细胞破碎技术的研究与进展
细胞破碎技术
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。
细胞破碎技术应用研究进展
摘
要： 许 多生 物 分 子 都 位 于 细胞 内 ， 当人 们 需 要 对 其进 行 研 究或 应 用 时 ， 就 需 要进 行 细胞 破 碎 ， 将 其 释 放 出来 。文 章概 述 了 细胞 破 碎 的
文 献 标 识 码： Ａ
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文 章 编号 ： １ Ｏ ０ ７ 一 ｏ ９ ０ ７ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ １ 一 ａ ｓ ｔ ｅ ｄ．
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2024年超声波细胞粉碎机市场规模分析
2024年超声波细胞粉碎机市场规模分析引言超声波细胞粉碎机是一种常用的实验室设备，用于将细胞或组织分解为更小的颗粒。
它利用超声波振动的能量，将细胞结构破坏，以释放细胞内的分子。
本文将对超声波细胞粉碎机市场进行规模分析。
市场概况近年来，生命科学研究领域的快速发展，以及对细胞研究的需求不断增加，推动了超声波细胞粉碎机市场的增长。
超声波细胞粉碎机通过其高效、快速和可靠的细胞破碎能力，成为生物学、生物医学和药物研发等领域中不可或缺的实验室设备。
市场驱动因素1.生物医学研究的持续进展，促使对细胞粉碎技术的需求增加。
2.超声波细胞粉碎技术相对于传统的机械破碎技术更加高效，受到研究人员的青睐。
3.医药行业中对新药研发的需求不断增加，推动了超声波细胞粉碎机市场的发展。
市场分析市场细分根据不同的应用领域和功能，超声波细胞粉碎机市场可以分为实验室和工业两个主要细分市场。
市场规模预计到2025年，全球超声波细胞粉碎机市场规模将达到X亿美元。
实验室市场预计将占据市场的主导地位，占总市场份额的X%，而工业市场将占据X%的市场份额。
地区分析根据地理位置，超声波细胞粉碎机市场可以分为北美洲、欧洲、亚太地区、中东和非洲以及拉丁美洲等地区。
在2019年，北美洲占据全球市场的主导地位，其市场份额超过X%。
欧洲位居第二，市场份额约为X%。
亚太地区是增长最快的市场之一，预计到2025年将成为全球最大市场之一。
市场竞争格局超声波细胞粉碎机市场竞争激烈，存在着多家领先企业。
这些企业通过技术创新、产品升级和市场推广来保持竞争优势。
同时，市场还面临来自新进入者的挑战。
主要的超声波细胞粉碎机供应商包括A公司、B公司和C公司等。
这些公司通过广泛的产品线、市场份额和合作关系来维持其行业地位。
市场前景随着细胞研究领域的不断扩大和技术的不断进步，超声波细胞粉碎机市场有望继续保持良好的增长态势。
同时，对新药研发的需求不断增加，也将推动市场的发展。
然而，市场仍面临一些挑战，如激烈的竞争和技术进步的不确定性。
植物总dna提取的原理及应用
植物总DNA提取的原理及应用1. 植物总DNA提取的原理植物总DNA提取是一种从植物细胞中分离纯化DNA的方法。
它是研究植物基因组的基础，对于植物遗传学和分子生物学的研究具有重要意义。
以下是植物总DNA提取的主要原理：1.细胞破碎：为了释放细胞内的DNA，需要先将植物细胞破碎。
这可以通过机械方法（如研磨）或化学方法（如细胞壁降解酶）来实现。
2.DNA溶解：破碎的细胞释放出来的DNA会与其他细胞组分（如蛋白质和RNA）结合在一起形成复杂的混合物。
在这一步骤中，可以通过加入特定的缓冲液和洗涤剂来溶解细胞组分，将DNA纯化。
3.酒精沉淀：为了将DNA从溶液中分离出来，可以通过加入高浓度的酒精，使DNA以固体形式沉淀。
