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超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)原理詳解及應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間: 2022-07-01  點(diǎn)擊次數(shù): 664次

超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)原理詳解及應(yīng)用

超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)原理:

在微生物學(xué)中,超聲波主要用于細(xì)胞粉碎或分解。對液體進(jìn)行高強(qiáng)度超聲處理,傳遞到液體介質(zhì)中的聲波會(huì)導(dǎo)致交替高壓和低壓周期變換(周期隨頻率而定)。在低壓循環(huán)中,高強(qiáng)度的超聲波在液體中產(chǎn)生小的真空氣泡或空隙。當(dāng)氣泡達(dá)到無法吸收能量的體積時(shí),它們就會(huì)在高壓循環(huán)中劇烈地坍塌。這種現(xiàn)象被稱為空化現(xiàn)象。在內(nèi)爆過程中,產(chǎn)生高溫(大約5000K),和壓力(大約200atm)??栈瘹馀莸膬?nèi)爆也會(huì)導(dǎo)致高達(dá)2.8米/秒的液體噴射。由此產(chǎn)生的剪切力可以打破細(xì)胞膜,改善物質(zhì)轉(zhuǎn)移。超聲波可以對細(xì)胞產(chǎn)生破壞性或結(jié)構(gòu)性的效果,這取決于所使用的超聲參數(shù)。

 

超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)詳解:

·細(xì)胞破碎:在強(qiáng)烈的超聲波作用下,細(xì)胞或亞細(xì)胞中的酶或蛋白質(zhì)會(huì)因細(xì)胞分裂而釋放。細(xì)胞分裂是一個(gè)敏感的過程,因?yàn)榧?xì)胞壁能夠承受體內(nèi)的高滲透壓力,對細(xì)胞分裂的力量大小必需受控,以避免細(xì)胞內(nèi)不需要的物質(zhì)釋放,包括細(xì)胞碎片和核酸,或產(chǎn)生變性。超聲波是細(xì)胞分裂的一種可控手段。超聲的機(jī)械效應(yīng)能更快更全面地滲透到細(xì)胞材料中,并改善物質(zhì)的轉(zhuǎn)移。超聲波能使在溶劑對植物組織中有更大的穿透能力,并能改善質(zhì)量轉(zhuǎn)移。超聲波產(chǎn)生空化效應(yīng)破壞細(xì)胞壁,促進(jìn)基質(zhì)成分的釋放。

·質(zhì)量轉(zhuǎn)移:一般來說,超聲能對細(xì)胞膜具有滲透性,并能顯著降低細(xì)胞膜的選擇性。超聲的機(jī)械活動(dòng)支持溶劑擴(kuò)散到組織中。當(dāng)超聲通過空化效應(yīng)的機(jī)械剪切力打破細(xì)胞壁時(shí),它促進(jìn)了從細(xì)胞到溶劑的轉(zhuǎn)移。超聲空化的粒子直徑減小增加了固體與液相接觸的表面積。

·超聲波與溫度和壓力的協(xié)同效應(yīng):當(dāng)與其他的抗菌方法結(jié)合時(shí),超聲波往往更有效,例如:壓力和超聲 壓力 溫度 超聲

本文建議將超聲與溫度、或壓力相結(jié)合的方法,處理枯草芽孢桿菌、芽孢桿菌、釀酒酵母和氧單胞菌。

·過程開發(fā):與其他非熱化過程不同,如高壓水靜壓(HP)、壓縮二氧化碳(cCO2)和超臨界二氧化碳(co2)和高電場脈沖,超聲波試驗(yàn)可以在實(shí)驗(yàn)室中很容易的得到,強(qiáng)度和空化特性可以很容易地適應(yīng)特定的提取過程來達(dá)到特定的目標(biāo)。振幅和壓力可以在很大范圍內(nèi)變化,從而確定zui節(jié)能的提取裝置。硬組織應(yīng)在超聲前進(jìn)行浸漬、研磨或粉碎。

·氧化:在控制超聲強(qiáng)度下,超聲對生物轉(zhuǎn)化和發(fā)酵的應(yīng)用可能會(huì)導(dǎo)致生物進(jìn)化的增強(qiáng),這是由于誘導(dǎo)的生物效應(yīng)和促進(jìn)細(xì)胞大規(guī)模轉(zhuǎn)移的原因。超聲(20kHz)對膽固醇對膽甾酮的氧化作用的影響。

Cholesterol + O2 = cholest-4-en-3-one + H2O2 

該系統(tǒng)是一種典型的類固醇微生物轉(zhuǎn)換,基質(zhì)是水溶性固體。這一系統(tǒng)的*之處在于,細(xì)胞和固體都可能受到超聲波的影響,在一個(gè)足夠低的超聲波強(qiáng)度下,保存了細(xì)胞的結(jié)構(gòu)完整性和維持他們的代謝活動(dòng),觀察到顯著增強(qiáng)微生物生物轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)利率。

·*的技術(shù):超聲空化效應(yīng)對提取和食物保存是一項(xiàng)新的強(qiáng)大的加工工藝,不僅可以安全、環(huán)保地應(yīng)用,而且在控制成本上也非常有效。這種均質(zhì)化和保存的效果可以很容易地用于果汁和漿料(如橙子、蘋果、葡萄柚、芒果、葡萄、李子)以及蔬菜醬和湯,比如西紅柿醬或蘆筍湯。 


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