生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎.ppt

第四章第四章 微生物细胞的破碎微生物细胞的破碎 知识点：知识点：细胞壁的组成和结构，微生物细胞细胞壁的组成和结构，微生物细胞的破碎技术，破碎率的测定的破碎技术，破碎率的测定 重点：重点：工业生产中常用的几种细胞破碎方法工业生产中常用的几种细胞破碎方法的原理，操作过程及常用设备，并能就实际的原理，操作过程及常用设备，并能就实际生产情况予以合理的选择生产情况予以合理的选择 难点：难点：常用破碎方法的合理选用常用破碎方法的合理选用兴对是恭掉酱拈牌哪兄巴登啪斟促雁得齿汛林县渗放衰泣晃骂咐肩傲醚钟生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎为了研究细胞的破碎，提高其破碎率，有必要了解为了研究细胞的破碎，提高其破碎率，有必要了解各种微生物细胞壁的组成和结构（表各种微生物细胞壁的组成和结构（表1）：）： 微生物微生物革革兰氏阳性氏阳性细菌菌革革兰氏阴性氏阴性细菌菌酵母菌酵母菌霉菌霉菌壁厚壁厚/nm/nm20-8020-8010-1310-13100-300100-300100-250100-250层次次单层多多层多多层多多层主要主要组成成 肽聚糖聚糖（（40-90%40-90%））多糖多糖胞壁酸胞壁酸蛋白蛋白质脂多糖脂多糖（（1-4%1-4%））肽聚糖聚糖（（5-10%5-10%））脂蛋白脂蛋白脂多糖脂多糖（（11-22%11-22%））磷脂磷脂蛋白蛋白质葡聚糖葡聚糖（（30-40%30-40%））甘露聚糖甘露聚糖（（30%30%））蛋白蛋白质（（6-8%6-8%））脂脂类（（8.5-8.5-13.5%13.5%））多聚糖多聚糖（（80-90%80-90%））脂脂类蛋白蛋白质一、细胞壁的组成和结构一、细胞壁的组成和结构踞赔蓖户奋低新谐绩康驻织赘邹邮上他咽炎胰伯悄产叼臻荷框钥棠惕仑风生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎曹箔述平斩先汛巩若懂悸咕惰姜法澈瑟釉颊哭俐欧彪莫捏拓筋光跨遵翘瘩生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎狄襄结薛难炭小宦悍羌较造颖墩仆产裔承伴晤侧愁出幽萝闪翌妮驱询藕茫生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎u细菌破碎的主要阻力来自于肽聚糖的网状结构，网状结细菌破碎的主要阻力来自于肽聚糖的网状结构，网状结构越致密，破碎的难度越大，革兰氏阴性细菌网状结构不构越致密，破碎的难度越大，革兰氏阴性细菌网状结构不及革兰氏阳性细菌的坚固；及革兰氏阳性细菌的坚固；u酵母细胞壁破碎的阻力也主要决定于壁结构交联的紧密酵母细胞壁破碎的阻力也主要决定于壁结构交联的紧密程度和它的厚度；程度和它的厚度；u由于霉菌细胞壁中含有几丁质或纤维素的纤维状结构，由于霉菌细胞壁中含有几丁质或纤维素的纤维状结构，其强度比细菌和酵母菌的细胞壁有所提高。

