响应面法优化高压均质破碎重组汉逊酵母细胞的工艺条件

目的响应面法优化高压均质破碎重组汉逊酵母细胞的工艺条件。方法以均质压力(A)、均质次数(B)、均质酵母质量分数(C)3个因素为影响因素,酵母细胞破碎率(Y)为响应值,应用Design-Expert软件,根据Box-Behnken中心组合试验设计方案,用响应曲面法建立二阶数学模型,确定最佳破碎工艺参数,基于二次多项式回归模型建立设计空间,并进行规模化工艺验证。结果方差分析结果显示,模型P<0.01,且失拟值>0.05,表明模型与检测结果拟合较好。最终获得的操作空间为:均质压力1125~1200 bar,均质次数3~4次,均质酵母质量分数12%。3批重组汉逊酵母细胞发酵液中酵母细胞破碎率均达到65%以上,该值在响应值设计空间范围内。结论响应面法优化的高压均质破碎重组汉逊酵母细胞的工艺具有较好的稳健性和适应性。

两种AH100-ATS高压均质机在汉逊酵母细胞破碎中适用性的研究

目的 评价150型AH100-ATS高压均质机和40型AH100-ATS高压均质机在汉逊酵母细胞破碎中的适用性。方法 用2种AH100-ATS高压均质机分别重复破碎3组汉逊酵母,每组细胞破碎3次,光学显微镜下观察并比较2种高压均质机破碎汉逊酵母细胞前后的形态;SDS-PAGE电泳检测破碎后细胞中目的蛋白的释出;血球计数板计数且计算破碎后的细胞破碎率;Bradford法检测及计算蛋白释出度;计时破碎所需要的时间。结果 光学显微镜下,2种高压均质机破碎汉逊酵母细胞前后的细胞形态均可见明显差别;150型AH100-ATS高压均质机破碎汉逊酵母细胞后释出蛋白的粒径分布体积比高于40型AH100-ATS高压均质机,差异有统计学意义(P<0.05);SDS-PAGE电泳结果显示,150型AH100-ATS高压均质机破碎汉逊酵母后目的蛋白的灰度值高于40型AH100-ATS高压均质机,差异有统计学意义(P<0.05)。150型AH100-ATS高压均质机破碎汉逊酵母细胞3次后,细胞破碎率分别为24.16%、35.63%、48.67%,总细胞破碎率为65.70%;蛋白释出度分别为41.69%、38.29%、15.80%,破碎完成后总蛋白释出度为62.63%;平均使用时间分别为16.7、16.7、19.0 min,破碎完成后总时间为52.3 min。40型AH100-ATS高压均质机破碎破碎汉逊酵母细胞后细胞破碎率分别为16.10%、11.40%、28.78%,总细胞破碎率为58.41%;蛋白释出度分别为24.72%、21.04%、9.57%,破碎完成后总蛋白释出度为55.48%;平均使用时间分别为61.0、59.7、60.7 min,破碎完成后总时间为181.3 min。每次破碎的细胞破碎率、蛋白释出度、所需时间,以及总细胞破碎率、总蛋白释出度、总破碎时间,2种高压均质机差异均有统计学意义(P均<0.05)。结论 150型AH100-ATS破碎汉逊酵母的释出蛋白的粒径分布体积比、目的蛋白、细胞破碎率和蛋白释出度均高于40型AH100-ATS,150型AH100-ATS破碎所需的时间远少于40型AH100-ATS。150型AH100-ATS高压均质机可以用于中试大规模研究中汉逊酵母细胞的破碎,且较40型AH100B-ATS高压均质机破碎需要更短的时间,且具有更好的破碎效果。