4.洗涤和纯化：沉淀的DNA表面可能附着有其他颗粒物。
为了去除这些杂质，可以用酒精和洗涤剂进行多次洗涤和离心。
5.DNA溶解：最后，纯化的DNA溶于适当的溶液（如Tris-EDTA缓冲液），以便后续应用。
2. 植物总DNA提取的应用植物总DNA提取的成功应用于以下几个方面：2.1 植物基因组研究植物总DNA提取是进行植物基因组研究的基础。
通过提取植物总DNA，研究人员可以了解植物基因组的组成、结构和功能。
这对于理解植物的遗传特性、进化历史以及种间亲缘关系具有重要意义。
2.2 植物遗传改良植物总DNA提取技术可以帮助研究人员进行植物遗传改良。
通过提取植物总DNA，可以发现植物中的有用基因或性状相关基因，并进行基因定位和序列分析。
这为培育具有优良性状的新品种提供了基础。
2.3 植物种群遗传学研究植物总DNA提取可以用于研究植物种群的遗传结构和变异情况。
通过分析植物总DNA中的遗传标记（如微卫星和单核苷酸多态性），可以推断不同个体和种群之间的遗传关系、基因流和遗传多样性等重要参数，从而深入了解植物的遗传背景和进化过程。
2.4 植物病害诊断植物总DNA提取可以应用于植物病害的诊断。
通过提取植物总DNA，可以检测病原体的存在和种类，从而确定植物是否感染了某种病害，进而采取相应的病害防治措施。
细胞裂解和膜脂质代谢
细胞裂解和膜脂质代谢是生物化学和细胞生物学中至关重要的两个概念。
它们直接涉及到细胞的许多关键过程，如细胞分裂、膜结构和功能的维持等等。
本文将深入探讨这两个概念的相关知识和研究进展。
1. 细胞裂解的基本过程和生物学意义细胞裂解是指把细胞破坏掉，使其中的各种成分分离出来。
这种技术在生化和分子生物学研究中广泛应用。
裂解可以通过多种方式进行，其中最常用的是超声波和球磨。
超声波通过产生高频振动使细胞裂解，而球磨则通过高速旋转的小珠和样本与珠子之间的撞击来破碎样本。
细胞裂解使得各种细胞成分分离出来，包括蛋白质、DNA、RNA、细胞器和细胞膜等。
这些成分可以用于进一步的实验，如蛋白质纯化、DNA提取和细胞器鉴定等。
因此，细胞裂解是基础生物学研究中不可或缺的技术。
2. 膜脂质代谢的基本过程和生物学意义膜是细胞的基本结构之一，它在维持细胞结构和功能方面起着重要作用。
膜由膜脂质、蛋白质和碳水化合物组成，其中膜脂质是最主要和重要的组成部分。
膜脂质代谢包括膜脂质生物合成、降解和运输等过程。
在生物合成过程中，膜脂质的自组装能力使得其可以在细胞膜中形成各种结构，如双层膜和微囊泡等。
在降解过程中，膜脂质可以被水解酶降解为各种代谢产物，包括磷酸基、糖醛酸和脂肪酸等。
在运输过程中，膜脂质可以通过运输蛋白从细胞膜中移动到其他部位，如内质网和线粒体。
3. 的关系在细胞生物学中密不可分。
一个重要的例子是细胞裂解技术在膜脂质分析中的广泛应用。
通过裂解细胞获得的细胞膜可以用于研究膜脂质的生物合成、膜的功能和膜蛋白质的功能等。
此外，研究表明膜脂质代谢和细胞裂解在许多疾病中起着重要作用。
例如，膜脂质的代谢紊乱与肥胖症、代谢综合征和心血管疾病等疾病的发生相关。
细胞裂解技术可以用于研究膜脂质代谢的变化和相关疾病的机制。
4. 研究进展随着生物技术的不断发展和改进，的研究也在不断深入。
其中，基因编辑和生物成像技术是两个重要的领域。
基因编辑技术可以用于精确修改细胞中的基因表达，以进一步了解膜脂质代谢和相关疾病的机制。
细胞破碎方法综述
细胞破碎方法综述细胞破碎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。
结合重组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可以大规模生产。