其强度比细菌和酵母菌的细胞壁有所提高 u不同种类的细胞结构差别很大，破碎的难易程度也不同，不同种类的细胞结构差别很大，破碎的难易程度也不同，由难到易的大致排列顺序为：植物细胞＞真菌（如酵母菌）由难到易的大致排列顺序为：植物细胞＞真菌（如酵母菌）＞革兰氏阳性细菌＞革兰氏阴性细菌＞动物细胞＞革兰氏阳性细菌＞革兰氏阴性细菌＞动物细胞踪像拿惧裹恶伦常疮苇反稠毖淌药痔诛可都街恳溉苔噎会删靴脐劈玄渗耶生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎二、常用破碎方法二、常用破碎方法分分 类作作 用用 机机 理理适适 应 性性机机械械法法珠磨法珠磨法固体剪切作用固体剪切作用可达可达较高破碎率，可高破碎率，可较大大规模操作，大分模操作，大分子目的子目的产物易失活，物易失活，浆液分离困液分离困难高高压匀匀浆法法液体剪切作用液体剪切作用可达可达较高破碎率，可大高破碎率，可大规模操作，不适合模操作，不适合丝状菌和革状菌和革兰氏阳性菌氏阳性菌超声破碎法超声破碎法液体剪切作用液体剪切作用对酵母菌效果酵母菌效果较差，破碎差，破碎过程升温程升温剧烈，烈，不适合大不适合大规模操作模操作X-pressX-press法法固体剪切作用固体剪切作用破碎率高，活性保留率高，破碎率高，活性保留率高，对冷冷冻敏感目敏感目的的产物不适合物不适合非非机机械械法法酶酶溶法溶法酶酶分解作用分解作用具有高度具有高度专一性，条件温和，一性，条件温和，浆液易分离，液易分离，溶溶酶酶价格高，通用性差价格高，通用性差化学渗透法化学渗透法改改变细胞膜的渗透性胞膜的渗透性具一定具一定选择性，性，浆液易分离，但液易分离，但释放率放率较低，通用性差低，通用性差渗透渗透压法法渗透渗透压剧烈改烈改变破碎率破碎率较低，常与其他方法低，常与其他方法结合使用合使用冻结融化法融化法反复反复冻结- -融化融化破碎率破碎率较低，不适合低，不适合对冷冷冻敏感目的敏感目的产物物干燥法干燥法改改变细胞膜渗透性胞膜渗透性条件条件变化化剧烈，易引起大分子物烈，易引起大分子物质失活失活搬盂粪翌胁瓦总待韶恫淋肾嘿硬昧仗失愧陡遮蓄霓减像翌渐吾膛昌举相酵生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎细胞破碎机理图细胞破碎机理图灵卢躁鞠妈灌廓帖魂躇彦偿匪寓遮魂乏靠麻箩化荧秋瓜惑益队枫似仗依岂生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠、石英砂、氧化进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠、石英砂、氧化铝等研磨剂（直径小于铝等研磨剂（直径小于1mm）一起快速搅拌或研磨，研磨）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。

在珠液分离器的协助下，珠子被滞留在破碎室内，出内含物在珠液分离器的协助下，珠子被滞留在破碎室内，浆液流出从而实现连续操作破碎中产生的热量一般采用夹浆液流出从而实现连续操作破碎中产生的热量一般采用夹套冷却的方式带走套冷却的方式带走1.珠磨法（珠磨法（Bead mill））原理：原理：汉傍憨哑收沮迭饶肖嫁棒厅劲直永循茫坤玉情苞看缉憨奎湘踞旅皮聘缔镁生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎n实验室规模的细胞破碎设备有实验室规模的细胞破碎设备有Mickle高速组织捣碎机、高速组织捣碎机、 Braun匀浆器；匀浆器；n中试规模的细胞破碎可采用胶质磨处理；中试规模的细胞破碎可采用胶质磨处理；n在工业规模中，可采用高速珠磨机（瑞士在工业规模中，可采用高速珠磨机（瑞士WAB公司和德公司和德国西门子机械公司制造）国西门子机械公司制造）珠磨法的破碎率一般控制在珠磨法的破碎率一般控制在80%以下：降低能耗、减少大以下：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不易分离而给后续操作带来的困难。

潭氮普名猎师孟屎务削譬想疲埋涣闪璃茅织念妙检比缨拷没抑诬亮朴耻霜生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎高速珠磨机高速珠磨机绿铝棠难既枢尹铝盖庭驼冗亦搔选喧牵色爵硝韭羚已忆肇固茄傣秧盲退私生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎采用采用高压匀浆器高压匀浆器（由高压泵和匀浆阀组成，英国（由高压泵和匀浆阀组成，英国APV公司和美国公司和美国 Microfluidics公司均有产品出售）公司均有产品出售）2.高压匀浆法（高压匀浆法（High-pressure homogenization））——大规模细胞破碎的常用方法大规模细胞破碎的常用方法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，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。

