細胞破碎技術(shù)是指利用外力破壞細胞膜和細胞壁，使細胞內(nèi)容物包括目的產(chǎn)物成分釋放出來的技術(shù)，是分離純化細胞內(nèi)合成的非分泌型生化物質(zhì)(產(chǎn)品)的基礎(chǔ)。結(jié)合重組DNA技術(shù)和組織培養(yǎng)技術(shù)上的重大進展，以前認為很難獲得的蛋白質(zhì)現(xiàn)在可以大規(guī)模生產(chǎn)。
微藻有細胞壁，但不同藻類成分不同，且同類細胞結(jié)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不同，因此其細胞壁的堅固程度不同，總體呈現(xiàn)遞增態(tài)勢。
微藻細胞破碎的方法主要分為化學法和機械法兩大類。具體如下：
（一）化學法
1.滲透沖擊破碎法
方法：滲透壓沖擊是較溫和的一種破碎方法，將細胞放在高滲透壓的溶液中(如一定濃度的甘油或蔗糖溶液)，由于滲透壓的作用，細胞內(nèi)水分便向外滲出，細胞發(fā)生收縮，當達到平衡后，將介質(zhì)快速稀釋，或?qū)⒓毎D(zhuǎn)入水或緩沖液中，由于滲透壓的突然變化，胞外的水迅速滲入胞內(nèi)，引起細胞快速膨脹而破裂。
2.反復(fù)凍融法
方法：將細胞放在低溫下冷凍(約-15℃)，然后在室溫中融化，反覆多次而達到破壁作用。由于冷凍，一方面能使細胞膜的疏水鍵結(jié)構(gòu)破裂，從而增加細胞的親水性能，另一方面胞內(nèi)水結(jié)晶，形成冰晶粒，引起細胞膨脹而破裂。對于細胞壁較脆弱的菌體，可采用此法。
3.酶溶破碎發(fā)法
>方法：利用各種水解酶，如溶菌酶、纖維素酶、蝸牛酶、半纖維素酶、脂酶等，將細胞壁分解，使細胞內(nèi)含物釋放出來。有些細菌對溶菌酶不敏感，加入少量巰基試劑或8摩爾尿素處理后，使之轉(zhuǎn)為對溶菌酶敏感而溶解。
特點：
a) 此法適用多種微生物
b) 具有作用條件溫和
c) 內(nèi)含物成分不易受到破壞
d) 細胞壁損壞的程度可以控制
存在的問題：
a) 易造成產(chǎn)物抑制作用
b) 溶酶價格高
c) 酶溶法通用性差
4.化學試劑法
方法：某些有機溶劑(如苯、甲苯)、抗生素、表面活性劑、金屬螯合劑、變性劑等化學藥品都可以改變細胞壁或膜的通透性從而使內(nèi)含物有選擇地滲透出來。SDS(十二烷基磺酸鈉)是典型的陰離子表面活性劑。
特點：提取核酸時，常用此法破碎細胞。
存在的問題：
a) 時間長，效率低
b) 化學試劑毒性較強，同時對產(chǎn)物也有毒害作用
通用性差：某種試劑只能作用于某些特定類型的微生物細胞。
（二）機械法
1.組織搗碎機
方法：將材料配成稀糊狀液，放置于筒內(nèi)約1/3體積，蓋緊筒蓋，將調(diào)速器先撥至最慢處，開動開關(guān)后，逐步加速至所需速度。
特點：一般用于動物組織、植物肉質(zhì)種子、柔嫩的葉芽等，轉(zhuǎn)速可高達10000rpm/M以上。由于旋轉(zhuǎn)刀片的機械切力很大,制備一些較大分子如核酸則很少使用。
2.勻漿器
方法：先將剪碎的組織置于管中，再套入研桿來回研磨，上下移動，即可將細胞研碎。勻漿器的研缽磨球和玻璃管內(nèi)壁之間間隙保持在十分之幾毫米距離。制作勻漿器的材料，除玻璃外，還可以用硬質(zhì)塑料、不銹鋼、人造熒光樹脂等。
特點：此法細胞破碎程度比高速組織搗碎機為高，適用于量少和動物臟器組織。
存在的問題：較易造成堵塞的團狀或絲狀真菌，較小的革蘭氏陽性菌以及有些亞細胞器，質(zhì)地堅硬，易損傷勻漿閥者，不適合用該法處理。
3.研磨
原理：將液氮預(yù)凍的樣本放入研缽內(nèi)研磨
特點：多用于堅硬植物材料，研磨時常加入少量石英砂，玻璃粉或其他研磨劑，以提高研磨效果。
4.超聲波
原理：用一定功率的超聲波處理細胞懸液，使細胞急劇震蕩破裂，超聲對細胞的作用主要有熱效應(yīng)，空化效應(yīng)和機械效應(yīng)。
特點：
a) 處理少量樣本，操作簡單，重復(fù)性較好，節(jié)省時間
b) 多用于微生物和組織細胞的破碎，如用大腸桿菌制備各種酶。
存在問題：
a) 超聲波產(chǎn)生的化學自由基團能使某些敏感性活性物質(zhì)變性失活。
b) 大容量裝置聲能傳遞，散熱均有困難，應(yīng)采取相應(yīng)降溫措施。
c) 對超聲波敏感和核酸應(yīng)慎用。
5.高壓勻漿
方法：利用超高壓能量使樣品通過狹縫瞬間釋放，在剪切效應(yīng)、空穴效應(yīng)、碰撞效應(yīng)的作用下，使細胞破碎。全過程在4~6℃低溫循環(huán)水浴中進行，保持原有物質(zhì)活性。
特點：可連續(xù)操作，適合于處理大量樣本，主要用于從微生物樣本中提取蛋白等胞內(nèi)產(chǎn)物。
6.振蕩珠擊破碎
方法：將等體積的小量組織樣品與高密度的ZircoBeads放入可密封的2ml螺旋蓋微量管中，再加入緩沖液與穩(wěn)定成份到1.5ml的體積，用6500RPM振蕩機高速上下振動8秒，休息8秒，再振動8秒即可。
特點：此方法是目前最快且一次可處理最多樣品的方法。一臺機器最多可以在一天處理2400支樣品。對小量且多樣的人很方便。