬浮液因高压所产生的剪切力而达到细胞破碎的过程
工作原理：液－液剪切力、压力差等
特点：
适用对象广
工业化、实验室中应用
细胞完全破碎
JJ-2组织捣碎匀浆机
2 高速珠磨法
定义—利用由高速转动的珠子所产生的剪切力而达到细胞破碎的过程
工作原理：固－固剪切力、液－固剪切力等
特点：
适用对象较广
工业化、实验室中应用
细胞完全破碎
需冷却
WSK卧式高效全能珠磨机
ZM系列卧式密闭珠(砂)磨机
3 超声波法
定义—利用超频率声波（15-25kHz）在液体介质中传播所产生的剪切力而达到细胞破碎的过程
工作原理：空穴现象
特点：
适用对象一般
主要于实验室中应用
细胞完全破碎
需冷却，噪音
超声波破碎仪
二、物理法
空气干燥（酵母菌）、真空干燥（细菌）、喷雾干燥和冷冻干燥（不稳定物质）等，经干燥后的菌体，细胞膜的渗透性发生变化，部分菌体产生自溶
放在－15冷冻，然后室温融化，反复多次使胞壁破裂
细胞先放在高渗溶液中，细胞水分溢出，细胞收缩，将细胞转入水中，由于渗透压的变化，保外水分迅速渗入胞内，膨胀破裂
三、化学法
采用某些化学试剂改变细胞壁和膜的通透性，使内含物有选择性地释放出来的过程
酸碱 可以去除细胞壁以外的大部分组分
有机溶剂 破坏细胞膜上的脂质化合物，破坏细胞结构
表面活性剂 引起细胞溶解或某些组分从细胞内渗出
***粉 组织经***迅速脱水干燥成***粉，细胞结构成分破坏，促使某些酶释放到溶液中
四、生物酶解法
定义—利用酶促反应分解细胞壁上的键而达到细胞破碎的过程
原理
外源性酶解—溶菌酶、糖苷酶（β-1,4、 β –1,6）、葡聚糖酶、甘露聚糖酶、蛋白水解酶、α-淀粉酶、纤维素酶、脂酶等
内源性酶解（自溶）——温度、pH、时间、缓冲液浓度、激活剂等
机械法与非机械法破碎的比较
项目
机械法
非机械法
机理
切碎细胞
溶解局部壁膜
内含物释放
全部
部分（有选择）
碎片大小
细小
较大
粘度
高
低
设备
专用
无
应