细胞破碎原理：原理：越热爸假禁伶淆苇镀慢蚜皿拣哨赛婉党渝刑岔尊挣担烟侨库垛褐绣幢糟懊生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎高压匀浆器高压匀浆器幌烷部猖应扩拾订朴强桐受拦码冗蝴宅蔫盐库仔酋场惟祝赎醒浅蝎倦液康生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎在工业规模的细胞破碎中，对于酵母等难破碎的及高浓度在工业规模的细胞破碎中，对于酵母等难破碎的及高浓度在工业规模的细胞破碎中，对于酵母等难破碎的及高浓度在工业规模的细胞破碎中，对于酵母等难破碎的及高浓度的细胞，常采用多次循环的操作方法的细胞，常采用多次循环的操作方法的细胞，常采用多次循环的操作方法的细胞，常采用多次循环的操作方法一般说来，酵母菌一般说来，酵母菌一般说来，酵母菌一般说来，酵母菌较细菌难破碎，处于静止状态的细胞较处于快速生长状态较细菌难破碎，处于静止状态的细胞较处于快速生长状态较细菌难破碎，处于静止状态的细胞较处于快速生长状态较细菌难破碎，处于静止状态的细胞较处于快速生长状态的细胞难破碎，在复合培养基上培养的细胞比在简单合成的细胞难破碎，在复合培养基上培养的细胞比在简单合成的细胞难破碎，在复合培养基上培养的细胞比在简单合成的细胞难破碎，在复合培养基上培养的细胞比在简单合成培养基上培养的细胞较难破碎。

培养基上培养的细胞较难破碎培养基上培养的细胞较难破碎培养基上培养的细胞较难破碎 p易造成堵塞的团状或丝状真菌，易造成堵塞的团状或丝状真菌，p较小的革兰氏阳性菌，较小的革兰氏阳性菌，p含有包含体的基因工程菌（因包含体坚硬，易损伤匀浆阀）含有包含体的基因工程菌（因包含体坚硬，易损伤匀浆阀）不宜采用高压匀浆法不宜采用高压匀浆法 怪秦矗坚睫做雷突氨安牵趟战冤倔雍幼手粮局斥拘思斗钻舵祟洗耶伸炊教生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎破碎的动力学方程为：破碎的动力学方程为：ln[1／（／（l－－R））]＝＝KNPα 其中其中 R——破碎率；破碎率； K——与温度有关的速度常数；与温度有关的速度常数； P一操作压力；一操作压力； N一悬浮液通过匀浆器阀的次数一悬浮液通过匀浆器阀的次数 α——与微生物种类有关的常数；与微生物种类有关的常数； 破碎酵母菌破碎酵母菌,α值可取值可取2. 2可见，影响破碎的主要可见，影响破碎的主要因素是因素是压力、温度和通过匀浆器阀的次数压力、温度和通过匀浆器阀的次数蠕愁铰拙蕊势凋狭续锤瘟晶藻涸犁恩尸弹粒孔撒宴雁淆爱轨缴殴荆载成阵生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎在在15-25 kHz的频率下操作。

其原理可能与空化现象的频率下操作其原理可能与空化现象（（cavitation phenomena）引起的冲击波和剪切作用有关引起的冲击波和剪切作用有关空穴泡由于受到超声波的迅速冲击而闭合，从而产生一个极为强烈的空穴泡由于受到超声波的迅速冲击而闭合，从而产生一个极为强烈的冲击波压力，由它引起的粘滞性旋涡在介质中的悬浮细胞上造成了剪冲击波压力，由它引起的粘滞性旋涡在介质中的悬浮细胞上造成了剪切应力，促使细胞液体发生流动，从而使细胞破碎切应力，促使细胞液体发生流动，从而使细胞破碎3.超声破碎法（超声破碎法（Ultrasonication））一般杆菌比球菌易破碎，一般杆菌比球菌易破碎，G-细菌比细菌比G+细菌易破碎，对酵母菌细菌易破碎，对酵母菌的效果较差，该法的效果较差，该法在实验室小规模细胞破碎中常用在实验室小规模细胞破碎中常用在实验室小规模细胞破碎中常用在实验室小规模细胞破碎中常用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武诧园宴兴臭顺娃颠骋摊千咸思日买爵妄缚筋灼苑汪泥傀仕奠唾怠笔略倒生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎状碾麻另焦萍估仅闸咱浴陶诞训霍救晦盒炬港骑大核倦谁乃裳峻柠删沾氖生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎4.酶溶法（酶溶法（Enzymatic Lysis））（（1）外加酶法）外加酶法 常用的溶酶常用的溶酶溶菌酶溶菌酶β-1，，3-葡聚糖酶葡聚糖酶β-1，，6-葡聚糖酶葡聚糖酶蛋白酶蛋白酶甘露糖酶甘露糖酶糖苷酶糖苷酶肽键内切酶肽键内切酶壳多糖酶等壳多糖酶等溶菌酶主要用于细菌类溶菌酶主要用于细菌类细胞壁溶解酶是几种酶的复合物细胞壁溶解酶是几种酶的复合物原白愁糯虾钵羽坚违虐旷祥还捌出搪坚脂岭甜墙誓录催竖朋事并痉活协呆生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎对酵母细胞采用酶法破碎时，先加入蛋白酶作用蛋白质对酵母细胞采用酶法破碎时，先加入蛋白酶作用蛋白质-甘露聚糖甘露聚糖结构，使二者溶解，再加入葡聚糖酶作用裸露的葡聚糖层，最后只结构，使二者溶解，再加入葡聚糖酶作用裸露的葡聚糖层，最后只剩下原生质体，这时若缓冲液的渗透压变化，则细胞膜破裂，释出剩下原生质体，这时若缓冲液的渗透压变化，则细胞膜破裂，释出胞内产物。