两种汉逊酵母细胞高压匀浆破碎方式的比较

目的比较分步和循环2种高压匀浆破碎方式对汉逊酵母细胞的破碎效果,以期为今后汉逊酵母细胞工业化规模生产破碎方式的选择提供实验依据。方法采用分步和循环2种高压匀浆破碎方式对3批汉逊酵母细胞浓缩发酵液进行破碎,取破碎前后样品,置光学显微镜下观察细胞形态,检测宿主蛋白含量、细胞破碎率、蛋白释出度、释出蛋白粒径分布等指标,并进行比较。结果分步和循环破碎2种高压匀浆破碎方式破碎3批汉逊酵母细胞浓缩发酵液后,完整细胞数量减少,细胞碎片增多,但细胞形态未见明显差异;宿主蛋白含量(平均灰度值分别为115.259和109.125)、细胞破碎率(均值分别为60.29%和58.96%)、蛋白释出度(均值分别为39.55%和37.28%)、释出蛋白粒径分布(分步方式破碎后释出蛋白粒径平均分布在90.41和525.07 nm处,分别占样品蛋白含量的31.37%和68.63%;循环方式破碎后释出蛋白粒径平均分布在109.11和547.37 nm处,分别占样品蛋白含量的29.93%和70.07%)的差异均无统计学意义(F分别为1.054、1.159、4.245、8.875,t分别为1.0360、0.5041、0.6050、0.1397,P均<0.05)。结论循环和分步2种高压匀浆破碎方式对汉逊酵母细胞的破碎效果相当,但循环破碎方式更简便,且可避免污染风险,更适用于工业化规模生产汉逊酵母细胞的破碎。

面包酵母中谷胱甘肽抽提方法的研究

对从面包酵母中抽提还原型谷胱甘肽(GSH)的四种方法进行了研究。发现沸水浴抽提、微波辅助提取、超声波破碎和高压均质破碎方法均能有效地抽提胞内GSH。高压均质破碎法在最佳操作条件下GSH抽提量最高为3.975mg/g,抽提率达到99.87%;沸水浴抽提法GSH抽提量为3.830mg/g,抽提率为96.23%;超声波破碎法和微波辅助提取GSH抽提量分别为3.823mg/g和3.593mg/g,抽提率分别为96.12%和90.28%。高压均质破碎法是一种绿色加工过程,更适合于工业化应用。

蓝藻泥释放藻蛋白及藻渣应用于培养芽孢杆菌

本研究旨在将蓝藻泥中的蛋白释放,然后对藻渣进行资源化利用。采用高压均质机对不同的总固体含量(TS)的蓝藻泥溶液进行反复破碎处理,离心后获得富含蛋白的上清液与不溶于水的蓝藻渣。结果发现:不同TS蓝藻泥的蛋白质释放率为19.5%~23.5%,藻胆体浓度随着TS增加而增加。将分离得到的蓝藻渣与麸皮按照质量比55.5∶44.5混合后培养枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌,发酵72 h后培养物无腥臭味,粗蛋白含量提高,枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的活菌数可分别达到3.12×10^(10)和3.69×10^(10) CFU/g。本研究提供了一种综合利用蓝藻泥的方法,制成的菌制剂又可以回用于环境治理中。

基于质量源于设计(QbD)理念的葛根总黄酮-甘草酸纳米粉体的制备与质量评价

目的 基于质量源于设计(quality by design,Qb D)理念优化制备葛根总黄酮-甘草酸纳米粉体(Pueraria total flavonoids-glycyrrhizic acid nanopowder,PG-NP),并对其进行质量评价。方法 采用超声破碎-高压均质法制备PG-NP混悬液。以PG-NP混悬液的粒径、多分散指数(polydispersity index,PDI)和ζ电位作为关键质量属性,应用鱼骨图筛选风险因素。采用Plackett-Burman设计试验筛选关键工艺参数(critical process parameters,CCPs),在此基础上结合Box-Behnken设计优化PG-NP混悬液的处方配比,应用单因素试验确定PG-NP中冻干保护剂含量。对优化后的PG-NP进行扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射仪(X ray diffraction,XRD)、差示量热扫描仪(differential scanning calorimetry,DSC)表征,并考察PG-NP中葛根素体外溶出性能。结果 PG-NP的最优制备工艺和处方配比:药辅比为17.5∶1、甘草酸用量为0.13%、搅拌转速为470 r/min、均质压力为128.3 MPa、甘露醇用量为5%。优化后PG-NP粒径为(228.00±7.80)nm,PDI为0.29±0.05,ζ电位为(-23.10±0.93)m V。PG-NP为具有针棒状晶型的淡黄色粉末,且其体外溶出性能较原料药有明显提高。结论 采用QbD理念优化的PG-NP制备工艺简单易行,处方设计合理,质量可控,可有效改善难溶性成分的溶出。