An overview of cell disruption methods for intracellular biomolecules recovery

Abstract

Bakterien, Hefen und Mikroalgen sind Quellen für Biomoleküle wie Enzyme, Lipide, Pigmente, organische Säuren und Proteine für die industrielle Anwendung. Diese Biomoleküle mit hoher Wertschöpfung werden häufig intrazellulär bioakkumuliert, und ihre Rückgewinnung umfasst mehrere nachgelagerte Prozesse, bei denen das wichtigste Stadium der Aufschluss der Zellwand ist. Die Wahl des Verfahrens beeinflusst die weiteren nachgeschalteten Schritte und damit dessen Komplexität und Kosten. In diesem Review wurden strenge und schonende Methoden zur Aufspaltung oder Permeabilisierung von Bakterien, Hefen und Mikroalgen auf der Grundlage ihres Prinzips, ihrer Anwendung und Machbarkeit diskutiert. Außerdem wurden neuere Studien zum mikrobiellen Zellaufschluss vorgestellt, um die Wahl der effektiveren Methode zu erleichtern. Einige Faktoren wie Zellwandzusammensetzung, Art des Biomoleküls, Reinheitsgrad, Skalierbarkeit und Energieeintrag müssen bei der Auswahl der am besten geeigneten Aufschlussmethode berücksichtigt werden. Die strengen Methoden wie Hochdruckhomogenisierung und Ultraschall bieten im Vergleich zu den sanften Methoden eine höhere Ausbeute, geringere Kosten und eine Skalierbarkeit. Um jedoch eine höhere Ausbeute zu erzielen, müssen sich weitere Studien auf die Optimierung der Betriebsparameter und auf die Kombination von strengen und schonenden Methoden konzentrieren.