CN1089113C - 用微波破碎细胞及其胞内产物的分离 - Google Patents
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Abstract
将含水份的微生物菌体及植物组织置于一定强度的微波场中处理，使细胞受热，水份汽化，内压增大而导致细胞破碎，部分胞内物质释放，减少提取阻力，大大提高了胞内物质的提取分离，具有操作历程快捷，耗能低，提取效率高，适用范围广等特点，并可有效防止胞内产物的酶解。
Description
本发明属于生化分离工程中胞内产物的提取分离方法。
细胞内产物的分离，首先需将目标产物从胞内释放出来。对于蛋白质等大分子物质的分离，工业上大多采用机械法或酶法将胞破壁；而对于小分子物质的分离，则大多采用溶剂提取法进行。上述诸方法普遍存在的问题是操作时间长，能耗高，而且提取选择性差，有大量杂质释放，不利于产物的后分离。此外，操作时间长，还可能引起部分产物在提取过程中性质发生变化，影响收率。
微波是频率介于300MHz～300GHz的电磁波，它可以使处于微波场中物质的离子或极性分子高速旋转，剧烈摩擦产生热量给物料加热，因此，微波加热具有选择性好，热转换效率高，加热均匀的特点。大型的微波加热装置已在食品工业中获得广泛的应用。
1991年，美国专利<US 5,002,784(1991)>介绍了一种通过微波协助的胞内产物提取方法，其工艺为把含水量介于40～90％的植物组织粉碎，与吸收微波能力较弱的有机溶剂(如：苯、石油醚等)混合后，置于频率于2000～30000MHz，功率为200～1000W的微波加热器中提取10～100秒，最后进行固液分离，再回收溶剂。
这种用有机溶剂与原料(植物)一起放置微波场中处理，微波穿透有机溶剂给原料加热，溶剂渗入原料细胞将其中某些物质提取出来的办法，只适用于植物中非极性或弱极性的脂溶性小分子物质的提取，不能用于强极性的水溶性物质的分离。而且，提取时存在有机溶剂受热挥发，不仅会造成环境污染，还存在起火爆炸的危险。其它有关用微波破碎细胞提取胞内物质的报导还很少。
本发明的目的是建立一种操作时间短，快速破碎细胞，提取效率高，既适用于脂溶性胞内产物的提取，又适用于水溶性胞内物质的提取分离方法。
本发明的基本原理是细胞内不同性质的物质，对微波能的吸收能力不同，在适当强度的微波场中细胞局部受热，水份汽化，使胞内压力迅速增加，细胞膜和/或细胞壁受内压破裂，部份胞内产物释放到胞外，细胞破碎后，减小了提取溶剂向胞内扩散和目标产物扩散出细胞的阻力，从而大大加速了胞内产物的提取。
本发明适用于如下两种原料中胞内产物的分离：
(1)水份含量≥30％的原核及真核微生物菌体(本发明对微生物的种类及目标产物的种类均无特别限制)；
(2)水份含量≥30％的植物组织(对植物种类及目标产物无特别限制)。
本发明与现有技术(上述美国专利)相比最大的不同点在于将以上两种原料先粉碎成小于2cm的小块，均匀地铺成0.1～10cm的厚度，然后将它置于频率为800～30,000MHz，电场强度为1×104～1×106v/m的微波场中处理10～200秒，破碎微生物或植物组织，并且将部分胞内产物释放到胞外，根据目标物的极性，选择对其溶解性最好的溶剂(对于强极性物质，如：蔗糖，可选用水为提取溶剂；对于中等极性物质，如：人参皂甙，可选用乙醇等极性溶剂；对于卵磷脂等非极性或弱极性物质，可选用石油醚、苯等为溶剂)，常温搅拌提取5～15分钟，即可将目标产物充分提取出来。
值得指出的是适当强度的微波处理可使细胞内酶失活，减少提取过程中目标产物的降解。
本发明适用于所有微生物菌体、植物组织的破碎和胞内产物的提取分离。干燥失水的微生物菌体及植物组织，可先置于水中，当水份含量≥30％时，也可按此方法处理、提取。
本发明的效果是获得了一种破碎细胞快捷、能耗低、提取选择性高、操作时间短，适用范围广的胞内产物提取分离方法。并可有效地防止胞内产物在分离过程中的酶解。
实施例
海藻糖为面包酵母中最主要的贮存性二糖。将10克活性鲜酵母置于200毫升烧杯中，放入微波炉全功率处理30～180秒后，加50毫升水，常温搅拌提取10分钟，即可将酵母中的海藻糖充分提取出来。
若直接用等量水回流加热提取，需30～60分钟才能将酵母胞内海藻糖充分溶出，且提取过程中有少量海藻糖被降解。此外，本方法所得提取液中的有碍后续分离的杂质(蛋白质)的含量仅为直接加热回流法的1/2。两法相比，本发明历时短、能耗低、提取效率高。由于海藻糖在有机溶剂中溶解性很差，故美国专利的方法不能用于海藻糖的提取分离。
Claims (2)
1.一种用微波破碎细胞后，以溶剂提取胞内产物的分离方法，其特征在于本发明采用的原料为含水份≥30％的微生物菌体或植物组织，经频率为800～30000MHz，电场强度为1×104～1×106v/m的微波场处理10～200秒，然后选择对目标产物溶解性最好的溶剂，在常温下搅拌提取5～15分钟，即可将目标产物充分提取出来。
2.按照权利要求1所述的细胞破碎及其胞内产物分离的方法，其特征在于干燥失水的微生物菌体及植物组织，可先将它置于水中，至水份含量≥30％时，然后按本方法用微波处理及胞内产物的提取分离。
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| CN97123380A CN1089113C (zh) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 用微波破碎细胞及其胞内产物的分离 |
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