离心沉降和过滤的概念课件.ppt

1、第一章第一章 原料预处理原料预处理 （一）（一） 细胞分离细胞分离了解：重力沉降、离心沉降和过滤的概念。了解：重力沉降、离心沉降和过滤的概念。理解：离心分离与过滤原理以及提高分离效率的方法。理解：离心分离与过滤原理以及提高分离效率的方法。应用：采用不同的离心分离、过滤设备对不同的细胞进应用：采用不同的离心分离、过滤设备对不同的细胞进 行分离。行分离。（二）（二） 细胞破碎细胞破碎理解：理解： 各种细胞破碎方法原理、优缺点及其适用范围。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。度的破碎。

2、 微生物发酵或动植物细胞培养后培养液与细胞的分离，微生物发酵或动植物细胞培养后培养液与细胞的分离，结晶体与母液的分离，浸取液与药源固体的分离都需要固液结晶体与母液的分离，浸取液与药源固体的分离都需要固液分离，在制药工程中将菌体或细胞与培养液分离是生物分离分离，在制药工程中将菌体或细胞与培养液分离是生物分离过程的第一步。过程的第一步。第一节第一节 细胞分离细胞分离1.1 悬浮液的预处理悬浮液的预处理1.预处理的目的预处理的目的 （1）改变发酵液的物理性质，促进从悬浮液中分离固形物的）改变发酵液的物理性质，促进从悬浮液中分离固形物的 速度，提高固液分离的效率。速度，提高固液分离的效率。 （2）尽可

3、能使产物转入便于后处理的某一相中。）尽可能使产物转入便于后处理的某一相中。 （3）去除发酵液中部分杂质，便于后续操作。）去除发酵液中部分杂质，便于后续操作。2. 预处理的方法预处理的方法 （1）加热法：可降低悬浮液的黏度，加速聚集作用以除去杂）加热法：可降低悬浮液的黏度，加速聚集作用以除去杂 蛋白，破坏凝胶状结构，增加滤饼孔隙度，提高分离效蛋白，破坏凝胶状结构，增加滤饼孔隙度，提高分离效 率。最简单和最廉价的处理方法。率。最简单和最廉价的处理方法。 （2）调节悬浮液的）调节悬浮液的pH值：促进凝聚作用。方法简单有效、成值：促进凝聚作用。方法简单有效、成 本低廉。本低廉。 （3）凝聚和絮凝）凝聚

4、和絮凝 将化学药剂预先投加到悬浮液中，改变细胞、菌体和蛋将化学药剂预先投加到悬浮液中，改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，破坏其稳定性，使它们聚集成白质等胶体粒子的分散状态，破坏其稳定性，使它们聚集成可分离的絮凝体，再进行分离。可分离的絮凝体，再进行分离。特点：特点：使颗粒尺寸增加，增大颗粒的沉降或浮选速率，提高使颗粒尺寸增加，增大颗粒的沉降或浮选速率，提高 滤饼的渗透性或在深床过滤时产生较好的颗粒保留作滤饼的渗透性或在深床过滤时产生较好的颗粒保留作 用。用。凝聚：凝聚：在投加的化学物质（如铝、铁的盐类或石灰等）作用在投加的化学物质（如铝、铁的盐类或石灰等）作用 下，胶体脱稳并使粒子相

5、互聚集成下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成1mm大小块状凝聚大小块状凝聚 体的过程。体的过程。絮凝：絮凝：使用絮凝剂（天然或合成的大分子量聚电解质如聚丙使用絮凝剂（天然或合成的大分子量聚电解质如聚丙 烯酰胺）将胶体粒子交联成网，形成烯酰胺）将胶体粒子交联成网，形成10mm大小絮凝大小絮凝 团的过程。团的过程。1.3 1.3 重力沉降（适用于分离较大的颗粒）重力沉降（适用于分离较大的颗粒） 重力沉降的先决条件是固相和液相间存在密度差。重力重力沉降的先决条件是固相和液相间存在密度差。重力沉降过程中固体颗粒受到重力、浮力和摩擦阻力的作用。沉降过程中固体颗粒受到重力、浮力和摩擦阻力的作用。 根据斯托克斯定

