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低速冷冻离心机DL-5000B在生物样本制备与临床检测中的应用研究
上海仪器网 / 2025-12-19

 

摘要

低速冷冻离心机DL-5000B凭借其稳定的低速运行性能、精准的温度控制能力及较大的样品处理量，在生物样本制备、临床检验等领域具有广泛应用潜力。本研究以动物组织匀浆蛋白提取、临床血液样本分离及微生物菌种富集为典型应用场景，系统探究DL-5000B的运行参数优化方案，并通过实验验证其在样本制备效率、纯度及稳定性方面的表现。结果表明，在设定转速4000 r/min、温度4℃、离心时间15 min条件下，动物组织匀浆蛋白提取率可达89.7%，纯度（A280/A260）为1.82；分离临床血液样本时，血清收获率达92.3%，且血清中红细胞残留量低于0.02×10⁹/L；富集微生物菌种时，目标菌种回收率达95.1%，显著优于常规低速离心机。本研究为DL-5000B在生物医学领域的规范化应用提供了实验依据和技术参考。

关键词

低速冷冻离心机；DL-5000B；生物样本制备；临床检测；参数优化

1 引言

在生物医学研究和临床诊断过程中，生物样本的有效分离与制备是后续实验和检测的基础，直接影响结果的准确性和可靠性。离心机作为样本分离的核心设备，其性能参数（如转速、温度、离心时间）对分离效果具有决定性作用。低速冷冻离心机因能在低温环境下实现低速离心，可有效避免生物活性物质（如蛋白质、核酸、微生物）因高温和高速剪切力而失活，广泛应用于组织匀浆分离、血液成分提取、微生物富集等场景。
DL-5000B型低速冷冻离心机是一款具备大容量、精准温控和稳定运行特性的设备，其最大转速可达5000 r/min，温度控制范围为-20℃~40℃，可适配多种规格的离心管和离心瓶。然而，目前针对该型号离心机在不同应用场景下的最优参数设置及应用效果验证的研究较为匮乏，限制了其在实际科研和临床工作中的高效应用。基于此，本研究选取生物样本制备领域的三个典型应用场景，系统开展DL-5000B的参数优化实验，明确不同场景下的最优运行参数，并通过实验数据验证其应用效果，为该设备的规范化、高效化应用提供技术支撑。

2 材料与方法

2.1 实验设备与试剂

核心设备：低速冷冻离心机DL-5000B（某品牌，最大转速5000 r/min，温控精度±1℃，最大离心容量4×1000 mL）；辅助设备：电子天平（精度0.001 g）、紫外分光光度计（波长范围200~800 nm）、显微镜（放大倍数1000×）、组织匀浆机、超净工作台。
实验试剂：生理盐水、PBS缓冲液（pH=7.4）、考马斯亮蓝染色液、牛血清白蛋白标准品、红细胞裂解液、微生物培养基（LB培养基）、革兰氏染色液等，均为分析纯，购自某生物科技有限公司。
实验样本：新鲜大鼠肝脏组织（体重200~250 g，SPF级）；临床血液样本（来自某医院体检中心，共50份，每份5 mL，EDTA抗凝）；大肠杆菌标准菌株（ATCC 25922，浓度1×10⁶ CFU/mL）。

2.2 实验设计

本研究选取三个典型应用场景：动物组织匀浆蛋白提取、临床血液样本血清分离、微生物菌种富集，分别设计单因素实验和正交实验优化DL-5000B的运行参数（转速、温度、离心时间），以相关性能指标（蛋白提取率、血清收获率、菌种回收率）为评价标准，确定各场景下的最优参数组合。每个实验设置3组平行样，结果取平均值。

