应用背景
小球藻也称绿藻,小球藻(Chlorella)为绿藻门小球藻属普生性单细胞绿藻,是一种球形单细胞淡水藻类,内有一个周生、杯状或片状的色素体。小球藻细胞直径2~10μm,无鞭毛,无性繁殖,每个细胞可以产生2、4、8或16个似亲孢子,成熟时母细胞破裂,孢子逸出,长大后即为新个体。新生子细胞细胞壁最薄,只有几纳米,而含有目的产物的大多属于成熟细胞,细胞壁厚达20~25nm。成熟细胞细胞壁分为内外2层:外层为耐酸的胶鞘,与雨生红球藻一样,内层为类几丁质。
小球藻地球上最早的生命之一,出现在20多亿年前,是一种高效的光合植物,以光合自养生长繁殖。小球藻分布极广,世界各地均有分布,多生活于较小浅水,也有海产种类。天然条件下个体较少,人工培养大量繁殖。细胞内的蛋白质、脂肪和碳水化合物含量都很高,又有多种维生素,可食用和作为饵料。小球藻细胞壁结构类似于植物细胞的初生细胞壁结构。纤维束直径为3~5nm,分2个方向不规则地连续交织在一起,细胞壁的内侧和外侧结构上没有明显差别,细胞壁中不含有木质素。小球藻细胞壁成分受培养条件的影响很大。比如二氧化碳浓度升高时,会导致细胞壁糖醛酸和氨基糖含量升高,而中性糖组分降低。而在高盐培养基中,小球藻细胞壁的厚度会增加70%。近几年小球藻属在单细胞蛋白的生产、生物能源等领域一直是研发热点。
经过降温预处理微藻物料通过柱塞作用进入均质腔体,被柱塞压缩的微藻物料内积聚了极高的能量,当物料通过窄缝后瞬间失压,造成内部高能释放引起空穴爆炸而强烈膨胀,产生空穴效应,致使物料强烈粉碎细化。同时,瞬间失压的小球藻物料以极高的流速快速喷出,撞击在用特殊材料制成的质地坚硬的撞击环上,产生强大的冲撞力,造成物料粉碎。另外,碰撞前后的小球藻物料随液体高速运动,通过泵腔内通道和阀口狭缝时会产生巨大的剪切力。在撞击效应、剪切效应和空穴效应联合作用下湿物料小球藻的细胞壁在瞬间就完成了细胞破碎。
高压细胞破碎仪是生物工程中一种重要的实验、生产设备,能够快速、高效地将细胞破碎并释放其胞内物质。高压细胞破碎仪具有破碎组织、细菌、病毒、孢子及其它细胞结构,均质、乳化、混合、消泡、分散、提取、加速反应等功能,故广泛应用于生物工程、基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程、微生物工程、生物化学、表面化学、药物化学、生物医药、生物制品等等实验室研究或企业生产。高压细胞破碎仪是胞内物质(蛋白质、酶、核酸、DNA/RNA)的提取和均质主要的样品制备手段,可用于蛋白质研究、核酸萃取、破碎不同prokaryotic(原核)、eurkaryotic细胞等,是生物工程及生物制药等行业研发及生产的标准设备。