6、律，当浮力、摩擦阻力和重力达到平衡根据斯托克斯定律，当浮力、摩擦阻力和重力达到平衡时，球形固体颗粒匀速沉降，沉降速度为：时，球形固体颗粒匀速沉降，沉降速度为：llspggdV182 由于菌体细胞的直径很小，沉降速度很慢，因此常需向菌由于菌体细胞的直径很小，沉降速度很慢，因此常需向菌体的料液中加入絮凝剂，使菌体细胞凝聚成较大颗粒后沉降或体的料液中加入絮凝剂，使菌体细胞凝聚成较大颗粒后沉降或过滤除去。过滤除去。1.4 1.4 离心沉降（适用于分离较小的颗粒）离心沉降（适用于分离较小的颗粒） 广泛应用于固液、液液相的分离。广泛应用于固液、液液相的分离。1.1.离心沉降速度离心沉降速度LLspd18)

7、(2S =从该式中可看出：从该式中可看出：当当sL，则，则S0，粒子顺着离心方向沉降。，粒子顺着离心方向沉降。当当sL，则，则S0，粒子到达某一位置后达到平衡。，粒子到达某一位置后达到平衡。当当sL，则，则S0，粒子逆着离心方向上浮。，粒子逆着离心方向上浮。 离心沉降时，颗粒的相对分子质量越大，沉降系数越大，离心沉降速离心沉降时，颗粒的相对分子质量越大，沉降系数越大，离心沉降速度越大。度越大。1822RdVss令：令：S为沉降系数为沉降系数2.2.离心分离法离心分离法（1 1）差速离心分离）差速离心分离 原理原理: : 利用不同的粒子在离心力场中沉降的差别（大而重利用不同的粒子在离心力场中沉降

8、的差别（大而重的颗粒沉降最快，最先到达底部），在同一离心条件下，沉降的颗粒沉降最快，最先到达底部），在同一离心条件下，沉降速度不同，通过不断增加相对离心力，使一个非均匀混合液内速度不同，通过不断增加相对离心力，使一个非均匀混合液内的大小、形状不同的粒子分级沉淀。的大小、形状不同的粒子分级沉淀。 操作过程：操作过程：一般是在离心后用倾倒的办法把上清液与沉淀一般是在离心后用倾倒的办法把上清液与沉淀分开，然后将上清液加高转速离心，分离出第二部分沉淀，如分开，然后将上清液加高转速离心，分离出第二部分沉淀，如此往复加高转速，逐级分离出所需要的物质。此往复加高转速，逐级分离出所需要的物质。 优点：优点：操

9、作最简便，使用最广泛。操作最简便，使用最广泛。 缺点：缺点：差速离心的分辨率不高，沉淀系数在同一个数量级差速离心的分辨率不高，沉淀系数在同一个数量级内的各种粒子不容易分开，常用于其他分离手段之前的粗制品内的各种粒子不容易分开，常用于其他分离手段之前的粗制品提取。提取。gogo（2）区带离心）区带离心 根据离心操作条件不同，可分为差速区带离心和平衡区根据离心操作条件不同，可分为差速区带离心和平衡区带离心。带离心。 差速区带离心法：差速区带离心法： 在离心前于离心管内先装入密度梯度介质（如蔗糖、在离心前于离心管内先装入密度梯度介质（如蔗糖、甘油、甘油、KBr、CsCl等），溶液的密度从离心管顶部至

10、底部逐等），溶液的密度从离心管顶部至底部逐渐增加，待分离的样品铺在梯度液的顶部，同梯度液一起离渐增加，待分离的样品铺在梯度液的顶部，同梯度液一起离心。离心后在近旋转轴处（心。离心后在近旋转轴处（r1）的介质密度最小，离旋转轴）的介质密度最小，离旋转轴最远处（最远处（r2）介质的密度最大，但最大介质密度必须小于样）介质的密度最大，但最大介质密度必须小于样品中粒子的最小密度，即品中粒子的最小密度，即sL。 这种方法是根据分离的粒子在梯度液中沉降速度的不同，这种方法是根据分离的粒子在梯度液中沉降速度的不同，使具有不同沉降速度的粒子处于不同的密度梯度层内分成一系使具有不同沉降速度的粒子处于不同的密度梯

