高速珠磨机

四、细胞破碎某些蛋白质在细胞培养时被宿主细胞分泌到培养液中，提取过程只需直接采用过滤和离心进行固液分离，然后将获得的澄清滤液再进一步纯化即可，其后续分离和纯化都相对简单。

但由于一些重组DNA(rDNA)产品结构复杂，必须在细胞内组装来获得生物活性，如果在培养时被宿主细胞分泌到培养液中，其生物活性往往有所改变，此类生物产品是细胞内产品(非分泌型)，这些产品主要为医药和保健产品，对于这类产品的提取，需要先应用细胞破碎技术破碎细胞，使细胞内产物释放到液相中，然后再进行提纯，为后续的分离纯化做好准备工作。

细胞破碎技术是指利用外力破坏细胞壁和细胞膜，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。

随着重组DNA技术和组织培养技术上的重大进展，以前认为很难获得的蛋白质现在都可以大规模生产。

微生物细胞和植物细胞外层均为细胞壁，细胞壁里面是细胞膜，细胞膜和它所包围的细胞浆合称为原生质体。

动物细胞没有细胞壁，仅有细胞膜。

通常情况下，细胞壁较坚韧，细胞膜脆弱，易受渗透压冲击而破碎，因此细胞破碎的阻力主要来自于细胞壁。

基于遗传和环境等因素，不同类型生化物质其细胞壁的结构和组成不完全相同，故细胞壁的机械强度不同，细胞破碎的难易程度也就不同。

此外，不同的生化物质其稳定性有较大差别，在破碎过程中应防止变性和被胞内的酶水解。

因此，破碎方法的选择和操作条件的优化是十分必要的。

(一)机械破碎法机械破碎法分为高压匀浆破碎法、高速搅拌珠研磨破碎法和超声波破碎法三种。

1．高压匀浆破碎法Manton Gaulin高压匀浆器是高压匀浆破碎法常用的设备，它由可产生高压的泵和排出阀组成，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。

