第三章细胞破碎
①细胞壁的最里层是由葡聚糖的 细纤维组成，它构成了细胞壁的 刚性骨架，使细胞具有一定的形 状，
②覆盖在细纤维上面的是一层糖 70~300
蛋白，
nm
③最外层是甘露聚糖，由1,6一磷 酸二酯键共价连接，形成网状结 构。在该层的内部，
④有甘露聚糖-酶的复合物，它可 以共价连接到网状结构上，也可 以不连接。
3.1 细胞的结构
一、细菌细胞的结构
破碎细菌的主要阻力
破碎细菌的主要阻力是来自于肽聚糖的网 状结构，其网结构的致密程度和强度取决 于聚糖链上所存在的肽键的数量和其交联 的程度，如果交联程度大，则网结构就致 密。
因此，革兰氏阴性细菌比阳性细菌容易破碎。
3.1 细胞的结构
二、酵母细胞的结构
由酵母细胞壁的结构示意图可知， 共有4层：
3.1 细胞的结构
一、细菌细胞的结构
革兰氏阳性/阴性细菌细胞壁的结构和组成
微生物
革兰氏阳性细菌 革兰氏阴性细菌
细胞壁厚 （nm）
层次
主要 组成
15~50
10~12
单层
肽聚糖（40%~90%） 多糖
胞壁酸 蛋白质 脂多糖（1%~4%）
多层
肽聚糖（5%~10%） 脂蛋白
脂多糖（11%~12%） 磷脂
蛋白质
四、植物细胞的结构
“经纬”模型
目前，较流行的初生细胞壁结构是由Lampert等人提 出的“经纬”模型：
依据这一模型，纤维素的微纤丝以平行于细胞壁平面的方向 一层一层敷着在上面，同一层次上的微纤丝平行排列，而不 同层次上则排列方向不同，互成一定角度，形成独立的网络， 构成了细胞壁的“经”，
模型中的“纬”是结构蛋白（富含羟脯氨酸的蛋白），它由 细胞质分泌，垂直于细胞壁平面排列，并由异二酪氨酸交联 成结构蛋白网，径向的微纤丝网和纬向的结构蛋白网之间又 相互交联，构成更复杂的网络系统。
持。 5. 加入PVP（聚乙烯吡咯烷酮）——除去植物组织中的酚类
8~10 nm
1.5~2nm
(a) 革兰氏阳性菌细胞壁结构模式图
有时蛋白会被分泌到此处 (b) 革兰氏阴性菌细胞壁结构模式图
细菌细胞壁化学组成
几乎所有细菌的细胞壁都是 由肽聚糖组成：
糖： 短肽：
N-乙酰葡萄糖胺
（NAG）
N-乙酰胞壁酸 （NAM）
D-丙氨酸 L-丙氨酸 D-谷氨酸
L-二氨基酸
• 它是难溶性的聚糖链 （glycan chain），借助短 肽交联而成的网状结构，包 围在细胞周围，使细胞具有 一定的形状和强度。
酚类化合物会与蛋白结合形成沉淀，因此，在破碎缓冲液中需加 入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）将其除去。
因此次生壁的形成提高了细胞壁的坚硬性，使植物细胞具有很 高的机械强度。
由此可见，植物细胞壁更为复杂和坚硬，且与植物细胞的生长 状态有关。
3.2 破碎缓冲液组成
在细胞破碎过程中，为了保护蛋白活性，对破碎缓冲 液有以下要求：
1. 缓冲液一般为磷酸缓冲液或Tris缓冲液，离子强度： 0.1~0.2mol/L，pH=7.0~8.0。——与细胞内部环境相似。
2. 需加入抗氧化剂（如二硫苏糖醇、2-巯基乙醇、半胱氨酸 和还原型谷胱甘肽等）。——防止二硫键形成及蛋白氧化。
3. 酶抑制剂——防止胞内蛋白酶对目的蛋白的降解。 4. 酶的底物和辅因子——纯化酶蛋白时，有助于酶活性的保
动物细胞没有细胞壁，仅有细胞膜。
通常细胞壁较坚韧，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，不同类型细胞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。因此，需要根据不同的细胞类型选择适当的破碎方法。
