生物分离工程（ 第三版） 教学课件 作者 孙彦 著 02.pptVIP

尚辅网 尚辅网 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 尚辅网 细胞分离－管式离心设备 A disposable cell separation insert PowerfugeTM one-chamber with scraper 尚辅网 细胞分离－碟片离心设备 (a) Solids-retaining disk bowl, (b) Radial solids-ejecting disk bowl, top feed. (c) Radial solids-ejecting disk bowl, hermetic feed. (d) Axial solids-ejecting disk bowl. (e) Nozzle bowl with pressurized solids discharge. (f) Nozzle bowl with peripheral discharge nozzles. 尚辅网 细胞分离－离心设备比较 管式离心机 优点 结构简单，转速和离心力较大 缺点 沉降面积小、处理能力低； 碟式离心机 优点 转子中存在隔板以增大沉降面积，处理能力大 缺点 结构复杂、转速较低； 尚辅网 细胞分离－离心机处理能力 粒子在径向上的沉降速度 轴向移动速度 完全沉降的边界条件 尚辅网 细胞分离－离心机处理能力 影响因素 处理样品的特性，如密度、粒径等 溶液的特性，如密度、粘度等 离心机机械结构，如r1和r2 操作条件，ω 尚辅网 细胞分离－过滤定义 过滤是利用多孔性介质（如滤布）截留固液悬浮液中的固体粒子，进行固液分离的方法。 过滤本身是一种膜分离技术。在分离细胞、菌体或它们的碎片过程中除了沉降分离方法外，过滤技术也是一种常备的分离方法。 尚辅网 细胞分离－过滤过程受力分析 推动力：过滤操作以压力差为主要推动力； 阻 力：过滤过程的阻力来自多孔性过滤介 质和介质表面不断堆积形成的滤饼 尚辅网 细胞分离－过滤速率 Rm表示介质的阻力； Rc表示滤饼的阻力； μL为滤液的粘度 尚辅网 细胞分离－恒压过滤方程 Ruth恒压过滤方程 其中，K为Ruth恒压过滤系数，表示为 尚辅网 细胞分离－提高过滤速度的途径 采用絮凝或凝聚的方法预处理改变料液的性质，降低滤饼阻力 加入助滤剂以改变滤饼的压缩性指数，提高过滤速度 尚辅网 胞内产物释放－学习要点 理解：各种细胞破碎方法原理、优缺点及其适用范围。 应用：采用不同的细胞破碎方法对不同细胞进行不同程度的破碎。 尚辅网 胞内产物释放－细胞结构（真核细胞与原核细胞） 动物细胞 没有细胞壁，只有由脂质和蛋白质组成的细胞膜 植物细胞 细胞膜外有一层坚固的细胞壁 酵母细胞 细胞壁由葡聚糖、甘露聚糖和蛋白质构成，更加难以破碎 真核细胞 原核细胞 革兰氏阳性菌 细胞壁由肽聚糖层组成，壁厚约15～50 nm，肽聚糖含量为40~90%，细胞壁较革兰氏阴性菌坚固。 革兰氏阴性菌 细胞壁在肽聚糖的外侧还有分别由（1）脂蛋白和（2）磷脂和脂多糖构成的两层外壁层，外壁层厚度越8～10 nm。 尚辅网 胞内产物释放－细胞膜组成 （A） （B） 尚辅网 胞内产物释放－影响产物释放的环境因素 在复杂培养基中生长的大肠杆菌细胞其破碎较单一培养基中生长的大肠杆菌细胞更难； 对数生长期的细胞会表现得更加脆弱。 从连续培养过程中获得的、具有较高比生长速率的念珠菌的细胞壁更加脆弱，而摇瓶培养的念珠菌体则有更加充裕的机会构建更加坚固的细胞壁。 酵母细胞壁的厚度和破碎阻力随年龄增长而增加 经常在幼酵母细胞中出现的芽痕（Bud scars）可引起酵母细胞局部细胞壁强度的降低 尚辅网 胞内产物释放－细胞破碎原理 细胞 破碎 机械破碎 高压均浆法，珠磨法、撞击破碎、超声波破碎 非机械破碎 物理法 渗透压冲击、冻结-融化、（超声波） 化学法 酸碱处理、化学试剂处理 生物法 酶溶、自溶、噬菌体 尚辅网 胞内产物释放－机械破碎之高压匀浆 细胞悬浮液在高压的作用下从阀座与阀杆之间的环隙高速（可达到450 m/s）喷出后撞击到碰撞环上，细胞在受到高速撞击作用后，急剧释放到低压环境，从而在撞击力和剪切力等综合作用下破碎。 尚辅网 胞内产物释放－机械破碎之珠磨 珠磨机的破碎室内填充有80～85％（v/v）的玻璃（密度为2.5 g/ml）或氧化锆（密度为6.0 g/ml）的微球（粒径约0.1~1.0 mm）。在搅拌桨的高速搅拌下微球高速运动，微球与微球之间以及微球和细胞之间发生冲击和研