关键词：细胞破碎；细胞壁；细胞膜；细胞破碎方法1前言目标产物的分离纯化在现代生物技术工业中占有十分重要的位置，它决定着产品的纯度和安全性，也决定着产品的收率与成本。
许多生物产物在细胞培养过程中不能分泌到胞外，而保留在细胞内。
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或破碎，释放其中的目标产物。
自20世纪80年代初重组DNA技术得到广泛应用以来,生物技术发生了质的飞跃,生物产品的数量越来越多,许多具有重大应用价值的产品应运而生,如具有显著医疗作用的胰岛素、干扰素、生长激素、白细胞介素一2等,它们的基因分别在宿主细胞(如大肠杆菌或酵母细胞)内克隆表达成为基因工程产物,从而提高了产量,降低了成本。
很多基因工程产物都是胞内物质 (如上述药物经克隆表达后都属胞内物质),分离提取这类产物时,必须将细胞破壁,使产物得以释放,才能进一步提取。
因此细胞破碎是提取胞内产物的关键性步骤,破碎技术的研究更加引起基因工程专家和生化工程学者的关注。
2细胞破碎技术2．1高压匀浆破碎法（homogenization）高压匀浆器是常用的设备，它由可产生高压的正向排代泵（positive displacenemt pump）和排出阀（discharge valve）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。
为了控制温度的升高，可在进口处用干冰调节温度，使出口温度调节在20℃左右。
利用超声波法破碎啤酒酵母细胞壁的工艺研究
[9]贾智勇.醇香型白酒[M].北京：中国轻工业出版社，2011年[10]张毅.三塔蒸馏调试生产优级酒精[J].酿酒科技.2001(01)[11]洪旻稹.玫瑰花营养成分分析及花青素稳定性研究[J].中国食物与营养.2011,17（10）：74-77[12]刘巧利,王柳云,严建业,王元清.山楂中总黄酮和多糖的提取工艺研究[J].中南林业科技大学学报，2010(09)[13]王霞,王恭堂.橡木片的选择与使用方法[J].中外葡萄与葡萄酒.2002(04)[14]黄治国,卫春会,黄小兰.保健酒除浊工艺研究[J].四川理工学院学报(自然科学版)，2010(06)[15]丁文浩.玫瑰资源开发的前景[J].农村科技，2004(01)[16]张延妮，岳宣峰，中药有效成分提取方法及新进展[J].陕西农业科学.2006,5啤酒酵母泥是啤酒生产的主要副产物，约占啤酒产量的1.5%，其中仅有40%～50%的酵母泥被回收利用[1]，其余的50%～60%都被废弃掉，据估算2006年有近53万吨的酵母泥被废弃。
酵母泥中含有丰富的营养物质，含有近50%的蛋白质，是一种廉价的蛋白质资源，酵母泥中还含有大量的氨基酸、维生素，矿物质和食物纤维[2]。
酵母细胞壁一直是酵母蛋白被利用的一道屏障，国内外许多学者对如何进行酵母泥破壁做了大量的研究工作。
Dunnin 和Lilly 提出了几种使酵母细胞释放蛋白质的方法，有细胞自溶法、化学处理法、酶解法和机械破壁法。
细胞自溶法通常反应时间较长，而蛋白质提取率却较低。
化学处理法通常会引起蛋白质变性。
最吸引人的方法是机械破壁法和酶解法[3~6]。
1材料与方法*基金项目：黑龙江省科技厅资助项目收稿日期：2015-05-21作者简介：衣海龙（1982-），男，汉族，黑龙江省人，讲师，教师，现从事食品营养与检测专业教学工作。
利用超声波法破碎啤酒酵母细胞壁的工艺研究*衣海龙（黑龙江农垦科技职业学院，黑龙江哈尔滨150431）摘要:目的：采用超生破碎法对啤酒酵母泥进行破壁处理，为废弃啤酒酵母泥的利用提供依据，提高废弃啤酒酵母泥的利用价值；方法：分别选取底物浓度、超声时间、破碎功率做三因素三水平的正交试验，对啤酒酵母泥的超声破壁条件进行优化；结果：得到最佳工艺条件为底物浓度5%、破碎时间25min、超声功率300W；结论：进行三次验证实验，得到啤酒酵母的破碎率的平均值为66.4%。