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（包括破碎缓冲液组成）是十分必要的。
半纤维素和果胶等胶体则填充在网络之中，从而使整个细胞 壁既具有刚性又具有弹性。
3.1 细胞的结构
四、植物细胞的结构
初生细胞的经纬模型
3.1 细胞的结构
四、植物细胞的结构
次生细胞壁
某些植物细胞，当生长停止后，在细胞质和初生细胞壁之间形 成了次生细胞壁。次生壁一般较厚(4μm以上) 。
在次生壁中，纤维素和半纤维素含量比初生壁增加很多，纤维 素的微纤丝排列得更紧密和有规则，而且存在木质素等酚类化 合物。
本章内容
3.1 细胞的结构 3.2 破碎缓冲液组成 3.3 细胞破碎方法 3.4 影响破碎率的因素和检测破碎
率的方法
3.1 细胞的结构
一、细菌细胞的结构 二、酵母细胞的结构 三、动物细胞的结构 四、植物细胞的结构
3.1 细胞的结构
一、细菌细胞的结构
膜磷壁酯
壁磷壁酯
15~50 nm
第三章 细胞破碎
细胞破碎
生物分离过程的一般流程
原料液
细胞分离(离心，过滤)
路线一 细胞－胞内产物
路线二 清液－胞外产物
路线一B 包含体
细胞破碎 碎片分离
路线一A
溶解(加盐酸胍、脲)
粗分离(盐析、萃取、超过滤等)
复性
纯化(层析、电泳)ห้องสมุดไป่ตู้
脱盐(凝胶过滤、超过滤) 浓缩(超过滤)
精制(结晶、干燥)
细胞破碎
次生壁是细 胞停止生长 后，在初生 壁内部形成 的结构。
3.1 细胞的结构
四、植物细胞的结构
植物细胞初生壁的化学组成
组 结构和分类 分
纤 β－1，4－D－葡 维 聚糖 素
半 木葡聚糖 甘露聚糖
纤 木聚糖(包括阿拉伯
维 素
木聚糖和4-0-甲基-葡 萄糖醛酸木聚糖）
果 半乳糖醛酸聚糖 、
3.1 细胞的结构
与细菌细胞壁一样，破碎酵母细 胞壁的阻力主要决定于壁结构交 联的紧密程度和它的厚度。
糖蛋白
3.1 细胞的结构
三、动物细胞的结构
• 动物细胞的破碎较为容易，不需要强烈的破碎条件。
3.1 细胞的结构
四、植物细胞的结构
对于已生长结 束的植物细胞 壁可分为初生 壁和次生壁两 部分。
初生壁是细 胞生长期形 成的。
引言
细胞破碎（cell rupture）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）释放出来的技术。
细胞破碎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。
细胞破碎
引言
生物产品的来源主要来自于微生物、动物和植物。
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原生质体。
生物工业下游技术选择题复习要点
第二章发酵液预处理一、选择题1、在发酵液中常加入B，以除去发酵液中的钙离子。
A. 硫酸B. 草酸C. 盐酸D. 硝酸2、在发酵液中加入草酸，其作用是ABCD。
A. 去除钙离子B. 去除部分镁离子C. 改善发酵液的过滤性能D. 有助于目标产物转入液相。
3、在发酵液中加入三聚磷酸钠，它和B形成可溶性络合物，可消除对离子交换的影响。
A. Ca2+B. Mg2+C.Zn2+D. Fe3+4、环丝氨酸的发酵液中，加入磷酸盐的主要目的是去除AD。
A. Ca2+B. Fe3+C. Zn2+D. Mg2+5、在发酵液中加入黄血盐，可去除C，使其形成普鲁士蓝沉淀。
A. Ca2+B. Zn2+C. Fe3+D. Mg2+6、关于阳离子对带负电荷的发酵液胶体粒子凝聚能力，以下说法正确的是ABCD。