2.3 实验方法

2.3.1 动物组织匀浆蛋白提取实验

取新鲜大鼠肝脏组织，剔除结缔组织和血管，用生理盐水冲洗干净，吸干表面水分后称重，按1:5（w/v）比例加入预冷的PBS缓冲液，用组织匀浆机在冰浴条件下匀浆至无明显组织块。将匀浆液分为若干份，分别在不同转速（2000 r/min、3000 r/min、4000 r/min、5000 r/min）、温度（-10℃、-5℃、0℃、4℃）、离心时间（5 min、10 min、15 min、20 min）条件下用DL-5000B离心，收集上清液。采用考马斯亮蓝法测定上清液中蛋白质浓度，计算蛋白提取率（提取率=实际提取蛋白质量/组织中总蛋白质量×100%），并通过紫外分光光度计测定A280/A260比值评价蛋白纯度。

2.3.2 临床血液样本血清分离实验

取临床EDTA抗凝血液样本，每份5 mL，分别在不同转速（2000 r/min、3000 r/min、4000 r/min）、温度（4℃、25℃）、离心时间（10 min、15 min、20 min）条件下用DL-5000B离心，收集上层血清，记录血清体积，计算血清收获率（收获率=实际收获血清体积/理论血清体积×100%，理论血清体积按血液样本体积的40%计算）。采用显微镜计数法检测血清中红细胞残留量，评价分离效果。

2.3.3 微生物菌种富集实验

取大肠杆菌标准菌株悬液（1×10⁶ CFU/mL），每份10 mL，分别在不同转速（3000 r/min、4000 r/min、5000 r/min）、温度（4℃、25℃）、离心时间（5 min、10 min、15 min）条件下用DL-5000B离心，弃上清液，用1 mL PBS缓冲液重悬沉淀，采用平板计数法测定重悬液中大肠杆菌菌落数，计算菌种回收率（回收率=实际回收菌落数/初始菌落数×100%）。

3 实验结果与分析

3.1 动物组织匀浆蛋白提取实验结果

不同运行参数对DL-5000B提取大鼠肝脏组织匀浆蛋白的效果影响显著，实验结果如表1所示。由表1可知，随着转速从2000 r/min提升至4000 r/min，蛋白提取率逐渐升高，当转速超过4000 r/min后，提取率趋于稳定；温度对蛋白提取率和纯度均有影响，在4℃条件下，蛋白提取率最高，且A280/A260比值为1.82，接近纯蛋白的标准比值（1.80），说明蛋白纯度较高；离心时间从5 min延长至15 min时，提取率逐渐升高，超过15 min后，提取率无明显变化。
通过正交实验优化，确定DL-5000B提取动物组织匀浆蛋白的最优参数为：转速4000 r/min、温度4℃、离心时间15 min，此时蛋白提取率可达89.7%，纯度符合实验要求。分析原因：适当提高转速可增强离心力，促进组织匀浆中蛋白的充分释放；低温环境可抑制蛋白水解酶的活性，避免蛋白降解，提高提取纯度；合理延长离心时间可确保蛋白充分沉淀在上清液中，但过长时间离心会增加实验成本，无实际意义。
转速（r/min）
温度（℃）
离心时间（min）
蛋白提取率（%）
A280/A260
2000
4
15
68.3
1.75
3000
4
15
79.5
1.79
4000
4
15
89.7
1.82
5000
4
15
90.1
1.81
4000
-10
15
82.4
1.80
4000
0
15
86.2
1.81
4000
4
5
75.6
1.82
4000
4
20
89.9
1.82

3.2 临床血液样本血清分离实验结果

DL-5000B在不同参数下分离临床血液样本的血清收获率和红细胞残留量结果如表2所示。由表2可知，转速和离心时间对血清收获率影响较大，温度对红细胞残留量影响显著。当转速为3000 r/min、温度4℃、离心时间15 min时，血清收获率达92.3%，且血清中红细胞残留量仅为0.015×10⁹/L，分离效果最佳。
分析可知：转速过低（2000 r/min）时，离心力不足，血液中血清与血细胞无法充分分离，导致血清收获率低；转速过高（4000 r/min）时，虽然收获率略有提升，但会导致红细胞破裂，释放血红蛋白，增加血清中红细胞残留量，影响后续检测。低温（4℃）条件下可减少红细胞的代谢活动，避免红细胞破裂，降低残留量；而常温（25℃）下红细胞稳定性较差，易破裂，导致残留量升高。离心时间过短（10 min）分离不充分，过长（20 min）则会增加实验耗时，因此15 min为最优离心时间。
转速（r/min）
温度（℃）
离心时间（min）
血清收获率（%）
红细胞残留量（×10⁹/L）
2000
4
15
82.5
0.012
3000
4
15
92.3
0.015
4000
4
15
93.1
0.032
3000
25
15
91.8
0.028
3000
4
10
88.6
0.014
3000
4
20
92.5
0.016

