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上海安亭TDL-5D低速大容量多管离心机在环境水体微生物检测中的应用研究
上海仪器网 / 2025-12-25

 

一、引言

1.1 研究背景

环境水体中的微生物（如细菌、真菌、原生动物等）是反映水体生态质量和污染状况的重要指标，其含量检测对水污染防治、饮用水安全保障及生态环境评估具有关键意义。在水体微生物检测流程中，微生物富集分离是核心前置步骤，直接影响后续检测结果的准确性和可靠性。低速大容量多管离心机凭借其大容量处理、稳定的转速控制及温和的分离效果，成为水体微生物富集分离的关键设备，可实现批量样品的高效处理，满足环境监测中大规模水体普查的需求。
上海安亭TDL-5D低速大容量多管离心机作为国产主流机型，具备最大5000r/min的转速范围、500ml×4的大容量转子配置及稳定的运行性能，适用于批量水样的微生物富集处理。本研究以该机型为核心，构建环境水体微生物检测中的富集分离应用方案，通过实验验证其在不同类型水体微生物富集中的效果，明确最优运行参数，为环境监测机构、水质检测实验室提供标准化的应用参考。

1.2 研究目的与意义

本研究的核心目的：一是明确上海安亭TDL-5D低速大容量多管离心机在不同环境水体（地表水、饮用水源地、工业废水）微生物富集中的最优运行参数（转速、离心时间）；二是验证该机型在批量样品处理中的稳定性和重复性；三是评估该机型富集效果对后续微生物检测结果的影响。
本研究的意义：通过系统实验构建针对性的应用方案，充分发挥TDL-5D机型大容量、高效率的优势，解决传统微生物富集方法效率低、批量处理能力差的痛点；为环境水体微生物检测提供标准化的前置处理流程，提升检测工作的效率和精准度；丰富国产低速离心机在环境监测领域的应用案例，为同类设备的应用提供借鉴。

二、应用方案详情

2.1 实验仪器与试剂

核心仪器：上海安亭TDL-5D低速大容量多管离心机（转速范围：0-5000r/min，转速精度：±50r/min，最大相对离心力：4400×g，转子配置：500ml×4角转子、100ml×12角转子）；生物安全柜（BSC-1300IIA2）；显微镜（CX41， Olympus）；菌落计数器（HH-6）；电子天平（精度0.001g）。
实验试剂：营养琼脂培养基（分析纯）；生理盐水（0.85% NaCl溶液，灭菌处理）；无菌PBS缓冲液（pH=7.2）；革兰氏染色液；无菌采样瓶（500ml、100ml）。

2.2 实验对象

选取3种典型环境水体作为实验对象，分别为：① 地表水：某城市河流表层水（浊度15-20 NTU，pH 7.2-7.5）；② 饮用水源地：某水库表层水（浊度2-5 NTU，pH 7.0-7.3）；③ 工业废水：某化工园区废水排放口出水（浊度30-40 NTU，pH 6.0-6.5，含少量有机物）。每种水体采集12个平行样品，每个样品500ml，采样后立即密封，4℃冷藏运输，6h内完成实验处理。

2.3 实验设计（基于TDL-5D离心机的富集流程）

2.3.1 实验分组

针对每种水体样品，设置4个转速梯度（3000r/min、4000r/min、4500r/min、5000r/min）和3个离心时间梯度（10min、15min、20min），每个实验条件设置3个平行样品，以未离心处理的样品作为空白对照。

2.3.2 富集操作流程

① 样品预处理：将采集的水样充分摇匀，取500ml水样注入无菌离心管中，置于上海安亭TDL-5D低速大容量多管离心机的500ml×4角转子中；② 离心参数设置：根据实验分组设定转速和离心时间，启动离心机，待运行完成后自然停机（避免强制停机导致沉淀再悬浮）；③ 沉淀收集：小心取出离心管，缓慢倒出上清液，保留底部2ml沉淀液，加入3ml无菌PBS缓冲液，轻轻吹打混匀，获得微生物富集液；④ 后续检测：将富集液进行梯度稀释，取0.1ml稀释液涂布于营养琼脂培养基上，37℃恒温培养24h后，采用菌落计数器统计菌落数（CFU/ml），同时对富集后的微生物进行革兰氏染色，显微镜下观察微生物形态完整性。