A. Al3+＞Fe3+B. H+＞Ca2+＞Mg2+C. K+＞Na+＞Li+D. Fe3+＞H+＞K+7、酵母絮凝的FLO1型只被以下A抑制。
A. 甘露糖B. 葡萄糖C. 麦芽糖D. 蔗糖E. 半乳糖8、酵母絮凝的NEW FLO型只被以下E抑制。
A. 甘露糖B. 葡萄糖C. 麦芽糖D. 蔗糖E. 半乳糖9、发酵液中，细胞絮凝机理有A。
A. 胶体理论B. 高聚物架桥理论C. 双电层理论D. 盐析理论10、在生物产品分离中，C技术可代替或改善离心和过滤方法，富集或除去发酵液中的细胞或细胞碎片。
A. 凝聚B. 双水相萃取C. 絮凝D. 色谱11、下列物质属于絮凝剂的有AC 。
A、明矾B、石灰C、聚丙烯酸类D、硫酸亚铁第三章细胞破碎技术一、选择题1、高压匀浆法提高细胞破碎率的方法有ABC 。
A. 适当地增加压力B. 增加通过匀浆器的次数C. 适当地增加温度D. 提高搅拌器的转速2、下列AB 可采用高压匀浆法进行细胞破碎。
A. 大多数细菌B. 酵母C. 放线菌和霉菌D. 含有亚细胞器（如包涵体）的微生物细胞3、珠磨法提高细胞破碎率的方法有BCD 。
生化分离工程_苏海佳_第三章细胞破碎
5. 胞内产物的选择性释放
细胞完全破碎的缺点：所有胞内的蛋白质全部 释放出来，粘度增加，杂质增加，给后面分离 纯化带来困难。
1、目标：细胞不完全破碎，选择性释放，其他物 质尽量少释放，粗分。
生化集成：利用两种以上的不同阶段的分离过 程同时进行。
2、原因：例如利用珠磨法破碎酵母细胞时，各种 酶的释放速度不同，靠近细胞膜和细胞壁的酶先 释放，细胞内部或细胞器内后释放。
本章要点
珠磨法、高压匀浆法、撞击破碎法 和超声波法破碎细胞的基本原理和 应用条件？ 胞内产物的选择性释放的原理？
生活中的辛苦阻挠不了我对生活的热 爱。21.1.1921.1.19Tuesday, January 19, 2021 人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。04:49:2704:49:2704:491/19/2021 4:49:27 AM 做一枚螺丝钉，那里需要那里上。21.1.1904:49:2704:49Jan-2119-J an-21 日复一日的努力只为成就美好的明天 。04:49:2704:49:2704:49Tues day, January 19, 2021 安全放在第一位，防微杜渐。21.1.1921.1.1904:49:2704:49:27Januar y 19, 2021 加强自身建设，增强个人的休养。2021年1月 19日上 午4时49分21.1.1921.1.19 精益求精，追求卓越，因为相信而伟 大。2021年1月 19日星 期二上 午4时49分27秒04:49:2721.1.19 让自己更加强大，更加专业，这才能 让自己 更好。2021年1月上午 4时49分21.1.1904:49Januar y 19, 2021 这些年的努力就为了得到相应的回报 。2021年1月19日星期 二4时49分27秒04:49:2719 January 2021 科学，你是国力的灵魂；同时又是社 会发展 的标志 。上午4时49分 27秒上 午4时49分04:49:2721.1.19 每天都是美好的一天，新的一天开启 。21.1.1921.1.1904:4904:49:2704:49:27Jan- 21 相信命运，让自己成长，慢慢的长大 。2021年1月19日星期 二4时49分27秒Tues day, January 19, 2021 爱情，亲情，友情，让人无法割舍。21.1.192021年1月19日 星期二 4时49分27秒21.1.19