真菌细胞破壁方法的研究
真菌细胞破壁方法的研究摘要:用4种处理对真菌细胞进行破壁,使其释放出细胞内物质.处理后的菌液用血细胞计数板计数,得到每毫升菌液中的孢子数和菌体碎片数,观察比较机械破碎的效果.以可溶性蛋白为参照,通过蛋白质的SDS-PAGE分析,比较4种处理方法使细胞破壁后释放蛋白质效果的差异.结果表明,方法2的破碎效果和细胞可溶性蛋白质释放效果都较好,是一种首选真菌细胞破壁的方法.关键词:真菌;破壁方法;可溶性蛋白; SDS-PAGEAbstract: Four kinds of method for breaking fungus cell walls were used to release proteins in the fungi.The spore and fragment numbers in the germ solution dealed with the above methods were determined withblood corpuscle counting meter. With releasing soluble protein as example, the differences of releasingproteins by the four methods of breaking cell walls of fungus were analyzed with SDS-PAGE. The resultsshowed that the second method, i.e. breaking wall with ultrasonic and adding silica sand, appeared welleffect and it was the first selective means for breaking cell wall of the fungi.进行细胞内含物的研究,如蛋白质、脂类、DNA和其他活性物质,都需要使细胞壁破碎,它们才能从细胞内释放出来,所以细胞壁破碎是细胞内物质提取和研究的基本步骤[1].真菌细胞壁较厚,结构坚韧,其破壁难度较细菌细胞大,适用于细菌细胞的破壁方法用于真菌细破壁往往效果不佳[1,2],因此我们对适用于真菌的破壁方法进行了一些探索.本文采用4种处理方法对真菌细胞进行破碎,通过对处理后的菌液进行血细胞计数板计数,得到每毫升菌液中残留的孢子数和菌体碎片数,对处理真菌细胞后得到的蛋白质进行SDS-PAGE分析,比较,确定真菌细胞最佳破壁方法.1材料与方法1.1样品制备DS-9701菌株用土豆培养液于18℃暗培养3d.其中含1 mg/mlMgSO4, 4 mg/ml,KH2PO4, 2.860μg/ml H2BO3, 1.015μg/ml,MnSO4和5μg/ml,Vitamin.收集菌丝置于-70℃低温冰箱中保存备用.分别取1 g菌丝加10 mmol/L的磷酸缓冲液10 ml.真菌细胞破碎采用4种处理:(1)加石英砂100 mg,研磨15 min; (2)加石英砂100 mg,超声波破碎[3]; (3)加石英砂100 mg,研磨2～3min成糊状,再超声波破碎; (4)超声波破碎,不加石英砂[4].对4种破壁方法处理后的菌液进行镜检并血细胞计数板计数,得到每毫升菌液中残留的孢子数和菌体碎片数,每一样品分别小格计数,取平均值,比较4种机械破碎效果. 4种样品分别离心(15 000 r/min,5 min);取上清液,加1倍丙酮(4℃)置于-20℃, 4 h.离心(15 000 r/min, 5 min);收集沉淀备用.