11、度层内分成一系列区带，达到彼此分离的目的。梯度液在离心过程中以及离心列区带，达到彼此分离的目的。梯度液在离心过程中以及离心完毕后，取样时起着支持介质和稳定剂的作用，避免因机械振完毕后，取样时起着支持介质和稳定剂的作用，避免因机械振动而引起已分层的粒子再混合。用于差速区带离心分离的物质动而引起已分层的粒子再混合。用于差速区带离心分离的物质密度必须大于梯度液中最大密度，离心过程必须在被分离物区密度必须大于梯度液中最大密度，离心过程必须在被分离物区带到达管底前停止。带到达管底前停止。 由于由于sL，可知，可知S0，因此该离心法的离心时间要严格，因此该离心法的离心时间要严格控制，既有足够的时间使各种粒

12、子在介质梯度中形成区带，又控制，既有足够的时间使各种粒子在介质梯度中形成区带，又要控制在任一粒子达到沉淀前。如果离心时间过长，所有的样要控制在任一粒子达到沉淀前。如果离心时间过长，所有的样品可全部到达离心管底部；离心时间不足，样品还没有分离。品可全部到达离心管底部；离心时间不足，样品还没有分离。由于此法是一种不完全的沉降，沉降受物质本身大小的影响较由于此法是一种不完全的沉降，沉降受物质本身大小的影响较大，一般是应用在物质大小相异而密度相同的情况。常用的梯大，一般是应用在物质大小相异而密度相同的情况。常用的梯度液有度液有Ficoll、Percoll及蔗糖。及蔗糖。)平衡区带离心（平衡区带离心（等

13、密度离心法）等密度离心法）: 在离心前预先配制介质的密度梯度，此种密度梯度液包在离心前预先配制介质的密度梯度，此种密度梯度液包含了被分离样品中所有粒子的密度，待分离的样品铺在梯度含了被分离样品中所有粒子的密度，待分离的样品铺在梯度液顶上或和梯度液先混合，离心开始后，当梯度液由于离心液顶上或和梯度液先混合，离心开始后，当梯度液由于离心力的作用逐渐形成管底浓而管顶稀的密度梯度，与此同时原力的作用逐渐形成管底浓而管顶稀的密度梯度，与此同时原来分布均匀的粒子也发生重新分布。当管底介质的密度大于来分布均匀的粒子也发生重新分布。当管底介质的密度大于粒子的密度，即粒子的密度，即Ls时粒子上浮；在管顶处时粒子

14、上浮；在管顶处sL时，则粒时，则粒子沉降，最后粒子进入到一个它本身的密度位置即子沉降，最后粒子进入到一个它本身的密度位置即sL，此，此时粒子不再移动，粒子形成纯组分的区带，区带与样品粒子时粒子不再移动，粒子形成纯组分的区带，区带与样品粒子的密度有关，而与粒子的大小和其他参数无关，因此只要转的密度有关，而与粒子的大小和其他参数无关，因此只要转速、温度不变，则延长离心时间也不能改变这些粒子的成带速、温度不变，则延长离心时间也不能改变这些粒子的成带位置。位置。 此法一般应用于物质的大小相近，而密度差异较大时。此法一般应用于物质的大小相近，而密度差异较大时。常用的梯度液是常用的梯度液是CsCl。1.5

15、 1.5 过滤过滤定义：定义：利用多孔性介质截留固液悬浮液中的固体粒子，利用多孔性介质截留固液悬浮液中的固体粒子， 进行固液分离的方法。进行固液分离的方法。 由于制药工程中过滤的对象大部分是生物体，发酵由于制药工程中过滤的对象大部分是生物体，发酵液中的微生物细胞等均是易变形的柔软体，一经压缩就会液中的微生物细胞等均是易变形的柔软体，一经压缩就会变形；并且发酵液的黏度也很大，因而发酵液的过滤操作变形；并且发酵液的黏度也很大，因而发酵液的过滤操作就显得十分困难。就显得十分困难。 过滤过滤滤饼过滤：滤饼过滤：深层过滤：深层过滤：固体粒子在过滤介质表面积累，很短时固体粒子在过滤介质表面积累，很短时间内

