細(xì)胞破碎儀的破碎技術(shù)是怎樣的?
在生物產(chǎn)物的分離提取中,如果目標(biāo)物質(zhì)為胞外產(chǎn)物(如霉菌產(chǎn)生的糖化酶等),其提取過(guò)程較簡(jiǎn)單,只需直接進(jìn)行固液分離,獲得澄清的濾液,再進(jìn)行分離純化操作;如果目標(biāo)物質(zhì)為胞內(nèi)產(chǎn)物或多細(xì)胞生物組織中的各種生物分子(如堿性磷酸酶等胞內(nèi)酶、部分外源基因表達(dá)產(chǎn)業(yè)或植物細(xì)胞產(chǎn)物等),都需要事先將細(xì)胞或組織破碎,使目標(biāo)物質(zhì)充分釋放到溶液中而且不失去生物活性。
不同的生物體或同一生物體的不同部位的組織,其細(xì)胞破碎的難易程序不一,使用的方法也不相同,如動(dòng)物臟器的細(xì)胞膜較脆弱,容易破碎,植物和微生物由于具有較堅(jiān)固的纖維素,半纖維素組成的細(xì)胞壁,要采取專門(mén)的細(xì)胞破碎方法。
細(xì)胞破碎儀的破碎方法
按照是否存在外加作用力,細(xì)胞破碎儀的破碎方法可分為機(jī)械法和非機(jī)械法兩大類。機(jī)械破碎中細(xì)胞所受的機(jī)械作用力主要有壓縮力和剪切力,非機(jī)械破碎主要利用化學(xué)或生化試劑(如酶)改變細(xì)胞壁或細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)而釋放胞內(nèi)物質(zhì)。
細(xì)胞破碎儀機(jī)械破碎法
通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的剪切力的作用,使細(xì)胞破碎的方法稱為機(jī)械破碎法。機(jī)械破碎法是工業(yè)規(guī)模細(xì)胞破碎的主要手段,具有處理量大,破碎效率高,速度快等特點(diǎn),適用于植物材料和細(xì)菌細(xì)胞的破碎。按照所使用的破碎機(jī)械的不同,可以分為搗碎法,珠磨法,勻漿法和超聲波破碎法等。
1,細(xì)胞破碎儀搗碎法。利用搗碎機(jī)高速旋轉(zhuǎn)葉片鎖產(chǎn)生的剪切力將組織細(xì)胞破碎,是一種較劇烈的破碎細(xì)胞的方法。通常可先用家用食品加工機(jī)將組織打碎,然后再用10000~20000r/min的內(nèi)刀式組織搗碎機(jī)(即高速分散器)將組織的細(xì)胞打碎,為了防止發(fā)熱或升溫過(guò)高,通常是轉(zhuǎn)10~20s,停10~20s,可反復(fù)多次。
搗碎法適用于動(dòng)物組織,內(nèi)臟,植物種子,嫩菜葉,較柔軟的果蔬等材料的破碎。但由于旋轉(zhuǎn)刀片的機(jī)械剪切力較大且破碎過(guò)程中溫度易迅速上升,不適于核酸等生物大分子的提取。
2,細(xì)胞破碎儀琢磨法。琢磨是一種常用的機(jī)械破碎細(xì)胞的方法,將玻璃小珠與細(xì)胞懸浮液一起快速攪拌。由于研磨作用,使細(xì)胞獲得破碎,常用的工業(yè)設(shè)備是高速珠磨機(jī)。該法適用于絕大多數(shù)微生物細(xì)胞的破碎。如采用高速濕法珠磨分離純化重組人腫瘤壞死因子時(shí),菌體經(jīng)間歇式珠磨機(jī)破碎3min,玻璃珠直徑為0.25~0.50mm,裝珠量為破碎室總體積的85%,攪拌轉(zhuǎn)速1500r/min,破碎液于4攝氏度,15000r/min離心15min后去除細(xì)胞碎片。本條件下,目標(biāo)蛋白回收率可達(dá)90.3%,活性回收率為85.8%。
3,細(xì)胞破碎儀高壓勻漿法。高壓勻漿破碎又稱高壓剪切破碎法。其破碎原理是:細(xì)胞懸浮液在高壓作用下從閥座與閥之間的環(huán)隙高速噴出后撞擊到碰撞環(huán)上,細(xì)胞在受到高速撞擊作用后,急劇釋放到低壓環(huán)境,從而在撞擊力和剪切力等的綜合作用下破碎。