2.3.3 评价指标

以微生物富集效率（富集后菌落数与空白对照菌落数的比值）、微生物形态完整性（显微镜下完整微生物占比）及实验重复性（相对标准偏差RSD）作为评价指标，筛选TDL-5D离心机的最优运行参数。

三、实验结果与分析

3.1 不同离心参数对地表水微生物富集的影响

上海安亭TDL-5D低速大容量多管离心机在不同参数下对地表水微生物的富集结果如表1所示。由表1可知，随着转速升高和离心时间延长，微生物富集效率呈现先上升后趋于稳定的趋势。当转速为4500r/min、离心时间为15min时，富集效率达到最大值92.6%，此时微生物形态完整性为95.3%，RSD为2.1%；当转速提升至5000r/min时，富集效率无显著提升（93.1%），但微生物形态完整性下降至88.7%（部分细菌细胞膜破裂）；当离心时间延长至20min时，富集效率仅提升1.2%，但会增加实验耗时和能耗。因此，地表水微生物富集的最优参数为4500r/min、15min。
转速（r/min）
离心时间（min）
富集效率（%）
微生物形态完整性（%）
RSD（%）
3000
10
65.3±1.8
96.5±0.9
2.7
15
72.8±2.1
96.2±1.1
2.9
20
73.5±1.9
95.8±0.8
2.6
4000
10
81.2±2.3
95.9±1.0
2.8
15
88.5±1.7
95.6±0.7
1.9
20
89.3±2.0
95.1±0.9
2.2
4500
10
89.7±1.6
95.7±0.8
1.8
15
92.6±1.5
95.3±0.6
2.1
20
92.8±1.8
94.5±0.7
1.9
5000
10
90.5±2.2
92.1±1.2
2.4
15
93.1±1.7
88.7±1.5
1.8
20
93.3±1.9
86.3±1.8
2.0

3.2 不同离心参数对饮用水源地水体微生物富集的影响

饮用水源地水体微生物含量较低，对富集效率和微生物完整性要求更高。实验结果显示，当上海安亭TDL-5D离心机转速为4000r/min、离心时间为15min时，富集效率达到85.2%，微生物形态完整性为96.8%，RSD为1.7%（表2）。相较于地表水，饮用水源地水体的最优转速略低，这是因为饮用水中微生物浓度低，过高转速易导致少量微生物破裂，影响检测准确性。
转速（r/min）
离心时间（min）
富集效率（%）
微生物形态完整性（%）
RSD（%）
3000
10
58.3±2.1
97.2±0.6
3.6
15
67.5±1.9
97.0±0.8
2.8
20
68.2±2.2
96.7±0.7
3.2
4000
10
78.6±1.8
96.9±0.5
2.3
15
85.2±1.5
96.8±0.6
1.7
20
85.8±1.7
96.2±0.8
2.0
4500
10
86.1±1.9
95.3±0.9
2.2
15
87.3±1.6
94.1±1.1
1.8
20
87.5±2.0
93.5±1.2
2.3
5000
10
87.8±2.1
91.5±1.4
2.4
15
88.2±1.8
89.3±1.6
2.0
20
88.5±2.2
87.6±1.8
2.5

