內(nèi)容大綱
什么是離心濃縮？
影響離心濃縮效率的因素？
進(jìn)行離心濃縮的配置
常見蒸發(fā)濃縮技術(shù)與比較
其他常見濃縮技術(shù)
離心濃縮常見應(yīng)用

什么是離心濃縮？

離心濃縮是一種適合同時(shí)分離多個(gè)小體積樣品的純化、濃縮技術(shù)，一般使用離心濃縮機(jī)來實(shí)現(xiàn)。 離心濃縮的原理是利用真空度降低溶劑沸點(diǎn)，并以紅外線、蒸氣 加熱方式提高溶劑蒸發(fā)的速率; 其離心力可以使溶液向底部移動(dòng)、沸騰，降低突沸 （bumping） 發(fā)生。 搭配冷凝裝置收集其溶劑氣體，避免溶劑氣體散逸于空氣中，危害人員健康安全。
離心濃縮機(jī)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。 除了可以應(yīng)用在生技、醫(yī)療領(lǐng)域，如 DNA、RNA、蛋白質(zhì)、組織液的分離和純化; 也可以應(yīng)用于食品工業(yè)和環(huán)境檢測中，如農(nóng)藥、動(dòng)物用藥、毒素等化學(xué)物質(zhì)的純化及濃縮。

影響離心濃縮效率的因素？

離心濃縮的效率及結(jié)果受到多種關(guān)鍵因素的影響，以下就幾個(gè)主要因素說明：

1. 真空度：借由提高真空度（即降低壓力） 有效地降低溶劑沸點(diǎn)，有助于加速溶劑蒸發(fā)，同時(shí)減少蒸發(fā)過程中樣品損失的風(fēng)險(xiǎn)。
2. 溫度 ：適度地提高溫度，可以增加溶劑蒸發(fā)的速率。
   然而，對于熱敏性 （heat sensitive） 物質(zhì)而言，高溫會導(dǎo)致物質(zhì)降解、變性 ，因此溫度應(yīng)在不損害樣品的前提下進(jìn)行調(diào)整。
3. 離心力：離心力除了可加大液體表面積，也會使溶液向底部移動(dòng)，降低突沸發(fā)生，可有效避免樣品流失及交叉污染。
   同時(shí)，也能夠讓樣品完全沉淀在離心管底部，而不會殘留在管壁上，提高回收率。
4. 冷凝裝置 ：利用低溫有效地凝結(jié)并捕捉濃縮過程中產(chǎn)生的溶劑氣體，除了確保安全性、減少浪費(fèi)外，更可提高濃縮效率。
   除了上述因素外，不同的樣品特性也會影響濃縮效率，如樣品黏稠度、熱穩(wěn)定性等。 因此在作時(shí)，各參數(shù)需依處理的樣品特性進(jìn)行調(diào)整。

進(jìn)行離心濃縮的配置

 

離心濃縮的配置通常包含 （a） 離心濃縮機(jī)、（b） 真空設(shè)備、（c） 冷凝設(shè)備，三者共同作用可大幅提高濃縮效率，并可降低溶劑損失及潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

• （a） 離心濃縮機(jī)：為離心濃縮主要的儀器，可藉由更換轉(zhuǎn)子 （rotor） 容納不同體積的濃縮樣品，如 0.5 mL / 1.5 mL / 2.0 mL eppendorf 或 15 mL / 50 mL 離心管。 選購時(shí)，請注意所選機(jī)型是否有適配的轉(zhuǎn)子。
• （b） 真空設(shè)備：濃縮過程中，通常會使用有機(jī)溶劑，因此建議使用耐腐蝕真空泵以確保處理溶劑時(shí)的耐用性。 如果樣品對于壓力波動(dòng)敏感（壓力敏感物質(zhì)），也可以考慮加裝真空控制器減少壓力波動(dòng)、或是以自動(dòng)真空控制系統(tǒng)直接取代真空泵，有效提升真空控制的精準(zhǔn)度。
• （c） 冷凝設(shè)備：可以將溶劑氣體冷凝成液體，避免溶劑氣體進(jìn)入真空泵造成泵損壞、延長泵使用壽命; 也可避免溶劑氣體散逸至環(huán)境中對人員造成危害。

常見蒸發(fā)濃縮技術(shù)與比較

 

其它常見的蒸發(fā)濃縮技術(shù)，包括旋轉(zhuǎn)濃縮機(jī)、吹氮濃縮機(jī)，以及洛科*開發(fā)的ConVap真空振盪濃縮機(jī)。 各技術(shù)之特點(diǎn)如下表所示，詳情可參閱真空振盪濃縮。

濃縮機(jī)種類	真空振盪濃縮	減壓旋轉(zhuǎn)濃縮	吹氮濃縮	離心濃縮
適用樣品數(shù)	多管 （12 / 48）	1	多管	多管
可設(shè)定參數(shù)	真空度/溫度/ 轉(zhuǎn)速/時(shí)間	溫度/轉(zhuǎn)速	溫度/吹氮流速	溫度/轉(zhuǎn)速/時(shí)間
交叉污染風(fēng)險(xiǎn)	無	無	高	低
耗材	無	無	氮?dú)?/p>	無
可視性	可	可	可	不可
試管拿取	批次單一拿取	僅一樣品	批次單一拿取	單獨(dú)拿取
溶劑回收	是，室內(nèi)使用	是，排煙柜使用	否，排煙柜使用	是，室內(nèi)使用

其他常見濃縮技術(shù)

 

若提到蛋白質(zhì)、DNA、RNA 等生物分子的濃縮，另一種經(jīng)常使用的濃縮方法為濃縮離心管，又稱超濾離心管、離心過濾器 、純化柱。 此方法需搭配離心機(jī)進(jìn)行作。 其原理是以超濾（ultrafiltration， UF）的方式，用濾膜分離出目標(biāo)分子。 濃縮離心管通常用于生物學(xué)和分子生物學(xué)領(lǐng)域中小量樣品的純化、濃縮、滲濾、透析、去鹽、溶劑置換等應(yīng)用。 其作流程相對簡單，通常是將樣品置入濃縮離心管后，利用離心力使樣品通過濾膜，并藉由濾膜孔徑分離、濃縮目標(biāo)分子。

此外，因?yàn)樵硐嗤?，濃縮離心管也可做為使用切向流過濾系統(tǒng) （tangential flow filtration， TFF） 的前期測試。 更多TFF相關(guān)信息，請參閱切向流過濾。

 

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離心濃縮常見應(yīng)用

 

• 食品安全檢測，如動(dòng)物用藥、農(nóng)藥殘留、添加物等
• 醫(yī)院實(shí)驗(yàn)室，如血液、尿液代謝物的濃縮等
• 環(huán)境分析，如殘留農(nóng)藥、環(huán)境用藥、戴奧辛、環(huán)境有害物質(zhì)等
• 生技實(shí)驗(yàn)，如蛋白質(zhì)、DNA、RNA 的干燥、純化與濃縮等
• 成份萃取開發(fā)，如中草藥、化妝品、保養(yǎng)品、食品、保健品等
• 樣品濃縮與蒸發(fā)，如臨床、生物、化學(xué)、生技、制藥、醫(yī)檢等領(lǐng)域

 

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引用數(shù)據(jù) ：

• Evaporators – American Chemical Society
• Hot, Frozen, Sublimed and Blown: Biological Sample Storage Methods Summarized – Part One
• Merck, Amicon?Ultra-0.5 Centrifugal Filter Devices
• Types of Solvent Evaporators – An Overview