實驗用手持式超聲波細(xì)胞破碎儀

原理

    超聲波是破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的一種有效手段,。該效應(yīng)可用于提取細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)。例如，從細(xì)胞基質(zhì)中提取淀粉,。

    超聲波在暴露的液體中產(chǎn)生交替的高壓和低壓,。在低壓循環(huán)期內(nèi)，超聲波在液體中產(chǎn)生真空小氣泡,，在高壓循環(huán)過程中真空小泡劇烈的破裂,，這種顯現(xiàn)被稱為空化?？栈瘹馀莸膬?nèi)爆引起強(qiáng)烈的流體動力剪切力,。

    剪切力可以將纖維，纖維狀的材料分解成細(xì)胞顆粒并破壞細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu),。這將細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì),，如淀粉和糖釋放到液體中。除此之外,，細(xì)胞壁材料被破碎成小碎片,。

    該效果可以用于有機(jī)物的發(fā)酵、消化和其他轉(zhuǎn)換過程,。在微磨和研磨之后,，超聲波使更多細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，例如淀粉以及細(xì)胞壁碎片分別轉(zhuǎn)換為糖和酶,。它還增加了在液化或糖化過程中接觸酶的表面積,。這通常會增加酵母發(fā)酵和其他轉(zhuǎn)換過程的速度和產(chǎn)量，例如提高生物質(zhì)的乙醇產(chǎn)生,。

    通過超聲波分解細(xì)胞結(jié)構(gòu)（裂解）用于提取滅活微生物細(xì)胞內(nèi)的化合物,。

    當(dāng)以高強(qiáng)度超聲處理液體時，傳播到液體介質(zhì)中的聲波會產(chǎn)生交替的高壓 (壓縮) 和低壓 (稀疏) 循環(huán),，其速率取決于頻率,。在低壓循環(huán)期間，高強(qiáng)度的超聲波會在液體中產(chǎn)生小的真空氣泡或空隙,。當(dāng)氣泡達(dá)到不能再吸收能量的 體積時, 它們在高壓循環(huán)中劇烈地坍塌,，這種現(xiàn)象稱為空化。在爆炸期間,，局部將達(dá)到非常高的溫度（約5,000K）和壓力（約2,000atm）,。空化氣泡的崩潰也導(dǎo)致液體射流高達(dá)280m/s的速度,，所產(chǎn)生的剪切力機(jī)械地破壞細(xì)胞膜并改善材料轉(zhuǎn)移,。根據(jù)所采用的超聲波參數(shù)，超聲波細(xì)胞破碎儀對細(xì)胞有破壞性或建設(shè)性影響,，取決于所使用的超聲參數(shù),。

實驗用手持式超聲波細(xì)胞破碎儀

細(xì)胞分裂

• 在強(qiáng)烈的超聲作用下,，酶或蛋白質(zhì)可以從細(xì)胞或亞細(xì)胞器中釋放出來，這是細(xì)胞分裂的結(jié)果,。在這種情況下, 被溶解成溶劑的化合物被封閉在一個不溶性的結(jié)構(gòu)中,。為了提取它,，必須破壞細(xì)胞膜,。細(xì)胞破壞是一個敏感過程，因為細(xì)胞壁有承受內(nèi)部的高滲透壓的能力,。需要對細(xì)胞破壞進(jìn)行良好的控制,，以避免阻礙細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)物的釋放（包括細(xì)胞碎片和核酸）或產(chǎn)物變性。

• 超聲波作為細(xì)胞分解的良好控制手段,，為此,，超聲波的機(jī)械效應(yīng)提供更快, 更完整的滲透溶劑的細(xì)胞材料和改善轉(zhuǎn)移質(zhì)量。超聲波可以更好地滲透到植物組織中并改善質(zhì)量傳遞,。超聲波產(chǎn)生空化破壞細(xì)胞壁并促進(jìn)基質(zhì)成分的釋放,。

傳質(zhì)

• 超聲波的機(jī)械活動支持溶劑擴(kuò)散到組織中。當(dāng)超聲波通過空化剪切力機(jī)械地破壞細(xì)胞壁時,，它促進(jìn)從細(xì)胞向溶劑的轉(zhuǎn)移,。通過超聲空化引起的粒徑減小，增加了固相和液相之間接觸的表面積,。

蛋白質(zhì)和酶提取

• 特別是提取儲存在細(xì)胞和亞細(xì)胞顆粒中的酶和蛋白質(zhì)是高強(qiáng)度超聲的一個*和有效的應(yīng)用,。因為可以顯著改進(jìn)通過溶劑提取植物和種子體內(nèi)的有機(jī)化合物。因此,，超聲在提取和分離新的潛在生物活性成分方面具有潛在的益處,。例如，來自當(dāng)前工藝中形成的未使用的副產(chǎn)物流,。

脂質(zhì)和蛋白質(zhì)

• 超聲波通常用于改善從植物種子中提取的脂類和蛋白質(zhì),，如大豆（如面粉或脫脂大豆）或其他油料種子。在這種情況下,，細(xì)胞壁的破壞促進(jìn)了壓榨（冷或熱）,，從而減少了壓餅中的殘余油脂。

• 超聲波幾乎能支持任何商業(yè)生產(chǎn)能力,，對大豆蛋白質(zhì)進(jìn)行親水化,，當(dāng)使用較厚的漿液時，所需的超聲處理能量蕞低,。

• 適用于：水果中的柑橘油,，榨芥子油，花生油菜,，草藥油（紫錐菊）,，油菜籽油，大豆油，玉米油等,。

  
  

  
  

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