动物类中药提取方法我国应用动物药历史悠久。

远在4000年前甲骨文中就记载了蛇、麝、犀牛等40余种药用动物，最早的本草专著《神农本草经》中收载了僵蚕、地龙等动物药67种，对其应用及疗效亦有明确记载。

《本草纲目》中动物药增至440种。

近代《中国药用动物志》更是收载动物药多达1581种，临床各科广为使用。

动物药是中药的重要组成部分,近十年来,动物药的临床和药理研究日益受重视,而且在活性成分的研究方面也获得迅速发展。

但由于动物药化学成分复杂，大多为大分子化合物，分离分析难度较植物药大，与植物药活性成分的研究相比已远远落后。

然而，由于其生物活性强、临床疗效高、含量丰富等特点又激励人们不懈地去探索动物药的药效物质基础和开发利用前景。

经研究表明，动物药中的化学成分包括蛋白质、多肽及氨基酸类、生物碱类、多糖类、甾体类、萜类、酚、酮、酸类等多种化学成分。

因此对于动物药的提取，可根据不同成分的性质，采用不同的提取方法。

1 蛋白质、多肽及氨基酸类提取氨基酸、多肽、蛋白质广泛存在于动物类中药,是动物药中普遍存在的化合物,这些成分以往常被认为无药理作用,属于无效成分或有毒成分。

近年来的研究得知,许多蛋白质和多肽是动物药中的有效成分,动物药中的蛋白质和多肽成分研究也渐被人们重视。

大部分蛋白质可溶于水、稀盐、稀酸或稀碱溶液中，少数与脂类结合的蛋白质溶于乙醇、丙酮及丁醇等有机溶剂中。

另外，每个氨基酸都有其固有化学特性，导致不同的多肽因其组成不同而具有不同的溶解性。

因此对于不同的蛋白质、多肽及氨基酸的可采用不同溶剂提取、分离及纯化。

蛋白质的提取一般常采用各种水溶液，为防止原料中可能存在的酸或碱的影响，常用pH缓冲液提取。

蛋白质氨基酸的提取一般是将蛋白质经酸、碱或酶水解后，分离得到各种氨基酸；天然游离的氨基酸的常采用水或稀醇等极性溶剂进行提取。

为了尽可能的提取完全，常需要对一些动物药进行细胞破碎，使其蛋白质、多肽及氨基酸释放出来进入提取溶剂中，以达到的提取的目的。

珠磨破碎法珠磨破碎法是一种常用的破碎工艺，广泛应用于矿山、冶金、建材等行业。

本文将从珠磨破碎法的原理、设备、优缺点等方面进行详细介绍。

一、珠磨破碎法的原理珠磨破碎法是利用珠磨机进行破碎的一种方法。

珠磨机是一种高速回转的圆筒体，内部装有大量的研磨珠。

当物料经过珠磨机时，由于离心力和摩擦力的作用，物料与研磨珠之间发生强烈的碰撞、摩擦和剪切，从而使物料得到破碎。

珠磨破碎法的主要原理可以总结为以下几点：1. 研磨珠的高速回转产生的离心力使物料受到强烈的冲击和剪切力，从而使物料破碎。

2. 研磨珠与物料之间的摩擦力也是破碎的重要因素，摩擦力的增大有助于物料的破碎。

3. 物料在珠磨机内部通过多次碰撞和剪切，逐渐减小颗粒的大小，最终实现破碎的目的。

珠磨机是珠磨破碎法的核心设备，根据物料的不同特性和生产要求，可以选择不同类型的珠磨机。

常见的珠磨机有立式珠磨机和水平珠磨机两种。

立式珠磨机是将研磨珠和物料一起放入研磨室内，通过研磨室内的搅拌器高速回转，使研磨珠和物料充分混合，实现破碎效果。

水平珠磨机是将研磨珠和物料一起放入研磨室内，通过研磨室内的离心轮高速回转，使研磨珠和物料产生强烈的摩擦和碰撞，达到破碎的目的。

三、珠磨破碎法的优缺点珠磨破碎法具有以下优点：1. 对于一些难破碎的物料，珠磨破碎法可以有效地进行破碎，提高破碎效率。

2. 研磨珠的选择范围广泛，可以根据物料的特性和要求选择不同材质和大小的研磨珠，提高破碎效果。

3. 破碎过程中不需要加入其他辅助物质，对环境污染小。

珠磨破碎法也存在一些缺点：1. 破碎过程中会产生较多的热量，可能导致物料的变质或燃烧。

2. 研磨珠的磨损较大，需要定期更换，增加了生产成本。

3. 对于一些易磨损的物料，珠磨破碎法可能会造成颗粒过细，不利于后续的分离和提取。

四、珠磨破碎法的应用珠磨破碎法广泛应用于矿山、冶金、建材等行业。

具体应用领域包括：1. 矿山：用于矿石的细磨和选矿过程中的破碎。

细胞破碎（cell disruption）定义:细胞破碎就是采用一定的方法，在一定程度上破坏细胞壁和细胞膜，设法使胞内产物最大程度地释放到液相中，破碎后的细胞浆液经固液分离除去细胞碎片后，再采用不同的分离手段进一步纯化.1细胞壁的组成和结构微生物细胞壁的化学组成和结构细菌，肽聚糖的网状结构酵母菌：葡聚糖，甘露聚糖，蛋白质真菌：细胞壁更厚植物细胞壁的化学组成和结构初生壁，次生壁具有很高的机械强度2 细胞破碎技术机械法和非机械法2.1机械法机械法主要是利用高压、研磨或超声波等手段在细胞壁上产生的剪切力达到破碎目的.包括高压匀浆法,珠磨法和超声破碎法高压匀浆器影响匀浆破碎的主要因素是压力、温度和通过匀浆器阀的次数。

高压匀浆法的适用范围较广，在微生物细胞和植物细胞的大规模处理中常采用.高速珠磨机(high spced bead mill) 研磨是常用的一种方法，它将细胞悬浮液与玻璃小珠、石英砂或氧化铝等研磨剂一起快速搅拌，使细胞获得破碎。

在工业规模的破碎中常采用高速珠磨机超声波破碎器超声波处理细胞悬浮液时，破碎作用受许多因素的影响，通常声强和振幅影响很大，但强度太高易使蛋白质变性，频率的变化影响不明显：此外介质的离子强度、pH值、菌体的种类和浓度也有很大的影响.超声波振荡过程中遇到的最大问题就是产生的热量不容易驱散，所以影响了它在大规模工业上的应用，但在实验室和小规模生产中是一种很好的方法2.2 非机械法非机械方法很多，包括酶解、渗透压冲击、冻结和融化、干燥法和化学法溶胞等.1)酶解法是利用酶反应，分解破坏细胞壁上特殊的键，从而达到破碎目的。

酶解法可以在细胞悬浮液中加入特定的酶，也可以采用自溶作用。

酶解法的优点是发生酶解的条件温和、能选择性地释放产物、胞内核酸等泄出量少、细胞外形较完整、便于后步分离等；但酶水解价格高，故小规模应用较广.渗透压冲击法冻融法干燥法化学法:采用化学法处理可以溶解细胞或抽提胞内组分。