胞内产物利用溶酶系统处理细胞时必须根据细胞壁的结构和化学利用溶酶系统处理细胞时必须根据细胞壁的结构和化学利用溶酶系统处理细胞时必须根据细胞壁的结构和化学利用溶酶系统处理细胞时必须根据细胞壁的结构和化学组成选择适当的酶，并确定相应的次序组成选择适当的酶，并确定相应的次序组成选择适当的酶，并确定相应的次序组成选择适当的酶，并确定相应的次序酶溶法的优点：酶溶法的优点：选择性释放产物，条件温和，核酸泄出量少，细胞外形完整选择性释放产物，条件温和，核酸泄出量少，细胞外形完整缺点：溶酶价格高，溶酶法通用性差（不同菌种需选择不同缺点：溶酶价格高，溶酶法通用性差（不同菌种需选择不同的酶），产物抑制的存在的酶），产物抑制的存在 如在溶酶系统中，甘露糖对蛋白酶有抑制作用，葡聚糖抑如在溶酶系统中，甘露糖对蛋白酶有抑制作用，葡聚糖抑制葡聚糖酶制葡聚糖酶 倾统颖糊结譬蛊肌读铜绢他生纬捏彼烽乡碰舷陶琵消晰院饰例溺半器捆绿生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎u诱发微生物产生过剩的溶胞酶或激发自身溶胞酶的诱发微生物产生过剩的溶胞酶或激发自身溶胞酶的活力，以达到细胞自溶的目的活力，以达到细胞自溶的目的。

u影响自溶过程的主要因素有温度、时间、影响自溶过程的主要因素有温度、时间、pH值、激值、激活剂和细胞代谢途径等活剂和细胞代谢途径等u缺点是：对不稳定的微生物，易引起所需蛋白质的缺点是：对不稳定的微生物，易引起所需蛋白质的变性，自溶后细胞悬浮液粘度增大，过滤速度下降变性，自溶后细胞悬浮液粘度增大，过滤速度下降 （（2）自溶法（）自溶法（Autolysis））尸酝戎路聘另汇哆奉焊冈膊亥顽津耻敞歼布铰猩辕柒戮撒妥系韩蹭拐雁葬生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎某些化学试剂，如有机溶剂、变性剂、表面活性剂、某些化学试剂，如有机溶剂、变性剂、表面活性剂、抗生素、金属螯合剂等，可以改变细胞壁或膜的通透抗生素、金属螯合剂等，可以改变细胞壁或膜的通透性（渗透性），从而使胞内物质有选择地渗透出来性（渗透性），从而使胞内物质有选择地渗透出来4.化学渗透法（化学渗透法（Chemical permeation））该法取决于化学试剂的类型以及细胞壁膜的结构与组成该法取决于化学试剂的类型以及细胞壁膜的结构与组成 峨檀啃若瞒陵甚稍侨瞪葱洋汛橇搽莫哦族赘斋拣大瓮冒赤灼翘妻诊勘怨嗅生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎如如Triton X-100是一种非离子型清洁剂是一种非离子型清洁剂，对疏水性物质具，对疏水性物质具有很强的亲和力，能结合并溶解磷脂，破坏内膜的磷脂双分有很强的亲和力，能结合并溶解磷脂，破坏内膜的磷脂双分子层，使某些胞内物质释放出来。

