內容大綱
什么是離心濃縮？
影響離心濃縮效率的因素？
進行離心濃縮的配置
常見蒸發濃縮技術與比較
其他常見濃縮技術
離心濃縮常見應用

什么是離心濃縮？

離心濃縮是一種適合同時分離多個小體積樣品的純化、濃縮技術，一般使用離心濃縮機來實現。 離心濃縮的原理是利用真空度降低溶劑沸點，并以紅外線、蒸氣 加熱方式提高溶劑蒸發的速率; 其離心力可以使溶液向底部移動、沸騰，降低突沸 （bumping） 發生。 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。
離心濃縮機的應用相當廣泛。 除了可以應用在生技、醫療領域，如 DNA、RNA、蛋白質、組織液的分離和純化; 也可以應用于食品工業和環境檢測中，如農藥、動物用藥、毒素等化學物質的純化及濃縮。

影響離心濃縮效率的因素？

離心濃縮的效率及結果受到多種關鍵因素的影響，以下就幾個主要因素說明：

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，有助于加速溶劑蒸發，同時減少蒸發過程中樣品損失的風險。
2. 溫度 ：適度地提高溫度，可以增加溶劑蒸發的速率。
   然而，對于熱敏性 （heat sensitive） 物質而言，高溫會導致物質降解、變性 ，因此溫度應在不損害樣品的前提下進行調整。
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，降低突沸發生，可有效避免樣品流失及交叉污染。
   同時，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并捕捉濃縮過程中產生的溶劑氣體，除了確保安全性、減少浪費外，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、熱穩定性等。 因此在作時，各參數需依處理的樣品特性進行調整。

進行離心濃縮的配置

 

離心濃縮的配置通常包含 （a） 離心濃縮機、（b） 真空設備、（c） 冷凝設備，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險。

• （a） 離心濃縮機：為離心濃縮主要的儀器，可藉由更換轉子 （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，請注意所選機型是否有適配的轉子。
• （b） 真空設備：濃縮過程中，通常會使用有機溶劑，因此建議使用耐腐蝕真空泵以確保處理溶劑時的耐用性。 如果樣品對于壓力波動敏感（壓力敏感物質），也可以考慮加裝真空控制器減少壓力波動、或是以自動真空控制系統直接取代真空泵，有效提升真空控制的精準度。
• （c） 冷凝設備：可以將溶劑氣體冷凝成液體，避免溶劑氣體進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境中對人員造成危害。

常見蒸發濃縮技術與比較

 

其它常見的蒸發濃縮技術，包括旋轉濃縮機、吹氮濃縮機，以及洛科*開發的ConVap真空振盪濃縮機。 各技術之特點如下表所示，詳情可參閱真空振盪濃縮。

濃縮機種類	真空振盪濃縮	減壓旋轉濃縮	吹氮濃縮	離心濃縮
適用樣品數	多管 （12 / 48）	1	多管	多管
可設定參數	真空度/溫度/ 轉速/時間	溫度/轉速	溫度/吹氮流速	溫度/轉速/時間
交叉污染風險	無	無	高	低
耗材	無	無	氮氣	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	單獨拿取
溶劑回收	是，室內使用	是，排煙柜使用	否，排煙柜使用	是，室內使用

其他常見濃縮技術

 

若提到蛋白質、DNA、RNA 等生物分子的濃縮，另一種經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進行作。 其原理是以超濾（ultrafiltration， UF）的方式，用濾膜分離出目標分子。 濃縮離心管通常用于生物學和分子生物學領域中小量樣品的純化、濃縮、滲濾、透析、去鹽、溶劑置換等應用。 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、濃縮目標分子。

此外，因為原理相同，濃縮離心管也可做為使用切向流過濾系統 （tangential flow filtration， TFF） 的前期測試。 更多TFF相關信息，請參閱切向流過濾。

 

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離心濃縮常見應用

 

• 食品安全檢測，如動物用藥、農藥殘留、添加物等
• 醫院實驗室，如血液、尿液代謝物的濃縮等
• 環境分析，如殘留農藥、環境用藥、戴奧辛、環境有害物質等
• 生技實驗，如蛋白質、DNA、RNA 的干燥、純化與濃縮等
• 成份萃取開發，如中草藥、化妝品、保養品、食品、保健品等
• 樣品濃縮與蒸發，如臨床、生物、化學、生技、制藥、醫檢等領域

 

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引用數據 ：

• 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