16、发生架桥现象，沉积的滤饼也起过间内发生架桥现象，沉积的滤饼也起过滤介质作用滤介质作用固体粒子在过滤介质的孔隙内被截留，固体粒子在过滤介质的孔隙内被截留，固液分离发生在整个过滤介质内部固液分离发生在整个过滤介质内部过滤介质：过滤介质：按过滤原理按过滤原理按材质按材质按结构按结构表面过滤介质表面过滤介质深层过滤介质深层过滤介质天然纤维天然纤维合成纤维合成纤维金属金属玻璃玻璃塑料塑料陶瓷陶瓷柔性柔性刚性刚性松散性松散性制药生产中药液的固液分离应用制药生产中药液的固液分离应用:中药的过滤分离中药的过滤分离: :特点特点: : 含有动植物蛋白、多糖等胶体与胶状体物质；大多形成含有动植物蛋白、多糖等胶体与

17、胶状体物质；大多形成 可压缩滤饼，且滤饼比阻较大；容易聚合成大分子，可压缩滤饼，且滤饼比阻较大；容易聚合成大分子， 产生絮状物；对过滤介质要求高；固液密度差小，分产生絮状物；对过滤介质要求高；固液密度差小，分 离收率低。离收率低。措施：采用预处理（加热、加入添加物）及多种分离技术的组措施：采用预处理（加热、加入添加物）及多种分离技术的组 合工艺（先粗滤再精滤）。合工艺（先粗滤再精滤）。发酵液的过滤分离：发酵液的过滤分离：特点：典型的非牛顿流体，含有菌丝体、多糖类、残留培养特点：典型的非牛顿流体，含有菌丝体、多糖类、残留培养 基及其代谢产物等，其黏度和可压缩性很大。基及其代谢产物等，其黏度和可压

18、缩性很大。分离方法：板框过滤机、转鼓真空过滤机，螺旋离心机和碟分离方法：板框过滤机、转鼓真空过滤机，螺旋离心机和碟 片离心机等。片离心机等。活性炭与脱色后药液的过滤：活性炭与脱色后药液的过滤：特点：活性炭颗粒很细，滤布介质很难一次达到过滤效果。特点：活性炭颗粒很细，滤布介质很难一次达到过滤效果。方法：采用多次复滤，过滤介质采用纤维黏结过滤管或微孔方法：采用多次复滤，过滤介质采用纤维黏结过滤管或微孔 膜滤芯。膜滤芯。药液除菌过滤：药液除菌过滤： 常采用带正电荷的非石棉滤板代替石棉滤板和微孔膜滤常采用带正电荷的非石棉滤板代替石棉滤板和微孔膜滤芯。芯。结晶体的过滤：结晶体的过滤： 晶体较粗大，一般采

19、用三足式离心过滤机。晶体较粗大，一般采用三足式离心过滤机。 当获得澄清的发酵液后，就可从这澄清的发酵液中提取当获得澄清的发酵液后，就可从这澄清的发酵液中提取需要的产品。但某些情况下，感兴趣的产品不在发酵液内，需要的产品。但某些情况下，感兴趣的产品不在发酵液内，而在细胞内部，因此对细胞内物质的提取，必须先把细胞破而在细胞内部，因此对细胞内物质的提取，必须先把细胞破碎，使胞内物质释放出来，然后再提取产品。碎，使胞内物质释放出来，然后再提取产品。 细胞破碎是指用物理、化学、酶、或机械的方法来破坏细胞破碎是指用物理、化学、酶、或机械的方法来破坏细胞壁或细胞膜的方法。细胞壁或细胞膜的方法。 细胞破碎的方

20、法，主要有机械法和非机械法两大类。细胞破碎的方法，主要有机械法和非机械法两大类。第二节第二节 细胞破碎细胞破碎 2.1 细胞的结构细胞的结构 细胞壁的破碎最为关键。动物细胞没有细胞壁，易于破细胞壁的破碎最为关键。动物细胞没有细胞壁，易于破碎。植物和微生物细胞的细胞壁坚固，破碎困难。碎。植物和微生物细胞的细胞壁坚固，破碎困难。1. 细菌：细菌： 革兰氏阳性菌的细胞壁主要由肽聚糖层组成，细胞壁厚，革兰氏阳性菌的细胞壁主要由肽聚糖层组成，细胞壁厚，约约15 50 nm； 革兰氏阴性菌的细胞壁在肽聚糖的外侧还有脂蛋白和脂革兰氏阴性菌的细胞壁在肽聚糖的外侧还有脂蛋白和脂多糖及磷脂构成的两层外壁层，革兰氏