工艺学3-细胞破碎
第三章
第一节 第二节 第三节
（二）高速珠磨机 （High speed bead mill）
第三章
第一节 第二节 第三节
高速珠磨机工作原理
磨室内放置玻璃小珠，装在同心轴上的园 盘搅拌器高速旋转，使细胞悬浮液和玻离 小珠相互搅动，细胞的破碎是由剪切力层 之间的碰撞和磨料的滚动而引起。
（二）、目的物的稳定性 （三）、破碎效果和产物释放率
第三章
第一节 第Байду номын сангаас节 第三节
方法 匀浆法
机 械 珠磨法 法
超声波
表 3-1 常用的细胞破碎方法
原理
特点
基于液相的剪切力
适用面广，处理量大，速度快，在工业生产上广 泛应用，但不适用于某些高度分支的微生物，另 外产热大，可能造成生物活性物质失活
利用研磨作用破碎
胞 内 冰 晶 引 起 细 胞 膨 较温和，但破碎作用较弱，常需反复冻融，仅
胀破裂
适于在实验室中使用
渗透压冲击法 渗透压突然变化，使细 较温和，但破碎作用较弱，常与酶法合用 胞快速膨胀破裂
化学试剂处理 应 用 化 学 试 剂 溶 解 细 需选择合适的试剂，减小对活性物质的破坏，
胞 或 抽 提 某 些 细 胞 组 可应用于大规模生产
第三章
第一节 第二节 第三节
三、化学法（Chemical treatment）
（一）、加入化学试剂 1、用碱处理 2、用脂溶性有机溶剂 3、表面活性剂
（二）酶解法（Enzymatic lysis） （三）制成丙酮粉
第三章
第一节 第二节 第三节
四、选择破碎方法的依据
（一）、规模及成本 工业规模：高压匀浆和珠磨
细胞破碎PPT课件
高压匀浆器
高压匀浆法中影响细胞破碎的因素:
压力 (工业生产中常用55～70MPa的压力) 循环操作次数(多次循环的操作方法)
破碎率较低，不适合对冷冻敏感目的产 物
条件变化剧烈，易引起大分子物质失活
细胞破碎的方法（按细胞所受作用）
分类
作用机理
适应性
高压匀浆法 液体剪切作用
可达较高破碎率，可大规模操作，不适 合丝状菌和革兰氏阳性菌
珠磨法
固体剪切作用
可达较高破碎率，可较大规模操作，大 分子目的产物易失活，浆液分离困难
物 超声破碎法 理 破 渗透压法 碎
革兰氏阴 性细菌的 外膜
壁膜间隙
革兰氏阴性细菌的细胞壁
O-特异多糖 (O-polysaccharide)
核心多糖(corepolysaccharide)
蛋白质
孔蛋白 类脂A (Lipid A)
(脂多糖)
脂蛋白
磷脂分子
细胞壁的结构和特点
微生物 壁厚/nm
革兰氏阳 革兰氏阴 性细菌 性细菌
20-80
反复冻融法
液体剪切作用
渗透压剧烈改变 反复冻结-融化
对酵母菌效果较差，破碎过程升温剧烈， 不适合大规模操作
破碎率较低，常与其他方法结合使用
破碎率较低，不适合对冷冻敏感目的产 物
干燥法
改变细胞膜的渗透性 条件变化剧烈，易引起大分子物质失活
X-press法 固体剪切作用
破碎率高，活性保留率高，对冷冻敏感 目的产物不适合
第三章生物材料预处理
第三章生物材料的预处理、细胞破碎和液-固分离第一节预处理及固液分离一、预处理的依据1、生物活性物资存在方式与特点胞内胞外成分复杂含量不一2、后续操作要求如果后续操作有离子交换法，对无机离子等要求高。
3、目的物的稳定性有效成分的生理活性不断变化较稳定物可以用剧烈的变形处理除杂二、动物材料的预处理绞肉机冻融高压匀浆器三、发酵液(培养液)的预处理预处理的目的? 改变发酵液(培养液)的物理性质，以利于固液分离。
主要方法有：加热、凝聚与絮凝、使用助滤剂。