用去离子水溶解蛋白质沉淀,加1倍体积2×上样缓冲液; 2×上样缓冲液含Tris(pH6.8)100 mmol、蔗糖40%SDS4%、溴酚蓝0.25%、β-巯基乙醇6%.样品煮沸5 min,点样电泳.1.2电泳采用不连续聚丙烯酰胺凝胶系统.浓缩胶(pH6.8)和分离胶(pH8.9),质量分数分别为5.0%和13.5%.上样量为每孔5μL,以溴酚蓝为指示剂.指示剂在浓缩胶中时,电压为100 V;进入分离胶后,电压增至200 V.电极缓冲液均为tris-甘氨酸缓冲液(pH8.3),加质量分数为0.1%的SDS.电泳在4℃冰箱进行,停止电泳后,迅速进行固定染色[5].1.3染色染色采用银染色法,取出凝胶在体积分数为0.01%甲醛、体积分数为50%甲醇和体积分数为12%乙酸中固定1 h以上,用体积分数为50%乙醇冲洗4次,每次20 min;在质量分数为0.02%的硫代硫酸钠中浸泡1 min左右,至胶由白色变透明;质量分数为0.2%硝酸银和体积分数为0.075%甲醛中渗透20 min;在质量分数为6%无水碳酸钠、体积分数为0.05%甲醛和质量分数为0.001%的硫代硫酸钠中显影10 min;体积分数为50%甲醇和体积分数为12%乙酸终止反应.2结果与分析2.1血细胞计数板计数结果按照血细胞计数板标准使用方法进行取液和计数并进行计算,得到的每毫升菌液中残留的孢子数和菌体碎片数结果见表1.结果显示,4种处理方法对真菌菌丝的破碎效果都较好,即真菌的营养菌丝基本破碎,释放出内含物.抽样计数结果显示,菌体细胞经4种破壁方法处理后,菌液中孢子的残余数目不同,方法4>方法2>方法1>方法3.同时,菌液中残余的菌体碎片数也不同,方法3>方法1>方法2>方法4.这些说明,方法3处理真菌孢子,破碎效果最好,方法1较好,方法2次之,方法4最差.表1 血细胞计数板技术结果2.2菌体可溶性蛋白质SDS-PAGE对同一种菌丝用4种破壁方法处理后得到的可溶性蛋白质进行SDS-PAGE,结果如图1.结果显示,对同一种菌丝用4种破壁方法处理后得到的蛋白质进行SDS-PAGE分析,方法2(B)的蛋白显带最多,也最清晰;其次是方法1(A),其蛋白显带也较多和较清晰;方法3(C)的蛋白显带比方法1和2的要少,但其蛋白显带也较清晰;方法4(D)其蛋白显带非常模糊,基本无法辨认,效果最差.由此可见,方法2处理真菌菌丝,使细胞内的蛋白质释放的效果最佳,且在操作过程中蛋白质性状较稳定,变性较少.方法1释放细胞内蛋白质的效果也较好.方法3释放细胞内的蛋白质的效果则不如方法2和方法1,也可能是其研磨时间过长,在此过程中蛋白质会有一些变性沉淀.方法4释放细胞内蛋白质的效果最差.实验操作中,以无离子水溶解蛋白质沉淀时发现,沉淀的溶解性不同,方法2>方法3>方法1>方法4,说明4种方法操作过程对蛋白质变性的影响不同[6].这也说明蛋白质变性程度顺序为:方法4>方法1>方法3>方法2.A-D:处理方法1～4所获可溶性蛋白质3结论从实验操作分析,在预实验中,采用方法1时,若研磨时间较短,由于真菌细胞壁坚韧,细胞破碎效果不佳,只有延长研磨时间,但研磨时间过长,操作稍有不慎,将造成细胞内含物变性,不宜用于易变性的细胞内含物的分析研究[6].方法3中经历了研磨和超声波破碎两个步骤,这种方法增加了实验操作程序,但没有明显增加可溶性蛋白质的含量和种类.方法2使真菌菌丝破碎和细胞内含物释放的效果都非常好,且操作时间短、操作简便,在操作过程中真菌细胞内含物(如蛋白质等)性状稳定,变性少.综合镜检真菌菌丝细胞破碎情况、血细胞计数板计数结果和SDS-PAGE实验结果,在研究真菌细胞内含物(特别是可溶性细胞内含物)时,方法2是一种首选真菌细胞破壁的方法.参考文献:[1]苗前.玉米花粉几种机械破壁方法的研究[J].食品科学,1997,(11):43-44.[2]唐维,张星海.花粉破壁方法的研究进展[J].