21、阴性菌的肽聚糖层多糖及磷脂构成的两层外壁层，革兰氏阴性菌的肽聚糖层1.5 2 nm，外壁层，外壁层8 10 nm，因此革兰氏阳性菌的细胞，因此革兰氏阳性菌的细胞壁比革兰氏阴性菌坚固，较难破碎。壁比革兰氏阴性菌坚固，较难破碎。 2. 真菌和酵母的细胞壁呈丝状，比革兰氏阳性菌的细胞真菌和酵母的细胞壁呈丝状，比革兰氏阳性菌的细胞 壁厚，约壁厚，约60nm，更难破碎；，更难破碎； 3. 霉菌霉菌: 细胞壁较厚，约细胞壁较厚，约100 250nm； 4. 哺乳类细胞和嗜盐菌缺乏坚硬的细胞壁，支原体没有哺乳类细胞和嗜盐菌缺乏坚硬的细胞壁，支原体没有 细胞壁，易破碎；细胞壁，易破碎； 5. 藻类的细胞壁较复

22、杂，其主要成分是纤维状的多糖类藻类的细胞壁较复杂，其主要成分是纤维状的多糖类 物质。物质。 破碎细胞的目的就是使细胞壁和细胞膜受到不同程破碎细胞的目的就是使细胞壁和细胞膜受到不同程度的破坏（增大通透性）或破碎，释放其中的目标产物。度的破坏（增大通透性）或破碎，释放其中的目标产物。2.2 细胞破碎和产物释放原理细胞破碎和产物释放原理 细胞破碎主要采用各种机械破碎法和非机械破碎法，或细胞破碎主要采用各种机械破碎法和非机械破碎法，或二者的结合。二者的结合。 机械破碎机械破碎中细胞所受的机械作用力主要有压力和剪切力。中细胞所受的机械作用力主要有压力和剪切力。机械破碎机械破碎处理量大、破碎效率高、速度快

23、，主要靠均质作用和球磨碾磨作用；采用处理量大、破碎效率高、速度快，主要靠均质作用和球磨碾磨作用；采用机械法，发热是一个主要问题。机械法，发热是一个主要问题。 细胞的机械破碎主要有高压匀浆、珠磨、撞击破碎和超声波破碎等方细胞的机械破碎主要有高压匀浆、珠磨、撞击破碎和超声波破碎等方法。法。 非机械破碎非机械破碎包括化学法、酶法和物理法。包括化学法、酶法和物理法。 化学法和酶法化学法和酶法是利用化学或生化试剂（酶）改变细胞壁或细胞膜的是利用化学或生化试剂（酶）改变细胞壁或细胞膜的结构，增大胞内物质的溶解速率；或完全溶解细胞壁，形成原生质体后，结构，增大胞内物质的溶解速率；或完全溶解细胞壁，形成原生质

24、体后，在渗透压的作用下使细胞膜破裂而释放胞内物质。在渗透压的作用下使细胞膜破裂而释放胞内物质。 物理法是利用渗透压或温度的变化使细胞破裂后释放胞内物质。物理法是利用渗透压或温度的变化使细胞破裂后释放胞内物质。2.3 细胞破碎法细胞破碎法破碎方法破碎方法机械方法机械方法非机械方法非机械方法固体剪切力固体剪切力流体剪切力流体剪切力干燥处理干燥处理溶胞处理溶胞处理珠珠磨磨法法压压榨榨法法高高压压匀匀浆浆超超声声法法酶酶溶溶法法化化学学法法物物理理法法1. 压力破碎法：压力破碎法：利用压力释放时的固液剪切进行破碎。操作利用压力释放时的固液剪切进行破碎。操作 简单，可连续操作，适用面广，但操作会产简单，

25、可连续操作，适用面广，但操作会产 生热，需有冷却系统，同时破碎率低。生热，需有冷却系统，同时破碎率低。高压匀浆器的破碎原理：高压匀浆器的破碎原理： 细胞悬浮液在高压作用下从阀座细胞悬浮液在高压作用下从阀座与阀杆之间的环隙高速（可达到与阀杆之间的环隙高速（可达到450450m/s）喷出后撞击到碰撞环上，细胞在受到高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，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从而在撞击力和剪切力等综合作用下破碎。操作压力通常为碎。操作压力通常为50507070MPa。影响因素：压力、循环操作次数影响因素：压力、循环操作次数