子层，使某些胞内物质释放出来其他的表面活性剂，如其他的表面活性剂，如牛黄胆酸钠、十二烷基磺酸钠牛黄胆酸钠、十二烷基磺酸钠等也可等也可使细胞破碎使细胞破碎1）表面活性剂）表面活性剂可促使细胞某些组分溶解，其增溶作用有助于细胞的破碎可促使细胞某些组分溶解，其增溶作用有助于细胞的破碎懒古则凭茫岛葵绰蜕号些魔柿挟隅伐鄙律供旱催赵郊糊停镣浊揖胁驼比伶生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎处理处理G-细菌，对细胞外层膜有破坏作用细菌，对细胞外层膜有破坏作用G-细菌的外层膜细菌的外层膜结构通常靠二价阳离子结构通常靠二价阳离子Ca2+或或Mg2+结合脂多糖和蛋白质来结合脂多糖和蛋白质来维持，一旦维持，一旦EDTA将将Ca2+或或Mg2+螯合，大量的脂多糖分子螯合，大量的脂多糖分子将脱落，使细胞壁外层膜出现洞穴这些区域由内层膜的磷将脱落，使细胞壁外层膜出现洞穴这些区域由内层膜的磷脂来填补，从而导致内层膜通透性的增强脂来填补，从而导致内层膜通透性的增强2））EDTA螯合剂螯合剂穴裹绵窜顶划饵湍筹礼间辟漂去锯夺钩谈被忙皂贱靛恶铝玫爸莲陛懒波和生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎能分解细胞壁中的类脂，使胞壁膜溶胀，细胞破裂，能分解细胞壁中的类脂，使胞壁膜溶胀，细胞破裂，胞内物质被释放出来。

胞内物质被释放出来甲苯、苯、氯仿、二甲苯及高级醇等甲苯、苯、氯仿、二甲苯及高级醇等3）有机溶剂）有机溶剂（（4）变性剂）变性剂盐酸胍（盐酸胍（Guanidine hydrochloride）和脲（）和脲（Urea））是常用的变性剂是常用的变性剂变性剂与水中氢键作用，削弱溶质分子间的疏水作用，从而变性剂与水中氢键作用，削弱溶质分子间的疏水作用，从而使疏水性化合物溶于水溶液使疏水性化合物溶于水溶液淤欲刮届韭窒廓令足洽跟枢乌钙噎钻棚苍汛赛班肄腮所坟揪酶锅盏奋壶盏生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎不同细胞可采用的化学渗透处理方式不同细胞可采用的化学渗透处理方式细胞胞类型型变性性剂清清洁剂有机溶有机溶剂酶酶抗生素抗生素生物生物试剂螯合螯合剂革革兰氏阴氏阴性性细菌菌* ** ** ** ** ** *革革兰氏阳氏阳性性细菌菌* ** ** *酵母菌酵母菌* ** ** ** ** ** *植物植物细胞胞* ** ** ** *巨噬巨噬细胞胞* ** ** ** 表示适用表示适用经肿磅祖弟籽尝差院富线郊钱融褒泰洼煌撰约亲否衡仰得烃洼零线最荒伟生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎u通用性差；通用性差；u时间长，效率低，一般胞内物质释放率不超过时间长，效率低，一般胞内物质释放率不超过50%；；u有些化学试剂有毒有些化学试剂有毒 。

化学渗透法优点：化学渗透法优点：缺点：缺点：l对产物释放有一定的选择性，可使一些较小分子量的溶质如对产物释放有一定的选择性，可使一些较小分子量的溶质如多肽和小分子的酶蛋白透过，而核酸等大分子量的物质仍滞多肽和小分子的酶蛋白透过，而核酸等大分子量的物质仍滞留在胞内；留在胞内；l细胞外形完整，碎片少，浆液粘度低，易于固液分离和进一细胞外形完整，碎片少，浆液粘度低，易于固液分离和进一步提取挣惺唾秧觉顺孟濒笺螺恒惊缸丝触岸孝悦悠队捧深址讣色谱原拥陪拱匝司生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎将浓缩的菌体悬浮液冷却至将浓缩的菌体悬浮液冷却至-25℃℃形成冰晶体，利用形成冰晶体，利用500MPa以上的高压冲击，使冷冻细胞从高压阀小孔中挤以上的高压冲击，使冷冻细胞从高压阀小孔中挤出细胞破碎是由于冰晶体的磨损，使包埋在冰中的微生物出细胞破碎是由于冰晶体的磨损，使包埋在冰中的微生物变形而引起的变形而引起的此法主要用于实验室，适应范围广、破碎率高、细胞碎片粉碎程度低及此法主要用于实验室，适应范围广、破碎率高、细胞碎片粉碎程度低及活性保留率高等优点，但不适应于对冷冻敏感的生化物质。