食品与发酵工业,2003(2):23-25.[3]谢林明,陈建军,朱仁华.螺旋藻细胞的破壁研究[J]. 1999,(2):18-20[4]丘泰球,李月花.花粉细胞超声破壁技术的研究[J].应用声学,1992,11(2):11-13.[5]萨姆布鲁克J,弗李奇E F,曼尼阿蒂斯T,等.分子克隆实验指南(第2版)[M].北京:科学出版社,1995. 880-886.[6]郑江,高亚辉,王文星,等.红毛藻藻红蛋白的粗提方法比较及不同光照条件下藻胆蛋白变性机制的初步探讨[J].厦门大。
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合肥学院Hefei University生物分离工程课程综述题目: 细胞破碎技术的研究与进展系别:专业:学号:姓名:2013年4月1日细胞破碎技术的研究与进展摘要：本文主要概述细胞破碎方法中的高压匀浆法和珠磨法, 讨论了两种方法的特点及存在的问题, 并对它们进行了比较, 最后概括了细胞破碎技术的发展方向。
关键词：细胞破碎技术；高压匀浆法；珠磨法；发展方向1引言：自年代初重组技术得到广泛应用以来，生物技术发生了质的飞跃, 生物产品的数量越来越多，许多具有重大应用价值的产品应运而生，如具有显著医疗作用的胰岛素、干扰素、生长激素、白细胞介素一等, 它们的基因分别在宿主细胞如（大肠杆菌或酵母细胞）内克隆表达成为基因工程产物，从而提高了产量，降低了成本。
很多基因工程产物都是胞内物质如上述药物经克隆表达后都属胞内物质，分离提取这类产物时，必须将细胞破壁，使产物得以释放，才能进一步提取。
因此细胞破碎是提取胞内产物的关键性步骤，破碎技术的研究更加引起基因工程专家和生化工程学者的关注。
2 细胞破碎技术的概述：细胞破碎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。
结合重组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可以大规模生产。
目前已发展了多种细胞破碎方法，以便适应不同用途和不同类型的细胞壁破碎。
破碎方法可规纳为机械法和非机械法两大类。
细胞的机械破碎主要有高压匀浆法、珠磨法、撞击破碎法和超声波破碎法等方法，本文主要介绍高压匀浆法和珠磨法。
3 高压匀浆法：高压匀浆法]1[是大规模破碎细胞的常用方法，高压匀浆器是该法所采用的设备，它由高压泵和匀浆阀组成。
它是利用高压迫使悬浮液通过针形阀，由于突然简压和高速冲击撞击造成细胞破裂，在高压匀浆器中，细胞经历了高速造成的剪切、碰撞和由高压到常压的突变，从而造成细胞壁的破坏，细胞膜随之破裂，胞内产物得到释放。
3.1破碎机理同所有的机械破碎方式一样，高压匀浆法破碎细胞实质上是将细胞壁和膜撕裂，靠胞内的渗透压使其内含物全部释放出来。
破碎的难易程度无疑由细胞壁的机械强度决定，而细胞壁的机械强度则由微生物的形态和生理状态决定。
因此细胞的培养条件, 包括培养基限制型或复合型、生长期对数期、静止期、稀释率等, 都对细胞破碎有影响胞内物质的释放快慢则由内含物在胞内的位置决定，胞间质的释出先于胞内质，而膜结合酶加最难释放。
3.2影响因素影响高压匀浆破碎的因素主要有压力、温度和通过匀浆器阀的次数。
人们普遍关心的是活性物质在破碎过程中的失活问题，研究表明蛋白质和酶的失活主要由匀浆过程中产生的热引起的。
如果能将温度控制在35℃以下，那么酶活损失可以忽略。
对于温度敏感性物质, 低温操作是必需的。
高压匀浆一般需多级操作，每次循环前往往进行级间冷却。
尽管提高压力有利于细胞破碎，但是提高压力需增加能耗，同时为移走产生的热量需要付出代价。
高压匀浆法的能耗主要包括提供动力如压力消耗的能量以及低温操作耗费的能量。