26、 和温度。和温度。 高压匀浆法适用于酵母和细高压匀浆法适用于酵母和细菌细胞的破碎菌细胞的破碎2. 珠磨破碎法：珠磨破碎法： 利用固体的剪切进行破碎，利用固体的剪切进行破碎，是最有效的一种细胞物理破是最有效的一种细胞物理破碎法。碎法。操作简单，可连续操作简单，可连续/批式操作，适用面广，但操作会批式操作，适用面广，但操作会产生热，需有冷却系统，不同细胞的破碎条件差异大。产生热，需有冷却系统，不同细胞的破碎条件差异大。 珠磨法操作的有效能利用率珠磨法操作的有效能利用率仅为仅为1左右，珠磨的细胞破碎左右，珠磨的细胞破碎效率随细胞种类而异，适用于绝效率随细胞种类而异，适用于绝大多真菌菌丝和藻类等微生物

27、细大多真菌菌丝和藻类等微生物细胞的破碎。胞的破碎。 与高压匀浆法相比，影响破与高压匀浆法相比，影响破碎率的操作参数较多，操作过程碎率的操作参数较多，操作过程的优化设计较复杂。的优化设计较复杂。3. 撞击破碎撞击破碎 原理：细胞是弹性体，比一般刚性固体粒子难于破碎。将弹原理：细胞是弹性体，比一般刚性固体粒子难于破碎。将弹 性细胞冷冻使其成为刚性球体，降低破碎难度。性细胞冷冻使其成为刚性球体，降低破碎难度。 操作：细胞悬浮液以喷雾状高速冻结（冻结速度为数千操作：细胞悬浮液以喷雾状高速冻结（冻结速度为数千 min），形成粒径小于），形成粒径小于50m的微粒子。高速载气的微粒子。高速载气 （如氮气，流

28、速约（如氮气，流速约300 m/s）将冻结的微粒子送入破碎）将冻结的微粒子送入破碎 室，高速撞击撞击板，使冻结的细胞发生破碎。室，高速撞击撞击板，使冻结的细胞发生破碎。 特点：特点： 细胞破碎仅发生在与撞击板撞击的一瞬间，细胞破细胞破碎仅发生在与撞击板撞击的一瞬间，细胞破 碎均匀，可避免反复受力发生过度破碎的现象；碎均匀，可避免反复受力发生过度破碎的现象； 细胞破碎程度可以通过调节载气压力（流速）控细胞破碎程度可以通过调节载气压力（流速）控 制，避免细胞内部结构的破坏，适用于细胞器（如制，避免细胞内部结构的破坏，适用于细胞器（如 线粒体、叶绿体等）的回收。线粒体、叶绿体等）的回收。 撞击破碎适

29、于微生物细胞和植物细胞的破碎。撞击破碎适于微生物细胞和植物细胞的破碎。 4. 超声破碎法：超声破碎法：机理机理：在超声波作用下液体发生空化作用，空穴的形成、：在超声波作用下液体发生空化作用，空穴的形成、 增大和闭合产生极大的冲击波和剪切力，使细胞增大和闭合产生极大的冲击波和剪切力，使细胞 破碎。破碎。 该法该法操作简单，可连续操作简单，可连续/批式操作，批式操作，超声波破碎很强烈，超声波破碎很强烈，适用于多数微生物的破碎，有效能利用率低，破碎过程产适用于多数微生物的破碎，有效能利用率低，破碎过程产生大量的热，对生大量的热，对冷却冷却的要求相当苛刻，故不易放大，主要的要求相当苛刻，故不易放大，主