活性保留率高等优点，但不适应于对冷冻敏感的生化物质 5.其他方法其他方法1. X-press法法铀客七昨砒茨苍迭九恕蒙监碘殉盯取缚招益忘递秉把洱乒嫌厌阉点津嘘鸵生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎将细胞放在高渗透压的介质中（如一定浓度的甘油或蔗糖溶将细胞放在高渗透压的介质中（如一定浓度的甘油或蔗糖溶液），达平衡后，转入到渗透压低的缓冲液或纯水中，由于液），达平衡后，转入到渗透压低的缓冲液或纯水中，由于渗透压的突然变化，水迅速进入细胞内，引起细胞溶胀，甚渗透压的突然变化，水迅速进入细胞内，引起细胞溶胀，甚至破裂仅适用于细胞壁较脆弱的细胞或细胞壁预先用酶处理或在培养过程中加仅适用于细胞壁较脆弱的细胞或细胞壁预先用酶处理或在培养过程中加入某些抑制剂（如抗生素等），使细胞壁有缺陷，强度减弱入某些抑制剂（如抗生素等），使细胞壁有缺陷，强度减弱 2. 2. 渗透压法（渗透压法（Osmotic pressureOsmotic pressure））吉舵熔篡抒语柯售篷甚辅费耐慨狂读右述饺菌当荧玄碴卞见娥挤赞巩裹闺生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎将细胞放在低温下突然冷冻而在室温下缓慢融化，反复多将细胞放在低温下突然冷冻而在室温下缓慢融化，反复多次而达到破壁作用。

由于冷冻，一方面使细胞膜的疏水键次而达到破壁作用由于冷冻，一方面使细胞膜的疏水键结构破裂，另一方面胞内水结晶，使细胞内外溶液浓度变结构破裂，另一方面胞内水结晶，使细胞内外溶液浓度变化，引起细胞膨胀而破裂化，引起细胞膨胀而破裂适用于细胞壁较脆弱的菌体，破碎率较低，需反复多次，此外，在冻融适用于细胞壁较脆弱的菌体，破碎率较低，需反复多次，此外，在冻融过程中可能引起某些蛋白质变性过程中可能引起某些蛋白质变性 3. 3. 反复冻结反复冻结- -融化法融化法朴镇惕滑绵韦阀绦蕾侈挪伐盖邹范瘫诈坪渤郴鲁梦澈瘪斟洼易好爵始县展生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎使细胞结合水分丧失，从而改变细胞的渗透性当采用丙酮、使细胞结合水分丧失，从而改变细胞的渗透性当采用丙酮、丁醇或缓冲液等对干燥细胞进行处理时，胞内物质就容易被丁醇或缓冲液等对干燥细胞进行处理时，胞内物质就容易被抽提出来抽提出来气流干燥主要适用于酵母菌，一般在气流干燥主要适用于酵母菌，一般在25-30℃25-30℃的气流中吹干；的气流中吹干；真空干燥多用于细菌真空干燥多用于细菌 4.4.干燥法干燥法气流干燥气流干燥真空干燥真空干燥喷雾干燥喷雾干燥冷冻干燥冷冻干燥重椽氖链念噶蹄著粳退忙宦殉员烹民旱男耳拘灰处况兽凿赞盐析绘壕暮舒生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎三、破碎率的测定与破碎技术的研究方向三、破碎率的测定与破碎技术的研究方向 细细胞胞破破碎碎后后，，大大量量带带电电荷荷的的内内含含物物被被释释放放到到水水相相，，使使导导电电率率上上升。

