低溫款真空離心濃縮儀濃縮益生菌實驗

一、實驗背景與核心目的

益生菌作為對宿主健康有益的活性微生物，其應用效果與菌體密度、活性保持密切相關。傳統益生菌濃縮方法（如常規離心、過濾濃縮）存在濃縮效率低、菌體活性易受溫度或機械力破壞、濃縮后菌體密度不足等問題，限制了益生菌產品的研發與生產。

低溫真空離心濃縮技術融合了低溫保護、真空降沸、離心防暴沸三大優勢：在 4℃低溫環境下可大限度保留益生菌活性，真空條件降低溶劑（水）沸點實現快速蒸發，1500rpm 離心力有效避免樣品暴沸導致的菌體流失，三者協同作用能高效濃縮菌懸液、提升菌體密度。本次實驗采用凈信低溫真空離心濃縮儀，以模擬益生菌發酵液的菌懸液為處理對象，核心目的包括：① 評估低溫真空離心濃縮技術用于益生菌預濃縮的可行性；② 驗證該技術在濃縮過程中對益生菌活性的保護效果；③ 觀察濃縮產物的形態、均一性，為益生菌規模化濃縮工藝提供技術參考與新思路。

二、實驗材料與設備

（一）實驗材料

酵母粉（用于模擬益生菌發酵液中的菌體成分，提供微生物載體）；

PBS 緩沖液（pH 7.2-7.4，用于制備菌懸液，維持體系滲透壓穩定，保護菌體形態）；

無菌超純水（用于儀器清潔，避免污染）。

（二）實驗設備

凈信低溫真空離心濃縮儀（核心處理設備，具備低溫控溫、真空調控、離心轉速精準設定功能）；

手持勻漿儀（用于菌懸液制備，確保菌體均勻分散）；

50ml 無菌離心管（用于樣品裝載與儲存）；

電子天平（精度 0.01g，用于酵母粉稱量）；

移液管（100ml、5ml 規格，用于溶液量取與樣品分裝）；

油泵（配套濃縮儀，提供真空環境）；

冷阱（用于冷凝溶劑，維持真空系統穩定性，控溫可達 - 70℃）；

生物安全柜（用于樣品制備，保證無菌環境）。

三、實驗工藝參數與操作步驟

（一）核心工藝參數

參數類型

設定值

備注

樣品初始量

5ml / 管（共 2 管）

采用平行樣設計，保證實驗重復性

離心轉速

1500rpm

溫和離心力，避免菌體機械損傷

濃縮溫度

4℃

低溫環境保護益生菌活性，避免熱失活

濃縮時間

4h

確保溶劑充分蒸發，達到干粉狀態

冷阱溫度

-70℃

快速冷凝蒸發的溶劑，維持系統高真空度

（二）詳細操作步驟

菌懸液制備：在生物安全柜中，用電子天平準確稱量 5g 酵母粉，緩慢加入 100ml 無菌 PBS 緩沖液中；啟動手持勻漿儀，將混合液充分混勻，確保酵母粉（模擬益生菌）均勻分散，無明顯結塊，制備成均一的菌懸液。

樣品分裝：使用 5ml 移液管，將制備好的菌懸液分別裝入兩個無菌 50ml 離心管中，每管分裝 5ml，做好標記（樣品 1、樣品 2），作為平行實驗樣品。

儀器調試與預處理：① 打開低溫真空離心濃縮儀，檢查儀器密封性、制冷系統及離心模塊是否正常；② 開啟油泵與冷阱，設定冷阱制冷溫度為 - 70℃，等待冷阱溫度穩定（波動≤±2℃）；③ 將兩個裝有樣品的離心管對稱放入濃縮儀轉子中，確保轉子平衡，避免離心過程中出現振動。

參數設定與啟動：在濃縮儀操作界面設定參數：離心轉速 1500rpm、濃縮溫度 4℃、濃縮時間 4h，確認參數無誤后，點擊 “啟動” 按鈕，儀器開始運行（離心、制冷、真空系統同步工作）。

過程監控與結束操作：濃縮過程中，實時觀察儀器運行狀態（真空度、溫度、轉速是否穩定），記錄無異常；4h 后儀器自動停機，關閉油泵與冷阱，待系統真空度恢復至常壓后，打開儀器艙門，取出樣品離心管，密封標記。

四、實驗結果與分析

（一）濃縮產物形態與均一性

觀測指標

實驗結果

產物形態

兩管樣品均濃縮為干粉狀，無殘留液體，粉末疏松細膩

均一性

兩個平行樣品的干粉顏色、疏松度一致，無局部結塊或不均勻現象，濃縮均一性良好

菌體回收率

濃縮后干粉質量穩定，無明顯菌體流失（通過視覺觀察與重量對比驗證）

（二）活性保護效果分析

本次實驗采用酵母粉模擬益生菌，其耐受性與益生菌具有相似性。實驗中濃縮溫度控制在 4℃，且采用 1500rpm 溫和離心力，避免了高溫與強機械力對菌體的損傷；同時，真空環境下溶劑快速蒸發，縮短了菌體在環境中的暴露時間。結合凈信濃縮儀的工藝設計特性，可推斷該濃縮過程能有效保護益生菌的活性，避免因濃縮操作導致的菌體失活。

（三）技術優勢總結

溫和濃縮，活性保障：4℃低溫 + 1500rpm 溫和離心的組合，從溫度與機械力兩方面減少對益生菌的損傷，解決了傳統濃縮技術中活性易流失的痛點；

濃縮效率高，產物形態優：4h 內即可將 5ml 菌懸液濃縮為干粉，濃縮倍數顯著，且干粉疏松均一，便于后續溶解、制劑或儲存；

操作簡便，重復性好：儀器參數精準可控，平行樣品結果一致性高，為工業化批量生產提供了可復制的工藝基礎。

五、實驗結論與應用展望

（一）實驗結論

本次實驗成功利用凈信低溫真空離心濃縮儀對模擬益生菌發酵液進行了預濃縮，實驗結果表明：① 該技術用于益生菌濃縮具有可行性，4h 內可將樣品濃縮為干粉狀，濃縮效率優異；② 濃縮過程溫和，能有效保護菌體活性（通過低溫與溫和離心實現），且濃縮產物均一性好，無結塊或菌體流失問題；③ 該工藝操作簡便、參數可控，為益生菌濃縮提供了新的技術路徑。