《食品酶学》第2章 酶的分离纯化(精制)

2.物理破碎法
定义：通过温度、压力、声波等各种物 理因素的作用，使组织细胞破碎的方法， 统称为物理破碎法。
物理破碎法多用于微生物细胞的破碎。
分类：温度差破碎法、压力差破碎法、 超声波破碎法
(1)温度差破碎法
通过温度的突然变化使细胞破碎。 例如将冷冻的细胞突然放进高温度中的细胞突
然冷冻都可使细胞破坏。
表面活性剂处理法对膜结合酶的提取特别 有效，在实验室和生产中均已成功使用。
4.酶学破碎法
定义：在一定条件下，通过外加的酶或细胞本 身存在的酶的作用，使细胞破碎。
分类：外加酶处理、自溶法。
(1)外加酶处理
根据细胞外层结构的特点，选用适当的酶，使细 胞壁破坏，并在低渗透压的溶液中使细胞破碎。
《食品酶学》 第2章 酶的分 离纯化(精制)
第2章 酶的分离纯化(精制)
1.机械破碎法
定义：通过机械运动所产生剪切力作用， 使细胞破碎的方法称为机械破碎法。
分类：机械捣碎法、研磨法、匀浆法
(1)机械捣碎法
利用捣碎机的高速旋转叶片所产生的剪切 片将组织细胞破碎。转速可达10000r/min。
本节复习题
1.酶的提取及分类 2.盐溶现象、盐析现象 3.盐溶液提取、酸溶液提取、碱溶液提取的定义 4.有机溶剂提取的定义、种类和注意事项
2.3离心分离
离心是借助于离心机旋转所产生的离心力，使 不同大小和不同密度的物质分离的技术。
在酶的提取和分离纯化过程中，细胞的收集、 细胞碎片和沉淀的分离以及酶的纯化等往往要 使用离心分离。
分类：有机溶剂处理、表面活性剂处理。
（1）有机溶剂处理
常用的有机溶剂有甲苯、丙酮、丁醇、氯 仿等。
有机溶剂可使细胞膜的磷脂结构破坏，改 变系薄膜的透过性，再经提取可使膜结合 酶或胞内酶等释出胞外。
（2）表面活性剂处理
表面活性剂可以和细胞膜中的磷脂及脂蛋 白相互作用，使细胞膜结构破坏，增加膜 的通透性。
常用于动物内脏、植物叶芽等比较脆嫩的 组织细胞破碎，也可用于微生物，特别是 细菌的细胞破碎。
此法在实验室和生产规模均可采用。
(2)研磨法
利用研钵、石磨、球磨、细菌磨等研磨器 械所产生的剪切力将组织细胞破碎。
必要时可加入精制石英砂、玻璃粉、氧化 铝等作为助磨剂，以提高研磨效果。
研磨法设备简单，可用人力操作也可电动 操作，但效率较低。
一般采用稀盐溶液进行酶的提取，盐浓度一般控 制在0.02~0.05mol/L。
（2）酸溶液提取
有些酶在酸wk.baidu.com条件下溶解度较大，且稳定性较 好，宜用酸溶液提取。
（3）碱溶液提取
有些在碱性条件下溶解度较大且稳定较好的酶， 应采用碱溶液提取。
（4）有机溶剂提取
有些与脂质结合比较牢固或分子中含非极性基 团较多的酶，不溶或难溶于水、稀酸、稀碱和 稀盐溶液中，需用有机溶剂提取。
(3)匀浆法
利用匀浆器所产生的剪切力将组织细胞破碎。
匀浆器一般由硬质磨砂玻璃制成，也可由硬质 塑料或不锈钢等制成。
通常用来破碎那些易于分散，比较柔软，颗粒 细小的组织细胞。
大块的组织或细胞团需先用组织捣碎机或研磨 器捣碎分散以后才能进行匀浆。
匀浆器的细胞破碎程度较高，其机械切利对酶 的破坏也较少，但难于在工业生产上应用。
在离心分离时，要根据欲分离物质以及杂质的 大小、密度和特性的不同，选择适当的离心机、 离心方法和离心条件。
1.离心机的种类与用途
离心机的分类： ①按分离形式可分为沉降式和过滤式。 ②按操作方式有间歇、连续和半连续。 ③按用途有分析用、制备用及分析、制备两用。 ④按结构特点则有管式、吊篮式、转鼓式和碟式
温度差破碎法对那些较脆弱易碎的细胞破碎效 果较好，一般使用与对数生长期的细胞效果较 好。但在酶的提取时，不能在过高或过低的温 度下操作，以免酶的失活。
此法难以用于工业化生产。
(2)压力差破碎法
通过压力的突然变化使细胞破碎。 常用的有高压冲击、突然降压和渗透压差等方
法。
（3）超声波破碎法
通常人的耳朵可听到的声音频率范围为16至 20kHz的波称之为超声波。
由于溶菌酶的酶价格较高，而外加酶本身混入细 胞破碎液中称为杂质。
外加溶菌酶的方法难以用于大规模工业生产。
（2）自溶法
将细胞在一定的pH值和适当的温度条件下保温一 段时间，通过细胞本身存在的酶系将细胞破坏, 使胞内物质释出的方法称为自溶法。
自溶法效果的好坏取决于自溶条件。主要有温度、 pH值、离子强度等。
在超声波作用下，细胞膜由于空穴作用而破碎。 超声波破碎在实验室应用具有简便、快捷、效
果好等特点，特别适用于微生物细胞的破碎。 但要在大规模工业生产中应用，困难很多。
3.化学破碎法
定义：化学破碎法是应用各种化学试剂与细胞 膜作用，使细胞膜的结构改变或破坏的方法。
常用的化学试剂可分为有机溶剂和表面活性剂 两大类。
常用的有机溶剂是与水能够混溶的乙醇、丙酮、 丁醇等。
注意事项：在酶的提取过程中，为提高提取率并 防止酶变性失活，必须注意几点：
（1）温度：为防止酶的变性失活，提取温度不宜 过高。
（2）pH值：溶液pH值对酶的溶解度和稳定性有显 著影响。
（3）提取液的体积：提取液的用量增加，可提高 提取率。
（4）添加保护剂：提高稳定性，防止酶失活。
此外，可以通过加入噬菌体去感染细胞，或通过 电离辐射等方法，使细胞自溶。
本节复习题
1.酶的提取和分离纯化、分离纯化方法 2.细胞破碎的方法 3.机械破碎法及分类和应用 4.研磨法和匀浆法的定义和特点 5.物理破碎法的定义、应用和分类 6.温差破碎法的定义、特点和应用 7.压差破碎法的定义和分类 8.超声波破碎法的特点 9.化学破碎法的定义和分类 10.有机溶剂破碎过程(机理) 11.表面活性剂处理及其特点 12.酶破碎法的定义及其分类 13.外加酶处理及特点 14.自溶法及其特点
2.2酶的提取
定义：酶的提取是指在一定条件下，用适当的溶 剂处理含酶原料，使酶充分溶解到溶剂中的过程。 也称作酶的抽取。
方法：根据酶提取时所用的溶剂或溶液的不同， 酶的提取方法主要有盐溶液提取、酸溶液提取、 碱溶液提取和有机溶剂提取等。
(1)盐溶液提取
大多数酶溶于水，而且在一定浓度的盐存在条件 下，酶的溶解度增加，这称之为盐溶现象，盐浓 度不能太高，否则溶解度降低，出现盐析现象。