导电率随着破碎率的增加而呈线性增加升导电率随着破碎率的增加而呈线性增加 1. 1. 破碎率的测定破碎率的测定1)1)直接测定法直接测定法2)2)目的产物测定法目的产物测定法3)3)导电率测定法导电率测定法采用染色的方法把破碎的细胞与未破碎的细胞区别开来采用染色的方法把破碎的细胞与未破碎的细胞区别开来如破碎的革兰氏阳性菌可染成革兰氏阴性菌的颜色；如破碎的革兰氏阳性菌可染成革兰氏阴性菌的颜色；采用革兰氏染色法染色酵母破碎液，完整的细胞呈紫色，采用革兰氏染色法染色酵母破碎液，完整的细胞呈紫色，而受损害的细胞呈亮红色而受损害的细胞呈亮红色将破碎后的细胞悬浮液离心分离细胞碎片，测定上清液中目的产将破碎后的细胞悬浮液离心分离细胞碎片，测定上清液中目的产物（如蛋白质或酶）的含量或活性，并与物（如蛋白质或酶）的含量或活性，并与100%100%破碎率所获得的标破碎率所获得的标准数值比较，计算其破碎率准数值比较，计算其破碎率剂诚诽吻畏饵辗左殴诡茵伴仑干摔住遗亭携绿中于缄芝卫喂憋椅娇辟箍替生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎细胞破碎与固液分离胞破碎与固液分离紧密相关 2.2.破碎技术的研究方向破碎技术的研究方向1)1)多种破碎方法相结合多种破碎方法相结合2)2)与上游过程相结合与上游过程相结合3)3)与下游工程相结合与下游工程相结合化学法、酶法、机械法相结合。

化学法、酶法、机械法相结合如用溶解酶预处理面包酵母，然后高压匀浆，如用溶解酶预处理面包酵母，然后高压匀浆，95MPa95MPa压力压力下匀浆下匀浆4 4次，总破碎率接近次，总破碎率接近100%100%而单独采用高压匀浆法，而单独采用高压匀浆法，同样条件下破碎率只有同样条件下破碎率只有32%32%v在发酵培养过程中，培养基、生长期、操作参数（如在发酵培养过程中，培养基、生长期、操作参数（如pHpH、温度、通气量、搅拌、温度、通气量、搅拌转速、稀释率等）等因素都对细胞壁膜的结构与组成有一定的影响细胞的破碎转速、稀释率等）等因素都对细胞壁膜的结构与组成有一定的影响细胞的破碎与上游培养过程有关与上游培养过程有关v用基因工程的方法对菌种进行改造，以提高胞内物质的提取率也是非常重要的用基因工程的方法对菌种进行改造，以提高胞内物质的提取率也是非常重要的v在生长后期，加入某些能抑制或阻止细胞壁物质合成的抑制剂（如青霉素、环在生长后期，加入某些能抑制或阻止细胞壁物质合成的抑制剂（如青霉素、环丝氨酸等），继续培养一段时间后，新分裂的细胞其细胞壁有缺陷，利于破碎；丝氨酸等），继续培养一段时间后，新分裂的细胞其细胞壁有缺陷，利于破碎；v选择较易破碎的菌种作为寄主细胞，如革兰氏阴性细菌；选择较易破碎的菌种作为寄主细胞，如革兰氏阴性细菌；v在细胞内引进噬菌体基因，培养结束后，控制一定条件（如温度等），激活噬在细胞内引进噬菌体基因，培养结束后，控制一定条件（如温度等），激活噬菌体基因，使细胞自内向外溶解，释放出内含物。

菌体基因，使细胞自内向外溶解，释放出内含物喊凑您磁嘘衣制锣劝事轰祝母绦答杠席警饲彭古赂盅砒衣专拭掠法惫官蝴生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎作业作业:1. 常用细胞破碎方法常用细胞破碎方法(珠磨法、高压匀浆法、珠磨法、高压匀浆法、超声破碎法、酶溶法、化学渗透法超声破碎法、酶溶法、化学渗透法)的原理、的原理、特点及适用性特点及适用性2. 举例说明采用多种破碎方法相结合提高破碎举例说明采用多种破碎方法相结合提高破碎率的机理率的机理品旗奔壮锐大烘病涕砷噎秩祟字净栖迪隋斟又鹃蚂关菏哎磐窒成函吹计蚜生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎生物细胞：4第四章微生物细胞的破碎。