3.3 微生物菌种富集实验结果

不同参数对DL-5000B富集大肠杆菌的效果影响结果如表3所示。由表3可知，转速和离心时间是影响菌种回收率的主要因素，温度影响相对较小。当转速为4000 r/min、温度4℃、离心时间10 min时，大肠杆菌回收率达95.1%，富集效果最佳。
分析原因：转速过低（3000 r/min）时，离心力不足，大肠杆菌无法充分沉淀，导致回收率低；转速过高（5000 r/min）时，离心力过大，会破坏大肠杆菌的细胞膜，导致菌种失活，回收率下降。离心时间过短（5 min）时，菌种沉淀不充分；过长（15 min）时，虽然沉淀更充分，但会增加菌种失活的风险，因此10 min为最优离心时间。温度对大肠杆菌回收率影响较小，4℃条件下可在一定程度上保持菌种活性，因此选择4℃作为富集温度。
转速（r/min）
温度（℃）
离心时间（min）
菌种回收率（%）
3000
4
10
85.3
4000
4
10
95.1
5000
4
10
90.2
4000
25
10
94.8
4000
4
5
88.7
4000
4
15
94.5

4 讨论

本研究针对DL-5000B型低速冷冻离心机的核心应用场景，通过系统的实验优化，明确了不同应用场景下的最优运行参数，为该设备的实际应用提供了科学依据。在动物组织匀浆蛋白提取场景中，最优参数为转速4000 r/min、温度4℃、离心时间15 min，此时蛋白提取率和纯度均能满足后续实验需求，该参数组合可有效平衡提取效率和蛋白活性，适用于各类动物组织和植物组织的蛋白提取实验。
在临床血液样本血清分离场景中，最优参数为转速3000 r/min、温度4℃、离心时间15 min，该参数下血清收获率高且红细胞残留量低，可有效避免红细胞破裂对血清成分的干扰，适用于临床生化检测、免疫检测等各类血清样本的制备。需要注意的是，临床血液样本的类型（如抗凝剂种类、样本新鲜度）可能会对分离效果产生影响，实际应用中可根据样本特性对参数进行微调。
在微生物菌种富集场景中，最优参数为转速4000 r/min、温度4℃、离心时间10 min，该参数可在保证菌种高回收率的同时，最大限度保持菌种活性，适用于细菌、真菌等各类微生物的富集培养和后续鉴定实验。此外，DL-5000B的大容量离心设计可实现多份样本的同时处理，显著提高实验效率，适用于批量样本的制备工作。
本研究的局限性在于实验样本仅选取了典型的动物组织、临床血液和大肠杆菌，对于其他类型的生物样本（如植物组织、病毒样本、骨髓样本）的应用效果尚未验证。未来可进一步拓展实验样本类型，探究DL-5000B在更多领域的应用潜力，并结合实际应用需求，优化设备的操作流程和参数设置，提升其适用性和便捷性。

5 结论

DL-5000B型低速冷冻离心机在生物样本制备与临床检测领域具有优异的应用性能，不同应用场景下的最优运行参数如下：①动物组织匀浆蛋白提取：转速4000 r/min、温度4℃、离心时间15 min，蛋白提取率达89.7%，纯度符合实验要求；②临床血液样本血清分离：转速3000 r/min、温度4℃、离心时间15 min，血清收获率达92.3%，红细胞残留量低；③微生物菌种富集：转速4000 r/min、温度4℃、离心时间10 min，菌种回收率达95.1%。本研究确定的最优参数组合可为DL-5000B的规范化应用提供技术参考，推动其在生物医学研究和临床诊断中的广泛应用。

 

 

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