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低速离心适合处理哪些样品?

离心技术是实验室和工业生产中常见的固液分离手段,依据离心力大小可分为低速(通常≤4 000 ×g,对应转速约3 000–6 000 rpm)、中速、高速与超速离心。低速离心机以结构简单、操作方便、样品适应性强等优势,在初步澄清、粗分离和大容量样品处理方面发挥重要作用。本篇文章将从样品性质和实验目的出发,系统阐述低速离心最适合处理的各类样品,并结合典型转速、时间和转子选择提供实用建议。

一、血液与体液

  1. 全血和血球:采集的新鲜全血以2 000–3 000 rpm(约500–1 000 ×g)离心5–10 min,可将红细胞、白细胞与血浆分层,便于血细胞计数或血浆分析。

  2. 血清/血浆分离:弃去血球层后,再次以3 000 rpm离心2–5 min可去除残余血小板,获取澄清的血清或血浆,适用于生化指标检测、免疫分析等。

  3. 其他体液:如胸水、腹水、关节液,在1 500–2 500 rpm下离心10–15 min,可将细胞或大颗粒沉淀,实现上清中可溶性物质检测。

二、细胞培养上清与细胞碎片

  1. 贴壁或悬浮细胞上清:转速一般设定在1 500–2 000 rpm(约300–500 ×g),离心3–5 min,可有效去除细胞团块与死亡细胞碎片,收集干净的培养上清用于蛋白质、代谢物或病毒载量检测。

  2. 细胞培养过程采样:为防止对活细胞造成冲击,推荐低速软制动离心,并在室温或4 °C条件下完成,以保持上清活性成分稳定。

  3. 细胞复苏/收集:将冻存细胞复苏后,先以1 000 rpm离心2 min去除冷冻保护剂,再以1 500 rpm回收活细胞,既能保证细胞活性,又能有效去除干扰物。

三、组织匀浆与细胞核分离

  1. 组织匀浆预处理:取新鲜或冷冻组织研磨后,以1 000–1 500 rpm离心5 min可去除大块组织碎屑,获得含有细胞核和细胞器的上清。

  2. 细胞核初步分离:将预处理上清再以2 000 rpm离心10 min左右,即可将细胞核沉淀下来,用于后续免疫印迹或细胞核染色分析。

  3. 组织酶消化上清澄清:酶解后产生的胶状残渣也可通过1 200–1 600 rpm短时离心快速分离,提高下游纯化效率。

四、大型亚细胞组分与颗粒

  1. 线粒体和溶酶体富集:尽管最终分离需中速/高速离心,但低速预分离(约800–1 000 ×g)可去除细胞核及未破碎细胞,为后续差速离心奠定基础。

  2. 脂滴与脂肪颗粒:在1 000–1 500 rpm下轻离心5–10 min,脂滴因密度小多会聚集于上层,可实现简单分离。

  3. 大分子沉淀物:如蛋白质粗沉淀或胶原纤维,用低速离心能集中大颗粒,减少超速离心时的管道堵塞风险。

五、微生物与原生动物

  1. 酵母、藻类与真菌孢子:大多数菌体直径在2–10 μm,建议以2 000–3 000 rpm离心3–5 min收集沉淀,兼顾回收率和细胞活力。

  2. 细菌细胞:体积较小,但为避免细胞壁破损,可在3 000 rpm以下离心5–10 min,调节时间以确保回收效率。

  3. 原生动物与小型节肢动物:如草履虫、线虫等,因个体较大,1 000–1 500 rpm短时离心(2–3 min)即可分离,对保持形态结构更为友好。

六、环境样品与悬浮颗粒

  1. 水样悬浮固体:河流、湖泊或废水中的泥沙,常用1 000 rpm下长时间(10–20 min)离心,可富集颗粒物并使上清澄清,便于化学需氧量(COD)等分析。

  2. 土壤悬浮液:将土壤与缓冲液混匀后,1 200 rpm离心5 min可去除大块矿物,保留微粒颗粒分析颗粒大小分布。

  3. 气溶胶收集:空气采样后用液相捕捉气溶胶,低速离心能将捕集液中的颗粒沉积至管底,方便颗粒形态学观察。

七、食品与工业发酵液

  1. 发酵培养基澄清:啤酒、乳制品等发酵液中悬浮蛋白质和酵母,2 000–3 000 rpm离心5–10 min可去除大部分浑浊物,得到清澈上清进行后续过滤或包装。

  2. 果汁与植物提取液:果蔬研磨后,1 500 rpm离心2–5 min可去除果肉纤维与细小渣滓,提高口感和稳定性。

  3. 油–水分离:在化工或食品加工中,油水混合物以1 000 rpm离心多相界面清晰,便于上清油相或下层水相的回收。

八、转速与转子选择要点

  1. 相对离心力(RCF)匹配:根据样品大小与密度,选用300–1 500 ×g(对应1 000–3 000 rpm)范围,避免过高离心力造成颗粒破碎或过低导致沉降不足。

  2. 转子类型

    • 固定角度转子(F型)适合快速分离小体积样品;

    • 摆动转子(S型)便于分离密度梯度介质,如糖梯度分离操作;

    • 大容量转子则用于工业或环境样品中大体积处理。

  3. 管型与最大容积:微量管、离心瓶或专用离心袋应与转子槽型、最大转速及耐化学腐蚀性能匹配,防止实验过程泄漏或试管破裂。