细胞破碎--高压匀浆法

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1、细胞破碎技术—高压匀浆法摘要：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。本文主要介绍高压匀浆法，高压匀浆法的应用以及高压匀浆机的介绍和使用。关键词：细胞破碎高压匀浆法高压匀浆机影响因素应用1、高压匀浆法破碎细胞原理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

2、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与最大释放量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。2、高压

3、匀浆机2.1高压匀浆机工作原理及工作示意图高压匀浆器是常用的设备，它由可产生高压的正向排代泵和排出阀组成，排出阀具有狭窄的小孔，其大小可以调节。细胞浆液通过止逆阀进入泵体内，在高压下迫使其在排出阀的小孔中高速冲出，并射向撞击环上，由于突然减压和高速冲击，使细胞受到高的液相剪切力而破碎。在操作方式上，可以采用单次通过匀浆器或多次循环通过等方式，也可连续操作。为了控制温度的升高，可在进口处用干冰调节温度，使出口温度调节在20℃左右。在工业规模的细胞破碎中，对于酵母等难破碎的及浓度高或处于生长静止期的细胞，常采用多次循环的操作方法。2.2高压匀浆

4、机性能特点凡与物料相接触的零部件材料都具有极高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，完全能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，为全国同行业之最。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

5、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。　主要特点：（1）一级匀质阀，可选二级匀质阀（2）乳剂和脂质体研究生产单位中得到广泛使用。（3）意大利GEANiroSoavi公司的高压匀浆机匀质阀材料为陶瓷，陶瓷阀的使用寿命是高密度硬质合金或碳化钨的使用寿命3倍以上。（4）采用电机驱动，而非气动方式，避免了空气经压缩产生的水份进

6、入高压泵，而导致高压匀浆机无法正常运行。（5）样品经高压匀浆后，最终平均粒径可以达到100纳米以下，且粒径分布均匀。（6）可进行在线清洗（CIP）和在线蒸汽灭菌（SIP），完全符合FDA要求。（7）框架式系统按照ASMEBPE标准装配。高压匀浆机按照ISO9001质量体系标准生产。（8）可进行在位清洗和在线灭菌技术参数：（1）最大工作压力1500Bar——适合生物工程（酵母细胞破碎、大肠杆菌破碎、丝状真菌破碎、动物细胞及动物组织细胞破碎）、分子生物学、药剂、乳业、食品研发及中试等行业使用（2）产量10L/hr（3）电源要求：三相电源，1.1

7、KW/380V/50Hz/3phase（4）尺寸(mm):W460xH420xL800（5）匀质阀材质：陶瓷（6）压缩头采用高质量、高强度和耐腐蚀的SAF2507特种双相不锈钢制造，能够在极高的操作压力稳定持久地工作，不会产生裂纹，有效抵抗腐蚀和机械损伤（7）设备自重:85kg（8）按照ISO9001质量体系标准生产3、影响高压匀浆法破碎细胞的主要因素[4]本部分以高压匀浆破碎重组大肠杆菌为例子介绍影响高压匀浆法破碎细胞的主要因素3.1匀浆操作压力对细胞破碎过程的影响右图是匀浆一次时，细胞破碎率及包含体中rhIL-6含量随匀浆压力变化曲线当

8、压力在20~40MPa时，细胞破碎率迅速增加，当压力大于60MPa后其增加势头减弱压力达80MPa后，D值趋于不变而压力大于70MPa后离心所得包含体的纯度显著提高。可见，操作压