3.3 不同离心参数对工业废水微生物富集的影响

工业废水成分复杂、浊度高，对离心机的分离能力要求更高。实验结果表明，上海安亭TDL-5D离心机在转速5000r/min、离心时间20min时，对工业废水微生物的富集效率达到94.3%，RSD为2.3%，且微生物形态完整性维持在89.2%（表3）。该参数下，可有效克服工业废水中悬浮颗粒物的干扰，实现微生物的高效富集，满足工业废水微生物检测的需求。
转速（r/min）
离心时间（min）
富集效率（%）
微生物形态完整性（%）
RSD（%）
3000
10
52.6±2.3
94.5±1.0
4.4
15
63.8±2.1
94.2±0.9
3.3
20
64.5±2.4
93.8±1.1
3.7
4000
10
75.3±2.0
92.6±1.2
2.7
15
82.6±1.8
91.3±1.3
2.2
20
83.2±2.1
90.8±1.1
2.5
4500
10
86.5±1.7
90.5±1.2
2.0
15
91.2±1.6
89.8±1.4
1.8
20
91.8±1.9
89.5±1.3
2.1
5000
10
88.7±2.2
89.6±1.5
2.5
15
93.5±1.8
89.4±1.4
1.9
20
94.3±2.0
89.2±1.6
2.3

3.4 TDL-5D离心机批量处理稳定性验证

选取上述最优参数对每种水体的12个平行样品进行批量富集处理，验证上海安亭TDL-5D低速大容量多管离心机的批量处理稳定性。结果显示，地表水（4500r/min、15min）、饮用水源地（4000r/min、15min）、工业废水（5000r/min、20min）的富集效率RSD分别为2.1%、1.7%、2.3%，均小于3%，表明该机型具备良好的批量处理稳定性，可满足环境监测中大规模水样的同步处理需求。

四、应用流程规范

4.1 前期准备

① 仪器检查：启动上海安亭TDL-5D低速大容量多管离心机，检查转子转动是否平稳、显示屏是否正常、制冷系统（若有）是否运行良好；根据样品量选择合适的转子（500ml×4或100ml×12），确保转子安装牢固。② 样品准备：将采集的水样充分摇匀，去除明显悬浮杂质，注入无菌离心管中，确保各离心管样品体积一致（误差≤5ml），避免离心时失衡。③ 耗材准备：准备无菌离心管、PBS缓冲液、移液枪等，所有耗材均需灭菌处理。

4.2 参数设置与操作

① 根据水体类型设置最优参数：地表水选择4500r/min、15min；饮用水源地选择4000r/min、15min；工业废水选择5000r/min、20min。② 将装有样品的离心管对称放入转子中，盖紧离心机盖子，设置参数后启动运行，待离心机自然停机后再打开盖子。③ 离心完成后，缓慢取出离心管，避免剧烈晃动，防止沉淀再悬浮。

4.3 后期处理与仪器维护

① 沉淀收集：倒出上清液，保留底部沉淀液，加入PBS缓冲液混匀获得富集液，用于后续检测。② 仪器清洁：用干净的抹布擦拭离心机内部和转子，若有样品残留，用75%乙醇溶液消毒；将转子取出，晾干后妥善存放。③ 定期维护：建议每月对TDL-5D离心机进行一次全面维护，检查转子磨损情况、转速准确性及润滑系统，确保仪器长期稳定运行。

五、结论与展望

5.1 结论

本研究构建了上海安亭TDL-5D低速大容量多管离心机在环境水体微生物检测中的应用方案，通过实验明确了不同水体微生物富集的最优参数：地表水为4500r/min、15min，饮用水源地为4000r/min、15min，工业废水为5000r/min、20min。在最优参数下，该机型的微生物富集效率均超过85%，相对标准偏差小于3%，且能较好地保持微生物形态完整性，满足环境水体微生物检测的前置处理要求。同时，该机型具备大容量、批量处理稳定的优势，可显著提升环境监测工作的效率。

5.2 展望

未来，可进一步拓展上海安亭TDL-5D低速大容量多管离心机的应用场景，如污水厂活性污泥微生物分离、土壤微生物提取等领域；结合不同检测需求，优化转子类型和离心参数，提升设备的适配性；此外，可探索该机型与自动化检测设备的联动，构建一体化的环境微生物检测流程，进一步提升检测工作的智能化水平。

 

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