1．生物制药：以生物材料为原料或用生物技术、方法制造的药物。

2．杂交育种：将两个基因型不同的菌株经过吻合或接合，使遗传物质重新组合，从中分离和筛选出具有新性状的过程。

3．葡萄糖效应：培养基中的葡糖糖的浓度过高，会加快菌体的代谢，使培养基中的溶解的氧不能满足有氧呼吸的需要，使葡萄糖的代谢进入不完全氧化途径，产生酸性代谢产物，使pH降低，遏止某些产物的生物合成酶，这种现象叫做葡萄糖效应。

4．浓差极化：当溶剂透过膜而溶质留在膜上时，它使得膜面上的溶质浓度增大高于主体中溶质浓度，这种现象称为浓差极化。

5．亲和色谱：利用生物大分子于某些对应的专一分子特意识别和可逆结合的特性而建立起来的一种分离生物大分子的色谱方法。

6．次级代谢产物：与微生物的生长繁殖无关的代谢产物，包括：抗生素、色素、生物碱等。

7初级代谢产物主要包括氨基酸，蛋白质，核酸核苷酸，维生素脂肪酸等特点：（1）他们是生物生长繁殖的必须物质（2）是各微生物所共有的产物（3）菌体对初级代谢活动有严格的调控系统一般不能累积多余的初级代谢产物。

8次级代产物的特点：1特定菌种产生的代谢产物2菌体特定生长阶段的产物3多组分的混合物。

9初级代谢产物与次级代谢产物的关系（1）初级代谢产物是次级代谢产物的前体或起始物。

（2初级代谢产物的调控影响次级代谢产物的生物合成10菌种选育的目的：提高发酵的产量。

改进菌种的性能。

产生新的发酵物。

去除多余的组分。

11．诱变育种：利用物理或化学诱变剂，处理均匀分散的微生物细胞群体，促进其突变率大幅度提高，然后采用简便高效的方法，从中选出具有优良性状的突变菌株。

12诱变剂分类物理诱变剂（紫外线UV），化学诱变剂（NTG），生物诱变剂。

13自然选育的一般过程：生产菌种斜面，制备单孢子悬浮液，涂布分离平板，单菌落接种，斜面种子培养，摇瓶发酵，高产菌珠初选，菌种保藏，接种，斜面种子培养，摇瓶种子培养，摇瓶发酵，高产菌珠复选，高产菌种珠验证，放大实验，进一步选育或保障。

一、名词解释1、生物药物：生物药物是指运用生物学、医学、生物化学等的研究成果，综合利用物理学、化学、生物化学、生物技术和药学等学科的原理和方法，利用生物体、生物组织、细胞、体液等制造的一类用于预防、治疗和诊断的制品。

2、诱变育种：是利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细菌群体，促进其突变率大幅度提高，然后采用简便、高效的筛选方法，从中选出少数具有优良性状的突变菌株。

3、盐析法：是利用各种生物分子在浓盐溶液中溶解度的差异，通过向溶液中引入一定数量的中性盐，使目的物或杂蛋白以沉淀析出，达到纯化目的的方法。

4、吸附法：指利用吸附作用，将样品中的生物活性物质或杂质吸附于适当的吸附剂上，利用吸附剂对活性物质和杂质间吸附能力的差异，使目的物和其它物质分离，达到浓缩和提纯目的的方法。

5、生物转化：是指外源化学物在机体内经多种酶催化的代谢转化。

生物转化是机体对外源化学物处置的重要的环节，是机体维持稳态的主要机制。

6、双水相萃取：不同的高分子溶液相互混合可产生两相或多相系统，利用物质在互不相容的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。

7、生物分离技术：从动植物或者微生物的有机体或者器官、生物工程产物及其生物化学产品中提取、分离、纯化有用物质的技术过程。

也称生物工程下游技术。

8、絮凝：在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间产生架桥作用使胶粒形成大的絮凝团的过程。

9、相对离心力：由于各种离心机转子的半径或者离心管至旋转轴中心的距离不同，离心力而受变化，相对离心力就是实际离心场转化为重力加速度的倍数。

10、亲和吸附剂：由载体及配基偶联构成，在亲和层析中起可逆结合的特异性物质称为配基，与配基结合的层析介质称为载体。

11、细胞破碎：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。

12、亲和层析：在生物分子中有些分子的特定结构部位能够同其他分子相互识别并结合，这种结合既是特异的，又是可逆的，改变条件可以使这种结合解除。