? 去除发酵液(培养液)中部分杂质以利于后续各步操作。
预处理的方法（一）、加热加热是最简单和经济的预处理方法，即把发酵液(培养液)加热到所需温度并保温适当时间。
加热能使杂蛋白变性凝固，从而降低发酵液(培养液)的粘度，使固液分离变得容易。
但加热的方法只适合对热稳定的生物活性物质。
预处理的方法（二）、凝聚和絮凝凝聚和絮凝在预处理中，常用于细小菌体或细胞(分泌胞外产物)、细胞的(分泌胞内产物)碎片以及蛋白质等胶体粒子的去除。
其处理过程就是将一定的化学药剂预先投加到发酵液(或培养液)，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，使它们聚集成可分离的絮凝体，再进行分离。
但是应当注意，凝聚和絮凝是两种方法，两个概念，其具体处理过程也是有差别的。
1.凝聚凝聚是指在某些电解质作用下，破坏细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，使胶体粒子聚集的过程。
凝聚剂主要是一些无机类电解质，由于大部分被处理的物质带负电荷(如细胞或菌体一般带负电荷)，因此工业上常用的凝聚剂大多为阳离子型，分为无机盐类、金属氧化物类。
常用的无机盐类凝聚剂有：Al2(SO4)3?18H2O(明矾)、AlCl3?6H2O、FeCl3、ZnSO4、MgCO3等;常用的金属氧化物类凝聚剂有：Al(OH)3、Fe3O4、Ca(OH)2或石灰等。
2.絮凝絮凝是指使用絮凝剂(通常是天然或合成的大分子量聚电解质)，在悬浮粒子之间产生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程。
细胞破碎课件PPT
酶解法是一种利用酶来分解细胞壁的方法，通常使用溶菌酶、蜗牛酶等酶类物质。
酶解法的优点在于对细胞壁的破坏作用较小，能够保持细胞内物质的完整性，适用 于提取细胞内活性物质。
酶解法的缺点在于酶的种类和浓度对破碎效果影响较大，且酶解过程较慢，需要较 长时间才能达到理想的破碎效果。
溶菌酶破碎
溶菌酶是一种专门作用于细菌 细胞壁的酶，能够破坏细菌细 胞壁，使细胞壁水解而破碎。
高压破碎
原理
常用设备
利用高压作用使细胞膜破裂，释放细胞内 的物质。
高压均质机、高压破碎机等。
应用范围
注意事项
适用于各种类型的细胞，尤其是对细胞壁 有破坏作用的高压破碎。
高压破碎需要严格控制压力和作用时间， 以避免对细胞内物质造成过度破坏。同时 ，需要确保设备的安全性和稳定性。
04
生物法破碎细胞
酶解法
溶菌酶破碎适用于革兰氏阳性 菌和革兰氏阴性菌的破碎，尤 其对革兰氏阳性菌的破碎效果 较好。
溶菌酶破碎的优点在于破碎效 率较高，且对细胞内物质的破 坏作用较小。
蜗牛酶破碎
蜗牛酶是一种天然的酶，能够分解细 胞壁和细胞膜，使细胞内的物质释放 出来。
蜗牛酶破碎的优点在于能够有效地释 放细胞内的物质，且对细胞内物质的 破坏作用较小。
免疫学研究
细胞破碎后提取的细胞成分可以用于免疫学研究，如抗原-抗体反应、 细胞因子检测等，有助于深入了解免疫系统的功能和调控机制。
在药物制备中的应用
1 2
天然药物提取
许多天然药物来源于动植物细胞，通过破碎细胞 可以提取有效成分，如中药材的有效成分。
合成药物的合成与改造
在药物合成中，细胞破碎可用于释放细胞内的酶 或其他生物催化剂，以促进药物的合成或改造。
第三章 细胞破碎解读
有机溶剂
能分解细胞壁中的类脂，使胞壁膜溶胀，细胞破裂， 胞内物质被释放出来。 甲苯、苯、氯仿、二甲苯及高级醇等。
变性剂
