应用背景

微藻的活性物质存在于细胞内，这些物质的提取过程通常需要先对微藻进行细胞破壁。与一般微生物细胞壁相比，微藻细胞壁结构致密，破壁难度大，同时还要保证各种生化产物在破壁过程中的生物活性不被破坏，因此细胞破壁成为各种藻类产物提取的关键环节。适用于微藻细胞破壁方法的微藻来自于淡水微藻、咸水或海水环境中，能够产生生物活性物质的经济微藻，包括扁藻、小球藻、栅藻、红球藻、紫球藻、雪藻或硅藻。

应用难点

如果目标产物是小分子生物活性物质，比如虾青素、叶黄素等，分子结构中存在不少共轭不饱和碳碳双键，易氧化，对光热敏感，破壁工艺的选择尤其要考虑目标产物的活性。微藻细胞破壁传统的方法有机械粉碎、冻融、超声波、胶体磨等物理方法和生物酶解方法等，这些方法存在明显的缺陷，或用时较长、或温度较高、或粉碎效果不佳、或没有有效保护生物活性成分。尽管微藻存在很多优势，但传统的破壁方法在技术可行性或者在经济性上存在不足，距离大规模生产的需求尚有一定距离。高压细胞破壁技术，属于微藻生物技术领域，涉及富含生物活性物质的微藻细胞破壁方法，是采用湿法微藻细胞破壁技术，有效保护微藻生物活性成分，降低其被氧化分解的相关技术。

应用方案

       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，瞬间失压的微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，碰撞前后的微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微藻的细胞壁在瞬间(1～2秒内)就完成了细胞破碎，物料粒度几乎全部细化到1 ～ 2μm以下的粒径的微米材料。其中，50%左右的粒度直径在100nm～1.0μm亚微米材料，而有30%～ 40%的粒径大小为100nm以下的纳米材料。

解决方案

       首先富集菌体，收集胞内产物的细胞或菌体。然后进行细胞重悬，用适当的缓冲液或培养液将离心或沉降等方法得到的固体（沉淀、细胞、活性物质等等）重新悬浮。其次进行细胞破碎，使产物转移到液相中。最后收集含生化物质的液相，进行碎片分离，分离除去细胞、菌体、细胞碎片、蛋白质的沉淀物和絮凝体等固体悬浮物，得到上清液或滤液。然后从澄清的滤液中提取胞内产物，从细胞裂解物中获取目标产物。

PhD优势

微藻细胞破壁方法克服了传统粉碎技术细胞破壁效率低下以及生物活性成分损失严重的技术屏障，微藻破壁粉碎过程主要利用细胞之间的高速碰撞，无异物混入，可以获得高纯度的微藻细胞破壁的微细颗粒。微藻破壁粉碎过程设备全封闭运行，不污染环境，符合环保要求。微藻细胞破壁方法其特征在于细胞破壁过程在黑暗条件下完成，破碎细胞在工作腔内进行，工作腔及相关循环管道，设备材料采用避光、耐压和不易不产生杂质的不锈钢，高压细胞破壁适合于大规模生产，破碎效率高。 

◆破壁能力：高压设计，轻松上压；均质效率高，工艺稳定；稳定的破碎能力，更高的胞内物提取；纯机械破碎，无化学污染；可放大工业化生产工艺设备

◆控温效果：独特温控设计，内置和外置双向控温，确保均质过程及出料温度可控。

◆活性保障：循环的控温系统，蛋白活性不失活，细胞破碎后，活性保值高达99%                                                                 

◆无菌保障：金属结构连接，没有O型圈或垫片，无死角设计；在线排空结构设计；所有机型均可实现在线清洗（CIP）、循环清洗、拆装清洗、在位灭菌（SIP）