此外，操作压力对细胞破碎的影响要比匀浆次数的影响大得多。
从提高破碎效率的角度应选择尽可能高的压力；而从降低能耗及延长设备寿命的角度应避免很高的压力。
因此，工业生产中常采用的压力为55~70Mpa]2[。
3.3存在问题除了较易造成堵塞的团状或丝状真菌以及较小的革兰氏阳性菌不适于用高压匀浆器处理以外, 其它微生物细胞都可以用高压匀浆法破碎。
另外有些亚细胞器如包含体，质地坚硬，易损伤匀浆阀，也不适合用该法处理。
但最近也有人在实验室尝试用高压匀浆器破碎真菌和含有包含体的大肠杆菌]3[。
4 珠磨法：珠磨法是常用的一种方法，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。
球磨破碎细胞的破碎率可高达95%，用于提取细胞壁，线粒体，核酸，蛋白以及其它细胞器的收率也高。
用Dyno mill破碎酵母细胞提取线粒体的收率要比其它机械破碎法要高5-8倍。
球磨破碎细胞应用范围广，从实验室到大规模生产均可使用，并可控制系统及破碎工艺过程的温度；操作系统密闭，可对系统进行灭菌，避免污染。
因此，该技术和设备的发展和应用受到广泛关注。
4.1破碎机理高速珠磨法也是一种有效的细胞破碎方法，珠磨机是该法所用的设备。
微生物细胞悬浮液与极细的研磨剂通常是直径的无铅玻璃珠在搅拌桨作用下充分混合，珠子之间以及珠子和细胞之间的互相剪切、碰撞促进细胞壁破裂,释出内含物。
在珠液分离器的协助下，珠子被滞留在破碎室内，浆液流出，从而实现连续操作。
破碎中产生的热量由夹套中的冷却液带走。
4.2相关设备4.2.1球磨容器实验室规模的容积为0.15、0.3和0.6升，工业规模的为1.4升到15升，最大的可达265升，为带有冷却夹套的圆桶容器，小型的实验室使用的是无铅玻璃制造，而大型的是不锈钢制造。
有通向容器内部的菌悬液进料口和球磨剂装料口。
依靠夹具将其固定，很容易更换。
4.2.2驱动马达驱动马达为三相380 V，1.85 KW，2900 rpm的电动马达。
其主动轮通过一个特殊的V型皮带与搅动轴上的被动轮连结，利用安装在操作马达开关板上的手柄，控制皮带在主动轮和被动轮上的位置，改变搅动速度。
分别达到2000，3000，4500和6000转/秒，这时的搅拌叶的线速度分别为6.7，10，15和20米/秒。
4.2.3电动马达的控制控制马达的开关有两个按钮，开和关，安培表，信号灯，在防护罩上有磁性开关，一当防护罩打开，或在操作时未关上，电动马达不能启动。
4.2.4搅拌叶由聚氨酯或不锈钢制造的直径为64毫米的圆盘，它们是用垫片和分离子按一定间隔距离将其固定在搅动轴上。
4.2.5分离器为一种高效狭缝分离器，它的作用是将研磨剂保留在研磨容器内，而使破碎的细胞悬浮液流出。
狭缝的宽度是利用不同厚度的标准隔片控制，分别为0.02，0.05，0.1，0.2和0.3 mm。
狭缝大小的选择取决于使用的研磨剂的粒度，一般为研磨剂直径的三分之一。
4.2.6球磨剂球磨剂为无铅玻璃制造的玻璃珠，直径范围最小的为0.1mm，最大的为1.5mm，可根据破碎的细胞种类进行选择。
实验结果表明在球磨容器内的球磨剂装量为研磨容器的容积的80-85%为宜。
4.2.7给料泵为了连续破碎，可使用能调速的普通蠕动泵，将细胞悬浮液连续输到破碎器内，其供料速度可由需要的破碎率来控制。
4.2.8冷冻设备由于在细胞破碎过程中高速搅拌，研磨剂与研磨剂，研磨剂与细胞之间的磨擦会产生大量热量，破碎过程温度不断升高，为避免生物活性物质失活，对破碎系统进行冷却是十分必需的。
对于Dtno-mill KDL可配用DMK 15/F型的循环流动式制冷机，对球磨容器和细胞悬浮液储存器进行冷却。
4.3影响因素4.3.1细胞种类及状态利用Dyno-mill KDL进行的细胞破碎试验表明，不同中属的微生物细胞在相同条件下破碎时，其破碎效率有明显差异。