盐酸胍（Guanidine hydrochloride）和脲素（Urea） 是常用的变性剂。 变性剂与水中氢键作用，削弱溶质分子间的疏水作用，从而 使疏水性化合物溶于水溶液。
化学渗透法优点：
（5）化学渗透法 某些化学试剂，如有机溶剂、变性剂、表面活 性剂、抗生素、金属螯合剂等，可以改变细胞壁或 膜的通透性（渗透性），从而使胞内物质有选择地 渗透出来。 该法取决于化学试剂的类型以及细胞壁膜的结 构与组成。
表面活性剂
可促使细胞某些组分溶解，其增溶作用有助于细胞的破碎。 如Triton X-100是一种非离子型清洁剂，对疏水性物质 具有很强的亲和力，能结合并溶解磷脂，破坏内膜的磷脂双 分子层，使某些胞内物质释放出来。 其他的表面活性剂，如牛黄胆酸钠、十二烷基磺酸钠等也可 使细胞破碎。
压和高速冲击撞击环造成细胞破裂。
原理：细胞悬浮液在高压作用下从阀座与阀之间的环隙高速喷出后撞击到碰撞 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 力和剪切力作用下破碎。
压力：50~70MPa 速度：450m/s
高压匀浆器针型阀结构简图
高压匀浆器各种阀型设计
在工业规模的细胞破碎中，对于酵母等难 破碎的及高浓度的细胞悬液，常采用多次循环 的操作方法。其破碎属于一级反应速度过程， 被破碎的细胞分率符合下式，破碎的动力学方 程可表示为：
EDTA螯合剂
处理G-细菌，对细胞外层膜有破坏作用。G-细菌的外层膜结
构通常靠二价阳离子Ca2+或Mg2+结合脂多糖和蛋白质来维
持，一旦EDTA将Ca2+或Mg2+螯合，大量的脂多糖分子将 脱落，使细胞壁外层膜出现洞穴。这些区域由内层膜的磷脂 来填补，从而导致内层膜通透性的增强。
第三章 细胞破碎
3.5.2 与上游相结合
（3）克隆噬菌体溶解基因 ：在细胞内引进噬菌体基 因，培养结束后，控制一定条件（如温度等）， 激活噬菌体基因，使细胞自内向外溶解，释放出 内含物。 （4）耐高温产品的基因表达 ：如果产品能表达成 耐高温型，杂蛋白仍然保持原特性，那么就可在 较高温度下将产品与杂质分开，这样既节省了冷 却费用，又简化了分离步骤。
酶溶法的特点（外加酶）：
（1）酶溶法需要特定的反应条件。 （2）酶具有高度专一性，必须根据细胞壁的结构和 化学组成选择适当的酶或溶酶系统，并确定相应 的次序。 （3）酶溶法的优点是：具有选择性释放产物，条件 温和，核酸泄出量少，细胞外形完整。 （4）酶溶法的不足：一是溶酶价格高；二是酶溶法 通用性差，且不易确定最佳的溶解条件；三是存 在产物抑制，在溶酶系统中，甘露糖对蛋白酶有 抑制作用。
3.3.1 珠磨法
细胞破碎率可用一级反应动力学表示 ： 间歇操作： ln[1/(1-R)]=Kt 连续操作： ln[1/(1-R)]=Kτ 其中 τ =V/F
式中： R—破碎率（g/g） K—反应速率常数(1/s) t—破碎时间(s) τ —平均停留时间(s) V—破碎室悬浮液体积（L） F—进料速率(L/s)
《生物分离工程》 Bioseparation Engineering 第三章 细胞破碎
生物分离过程的一般流程
原料液 原料液 细胞分离 ( 细胞分离 ( 离心，过滤 离心，过滤 )) 细胞－胞内产物 细胞－胞内产物 路线一B 包含体 溶解(加盐酸胍、脲 加盐酸胍、脲 ) 复性 细胞破碎 碎片分离 碎片分离 粗分离( 盐析、萃取、超过滤等 盐析、萃取、超过滤等 ) 纯化( 层析、电泳 层析、电泳 ) 脱盐( 凝胶过滤、超过滤 凝胶过滤、超过滤 ) 浓缩( 超过滤 超过滤) 精制( 结晶、干燥 结晶、干燥 ) 路线一 路线二 清液－胞外产物
游技术第三章细胞破碎
不宜采用高压匀浆法。