30、要用于实验室规模的细胞破碎。用于实验室规模的细胞破碎。影响因素影响因素：声强、声频、温度、时间、离子强度、：声强、声频、温度、时间、离子强度、pH、 细胞类型。细胞类型。5. 化学试剂处理：化学试剂处理：用表面活性剂或有机溶剂（甲苯）处理细用表面活性剂或有机溶剂（甲苯）处理细 胞，增大细胞壁的通透性，降低胞内产物胞，增大细胞壁的通透性，降低胞内产物 的相互作用，使之容易释放。的相互作用，使之容易释放。该法简单，该法简单， 内含物释放少，产物较纯，可规模化生内含物释放少，产物较纯，可规模化生 产，但适用面窄。产，但适用面窄。6. 酶溶：酶溶：利用溶解细胞壁的酶处理菌体细胞，使细胞壁受到利用溶解细

31、胞壁的酶处理菌体细胞，使细胞壁受到 部分或完全破坏后，增大胞内产物的通透性，使部分或完全破坏后，增大胞内产物的通透性，使产产 物得以释放。物得以释放。该法操作该法操作简单、简单、温和，选择性强，酶温和，选择性强，酶 能快速地破坏细胞壁，而不影响细胞内含物的质能快速地破坏细胞壁，而不影响细胞内含物的质 量，但缺点是酶的费用高，量，但缺点是酶的费用高，可规模化生产，但适可规模化生产，但适 用面窄。用面窄。 7. 渗透压冲击法：渗透压冲击法： 将细胞置于高渗透压的介质中，使之脱水收缩，达将细胞置于高渗透压的介质中，使之脱水收缩，达到平衡后，将介质突然稀释或将细胞转置于低渗透压的到平衡后，将介质突然稀

32、释或将细胞转置于低渗透压的水或缓冲溶液中，在渗透压的作用下，外界的水向细胞水或缓冲溶液中，在渗透压的作用下，外界的水向细胞内渗透，使细胞变得肿胀，膨胀到一定程度，细胞破裂，内渗透，使细胞变得肿胀，膨胀到一定程度，细胞破裂，它的内含物随即释放到溶液中。适用于不具有细胞壁或它的内含物随即释放到溶液中。适用于不具有细胞壁或细胞壁强度较弱细胞的破碎。细胞壁强度较弱细胞的破碎。 该法破碎率低，产物释放较好，操作复杂，条件要该法破碎率低，产物释放较好，操作复杂，条件要求苛刻，处理样品量少，费用高。求苛刻，处理样品量少，费用高。8. 冻结冻结-融化法融化法:机理：一是在冷冻过程中会使细胞膜的疏水键结构破裂，

33、机理：一是在冷冻过程中会使细胞膜的疏水键结构破裂， 从而增加细胞的亲水性；二是冷冻时胞内水结晶形从而增加细胞的亲水性；二是冷冻时胞内水结晶形 成冰晶粒，引起细胞膨胀而破裂。成冰晶粒，引起细胞膨胀而破裂。操作：将细胞冻结至操作：将细胞冻结至 20 15，使之凝固，然，使之凝固，然 后在室温缓慢融化，此冻结后在室温缓慢融化，此冻结-融化操作反复进行多融化操作反复进行多 次，使细胞受到破坏。次，使细胞受到破坏。缺点：反复冻融会使蛋白质变性，从而影响活性蛋白质的缺点：反复冻融会使蛋白质变性，从而影响活性蛋白质的 回收率。回收率。 冻结冻结-融化法适用于比较脆弱的菌体。融化法适用于比较脆弱的菌体。2.4

34、 目标产物的选择性释放目标产物的选择性释放原则：原则：（1）当目标产物在细胞膜附近时，采用较温和）当目标产物在细胞膜附近时，采用较温和 的方法（酶溶等）。当目标产物在细胞质的方法（酶溶等）。当目标产物在细胞质 内时，采用强烈的机械破碎法。内时，采用强烈的机械破碎法。 （2）若提取的产物与细胞膜或细胞壁相结合）若提取的产物与细胞膜或细胞壁相结合 时，可采用机械法和化学法相结合的方时，可采用机械法和化学法相结合的方 法，以促进产物溶解度的提高或缓和操作法，以促进产物溶解度的提高或缓和操作 条件，但保持产物的释放率不变。条件，但保持产物的释放率不变。作 业v1、简述细胞破碎的意义v2、细胞破碎方法的大致分类v3 、制药工业包括哪些制药方向?v4、平衡区带离心的分离机理是什么?v5 、试举出几种机械破碎细胞的方法及操作.v6 、细胞分离过程中,悬浮液处理的方法有哪些?