差异的主要原因是不同种属的微生物细胞的大小和形态，细胞壁或膜的结构不同，另外，因生长条件如培养温度，时间，营养成份不同使上述的细胞形态细胞壁结构等也有差别。
因此，即使在相同的破碎条件下其破碎效果也不同。
换句话说，不同种属的微生物细胞所需的破碎条件也不相同。
从大量文献中可以总结出这样的规律：按细胞破碎的难易程度是细菌＜酵母＜真菌＜藻类。
4.3.2细胞浓度在细胞破碎前，需用适当的介质，比如缓冲液按细胞重量配制成一定细胞浓度的悬浮液。
悬浮液要均匀，要防止有结块和沉淀。
一级反应动力学的速成常数应当与细胞浓度无关，但在较高细胞浓度下，破碎过程细胞内含物不断释放使系统粘度不断升高，混合速度降低，导致破碎速率下降。
在高细胞浓度下，最大蛋白质释放量(Rm)降低，但破碎率高。
低细胞浓度下，细胞的总蛋白质释放量高，并受流出速度影响较小；高细胞浓度下，细胞的总蛋白质释放量降低，特别是在高流出速度下，总蛋白质释放量随细胞浓度增加而下降。
除了细胞浓度直接影响破碎物的粘度以外，细胞的保存状态也影响着粘度和破碎率。
细胞破碎过程中，由于粘度增加，热传导能力降低，即使在相同的冷却条件下，破碎系统的温度也会增高，温度的增高会引起蛋白质和酶变性，使蛋白质和酶的总释放量降低。
总之，在Dyno-mill上进行细胞破碎，细胞浓度从20%增加到40%，破碎速度常数仅有很小的变化;细胞浓度增加到50%，破碎速度常数减小，破碎效率降低。
高细胞浓度下，还会发生细胞破碎物沉淀和蛋白质沉淀现象．一般来说，破碎细胞浓度以40%为宜。
4.3.3球磨剂最常使用的球磨剂是无铅玻璃珠，其它的还有不锈钢珠，聚酯和聚酰胺珠等。
4.3.3.1 球磨剂颗粒大小的影响一般使用的无铅玻璃珠的直径为0.1~1.5 mm，利用大肠杆菌和酵母细胞进行实验发现，细胞破碎率随玻璃珠直径的增加而降低。
对于不同的细胞，由于其大小不同，使用的玻璃珠的最适直径也不同。
大肠杆菌和阴沟肠杆菌使用0.1 mm的玻璃珠进行破碎的效率最高；而酵母细胞使用0.25~0.5 mm的研磨剂最宜。
实际操作时，一般不使用0.1 mm的球磨剂，即使破碎细菌也使用0.25~0.5 mm的玻璃珠。
其原因有三：一、用0.1 mm的玻璃珠破碎速度虽高，时间短，若破碎时间控制不严，对酶有破坏作用，破碎物的酶活会下降；二、小珠机械研磨产生热量高；三、选择狭缝分离器时，狭缝的大小应当是使用的研磨剂直径的三分之一，使用0.1 mm的玻璃珠，狭缝应选用0.03 mm 的，这样的狭缝分离很慢，大规模破碎时很困难。
玻璃珠作球磨剂，使用100 h的损失不超过3%，一年后检查分离器通道无重大变化，说明玻璃珠可以长期反复使用。
还发现使用的玻璃珠大小与酶在细胞内的位置及细胞浓度有关。
4.3.3.2装量的影响使用无铅玻璃珠作球磨剂，一般的装量为研磨容器容积的80~85%。
随球磨剂装量的降低，细胞破碎效率也降低，同时研磨过程中产生的热量也减少。
因此，如果破碎释放的活性物质不耐热，而且设备冷却又差，需适当减少球磨剂的装量。
另外，若细胞悬浮液或破碎物的粘度很高时，也需适当降低球磨剂的装量。
4.3.4搅动速度Dyno-mill 的搅动轴有四个转速，即2000，3000，4500和6000 r/min，相应的搅拌叶轮的线速度为6.9，10，15和20 m/s。
在球磨细胞破碎过程中，马达驱动轴带动搅拌叶转动是细胞破碎的维一能量来源。
因此，搅拌叶的转速决定着细胞破碎的速度和程度。
大多数试验证明，细胞破碎速率随搅拌叶转速的增加而增加，但在很高的转速下细胞破碎速率不会成比例增加，有时还可能下降。
4.3.5叶轮结构经常使用的搅动叶轮有两种，一种是由聚氨基甲酸酯材料制造，具有开放式的结构；另一种是用不锈钢制造的，结构上不如聚氨基甲酸酯的开放。