在工业规模的细胞破碎中，对于酵母等难破碎的及高浓度的细胞，常采用多次循环的操作方法。
易造成堵塞的团状或丝状真菌， 较小的革兰氏阳性菌， 含有包含体的基因工程菌（因包含体坚硬，易损伤匀浆阀）
在15-25 kHz的频率下操作。其原理可能与空化现象（cavitation phenomena）引起的冲击波和剪切作用有关。
3.反复冻结-融化法
将细胞放在低温下突然冷冻而在室温下缓慢融化，反复多次而达到破壁作用。由于冷冻，一方面使细胞膜的疏水键结构破裂，另一方面胞内水结晶，使细胞内外溶液浓度变化，引起细胞膨胀而破裂。 适用于细胞壁较脆弱的菌体，破碎率较低，需反复多次，此外，在冻融过程中可能引起某些蛋白质变性。
4.干燥法
X-press法
固体剪切作用
破碎率高，活性保留率高，对冷冻敏感目的产物不适合
非 机 械 法
酶溶法
酶分解作用
具有高度专一性，条件温和，浆液易分离，溶酶价格高，通用性差
化学渗透法
改变细胞膜的渗透性
具一定选择性，浆液易分离，但释放率较低，通用性差
渗透压法
渗透压剧烈改变
破碎率较低，常与其他方法结合使用
冻结融化法
珠磨法的破碎率一般控制在80%以下：降低能耗、减少大分子目的产物的失活、减少由于高破碎率产生的细胞小碎片不易分离而给后续操作带来的困难。
实验室规模的细胞破碎设备有Mickle高速组织捣碎机、 Braun匀浆器； 中试规模的细胞破碎可采用胶质磨处理； 在工业规模中，可采用高速珠磨机（瑞士WAB公司和德国西门子机械公司制造）。
化学渗透法（Chemical permeation）
该法取决于化学试剂的类型以及细胞壁膜的结构与组成。
生化分离工程知识点总结归纳
生化分离工程知识点归纳第一章绪论1、生物物质分离工程：在工业规模上，通过适当的分离纯化技术与装备并消耗一定的能量和分离介质来实现生物物质（产品）制备的过程，是生物产业的一个重要组成部分。
2、生物工程下游加工过程的特点：（1）成分复杂：固体成分、液体成分（2）悬液中的目标产物浓度低（3）稳定性差：化学（温度和pH值）或微生物引起的降解（4）生物产品质量要求高：纯度、卫生、生物活性3、下游加工过程的一般流程（4个阶段）：发酵液的预处理与固液分离、初步纯化（提取）、高度纯化（精制）、成品加工。
4、某一具体产品的分离提取工艺设计中应考虑的问题：①产物本身的性质；②是胞内产物还是胞外产物；③原料中产物和主要杂质浓度；④产物和主要杂质的理化特性及差异；⑤产品用途和质量标准；⑥产品的市场价格；⑦不同分离方法的技术经济比较及废液的处理方法等。
第二章发酵液的预处理与过滤1、发酵液的预处理发酵液的预处理的方法：（1）加热：最简单、最经济的预处理方法是加热，降低料液黏度，也可以对其进行灭菌。
但加热变性的方法只适合于对热稳定性的产物。
（2）调节料液的pH值：促进全细胞聚集。
（3）凝聚和絮凝：凝聚是指通过加入简单电解质降低了胶体粒子间的排斥电位，从而使得范德华引力起主导作用，聚合成较大的胶粒，粒子的密度越大，越易分离。
常用凝聚剂多为阳离子型如明矾、三氯化铁。
絮凝是指预处理时加入絮凝剂（通常指天然或合成的生物大分子聚电解质）既能降低排斥电位，又吸附了周围的微粒，形成桥架作用，促使胶粒形成粗大，密度低的絮凝团。
这些絮凝团很容易被过滤得到。
主要絮凝剂：聚丙烯酰胺、聚苯乙烯、多聚胺衍生物。
（4）使用惰性助滤剂：硅藻土、珍珠岩。
2、真空过滤器的优点：连续自动操作,节省人力，生产能力大。
真空过滤器的缺点：附属设备多，投资费用高，推动力小适用于量大易过滤的料液。
3、压滤器的优点：过滤推动力大，过滤面积大。
压滤器的：缺点：板框压滤机劳动强度大，投资、维护费用高。