什麼是離心濃縮?
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，並以紅外線、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，避免溶劑氣體散逸於空氣中，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；也可以應用於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：
- 真空度：藉由提高真空度 (即降低壓力) 有效地降低溶劑沸點，有助於加速溶劑蒸發，同時減少蒸發過程中樣品損失的風險。
- 溫度 ：適度地提高溫度，可以增加溶劑蒸發的速率。
然而，對於熱敏性 (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。 - 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澱在離心管底部，而不會殘留在管壁上，提高回收率。 - 冷凝裝置 ：利用低溫有效地凝結並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。因此在操作時，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，並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幫浦以確保處理溶劑時的耐用性。如果樣品對於壓力波動敏感 (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幫浦，有效提昇真空控制的精準度。
- (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幫浦造成幫浦損壞、延長幫浦使用壽命；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，以及洛科獨家開發的 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。
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濃縮機種類 |
吹氮濃縮 |
離心濃縮 |
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適用樣品數 |
多管 (12 / 48) |
1 |
多管 |
多管 |
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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 |
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交叉污染風險 |
無 |
無 |
高 |
低 |
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耗材 |
無 |
無 |
氮氣 |
無 |
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可視性 |
可 |
可 |
可 |
不可 |
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試管拿取 |
批次&單一拿取 |
僅一樣品 |
批次&單一拿取 |
單獨拿取 |
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溶劑回收 |
是，室內使用 |
是，排煙櫃使用 |
否，排煙櫃使用 |
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操作。其原理是以超濾 (ultrafiltration, UF) 的方式，用濾膜分離出目標分子。 濃縮離心管通常用於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。其操作流程相對簡單，通常是將樣品置入濃縮離心管後，利用離心力使樣品通過濾膜，並藉由濾膜孔徑分離、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 相關資訊，請參閱切向流過濾。
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 的乾燥、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、製藥、醫檢等領域
參考資料：
