Методы разрушения клеточной оболочки дрожжей и выделения липидов
Так как на дрожжах главным образом жиры накапливаются в виде жировых включений в клетке, то соответственно нужно было подобрать подходящую методику для выделения целевого продукта.
Чтобы выделить целевой продукт в нашем случае надо разрушить клеточную оболочку микроорганизма. Под разрушением (дезинтеграция) микробных клеток можно понимать процесс необратимый нарушение анатомической целостности клеток. С практической точки зрения необходимым и достаточным является разрыв клеточной оболочки, который может быть вызван различными факторами повреждения — физическими, механическими, химическими, энзиматическими, биологическими. К тому же дезинтеграция является предшественником фракционированию и очистке субклеточных компонентов и в большой степени зависит от этого качество конечного препарата.
Ультразвуковая дезинтеграция – метод разрушения клеточной оболочки дрожжей
Можно использовать ультразвуковую дезинтеграцию, как основной метод разрушения клеточной оболочки. Разрушение клеточных структур (лизис) с помощью ультразвука применяется для экстрагирования внутриклеточных соединений или для инактивациы микроорганизмов.
В микробиологии ультразвук всего связан с разрушением клеток (лизисом) или расщеплением. Ультразвуковые волны, проходя через жидкость, образуют в ней циклы переменного (низкого-высокого) давления. В ходе цикла низкого давления ультразвуковые волны высокой интенсивности создают в жидкости небольшие вакуумные пузырьки или пустоты. Когда пузырьки достигают объема, при котором они уже не могут поглощать энергию, они резко разрушаются во время цикла высокого давления. Это явление называется кавитацией. В местах взрывов данных вакуумных пузырьков наблюдается резкое повышение температуры (до 5000 K) и давления (до 2000 атм). Взрывы кавитационных пузырьков также вызывают образование струй жидкости скоростью до 150 м / сек. В результате силы сдвига механически разрывают оболочку клеток и способствуют выходу клеточного материала. В зависимости от параметров ультразвук может оказывать деструктивное или конструктивное действие на клетки.
При интенсивной ультразвуковом действии ферменты и белки могут высвобождаться из клеток или субклеточных органелл в результате разрушения клеточной структуры. При этом вещество, которое необходимо растворить в жидкости находится в нерастворимом состоянии. Чтобы экстрагировать его, необходимо раскрыть мембрану клетки. Разрушение структуры клетки является тонким процессом, это связано с тем, что клеточные стенки способны выдерживать высокое осмотическое давление изнутри. Необходимо четко контролировать данный процесс, поскольку существует возможность освобождения всех внутриклеточных продуктов, в частности клеточных отходов, нуклеиновых кислот и продуктов денатурации. Ультразвуковая обработка служит тонким инструментом разрушения структуры клеток. Механическое воздействие ультразвука обеспечивает более быстрое и полное проникновение растворителя во внутриклеточные вещества и улучшение массообмена. Ультразвук позволяет достичь большего проникновения растворителя в растительные ткани и улучшить массообмен. Ультразвуковые волны вызывают кавитацию в жидкости, разрушают стенки клеток и способствуют выделению компонентов клеточного матрикса.
Ультразвук может вызвать как уменьшение проницаемости мембраны клетки для ионов, так и значительно снизить избирательность клеточных мембран. Механическое действие ультразвука способствует проникновению растворителей в ткань. Разрушая клеточные стенки, ультразвук облегчает поступление веществ из клеток в растворитель. Дробление частиц с помощью ультразвуковой кавитации увеличивает площадь соприкосновения между веществами в жидкой и в твердой форме.
Автор статьи: Дохторук Андрей, ст. каф. Микробиология и вирусология, Днепропетровского национального университета им. Олеся Гончара