植物细胞组织破碎,通常有,高剪切均质破碎/玻璃匀浆器破碎/液氮研磨破碎/超声波破碎等。今天我们就常用的高剪切均质破碎和玻璃匀浆破碎进行简要说明和对比。

高剪切均质破碎植物组织
使用高剪切均质机破碎植物组织是一种高效、快速的机械破碎方法,适用小体积到大量样品处理或对均质化要求较高的实验(如蛋白质提取、代谢组学、核酸分离等)。其原理是通过高速旋转的转子与定子产生强烈的剪切力,使组织在短时间内破碎成匀浆。
样品预处理
新鲜植物组织(如叶片、根、茎等)切成小块,样品的直径要小于分散刀头直径的1/2。
若样品较硬(如种子、木质部),可先进行预破碎(可选择WIGGENS的WMA系列组织到随机)再均质。
样品与缓冲液比例建议 1:5~1:10(w/v)(如 1 g组织 + 5~10 mL 缓冲液)。
均质操作
根据样品量选择合适的均质机和分散刀头小量样品。(WIGGENS的D-130型均质机可以在1.5ml离心管中处理样品,处理量0.2-1ml。 D500系列均质机处理量0.5L-8L。)
低速启动(5000~10000 rpm)初步破碎组织,避免飞溅。
高速剪切(15000~25000 rpm)处理 10~60 秒(可间歇操作,如 10 秒开 / 10 秒停,防止过热)。
推荐使用带有扰流板的均质杯,扰流板可以减少均质时间提高均质效率。
清洗设备
均质完毕后,需要对分散刀头和分散杯进行清洗,防止残留物堵塞或腐蚀。推荐使用WIGGENS超声波清洗机。
根据样品特性进行均质操作
柔软组织(如叶片):较低转速(10000~15000 rpm)即可。
纤维/坚硬组织(如根、种子):需更高转速(20000~30000 rpm)或延长处理时间。
多酚/多糖含量高的植物(如茶叶、果实):易氧化或形成粘稠匀浆,可添加 PVP(聚乙烯吡咯烷酮) 或 β-巯基乙醇 减少干扰。
温度控制
冰浴操作,避免局部过热导致蛋白变性。如样品量较大,可分批次处理。
安全防护
戴 护目镜/面罩,防止样品飞溅。
确保分散头浸入液体,避免空转损坏设备。

手持式均质机适合小量样品破碎

台式均质器适合大量样品破碎

带有扰流板的分散杯,提高样品破碎效率

超声波清洗机用于转子和分散杯
玻璃匀浆器破碎植物组织
使用玻璃匀浆器破碎植物组织是一种常见的实验室方法,适用于细胞破碎、细胞器释放或匀浆制备。
样品预处理:使用蒸馏水或缓冲液清洁植物组织(如叶片、根等),切成小块(约0.5 cm²),若组织较硬,可先液氮冷冻后研磨成粉末,再转入匀浆器。
将组织块或粉末与适量裂解缓冲液(如PBS、Tris-HCl等,含蛋白酶抑制剂)加入匀浆器内管中,液体体积不超过1/3容量。
可根据需要选择手动匀浆或电动匀浆。手动匀浆,手握研杵垂直旋转,上下轻柔研磨(10-20次),避免气泡产生;或左右旋转研磨(适用于韧性组织);电动匀浆:控制低速(500-1000 rpm),短时间间歇操作(避免过热)。
如有必要,操作过程需要对匀浆器进行预冷,操作要进行冰上操作,减少蛋白,核酸等降解。
玻璃匀浆器切记操作倾斜或用力过猛,容易导致玻璃匀浆器过度磨损或破裂
如果提取的细胞器破裂,需要减少匀浆次数或更换间隙更大的匀浆器
使用后立即用去离子水冲洗,酒精擦拭或使用超声波清洗机清洗,防止残留物干结。
双杵玻璃匀浆器有不同的杵钵的间隙,用于细胞器提取或核酸/蛋白提取

中空研杵的类型,可在中空部位加冰,用于低温匀浆

WOHS顶置电机可用于电动玻璃匀浆器
高剪切均质和玻璃匀浆器处理植物组织样品的对比:
方法 | 适用场景 | 优缺点 |
高剪切均质机 | 小批量/大批量、快速破碎 | 高效,但可能产热 |
玻璃匀浆器 | 小样本、温和破碎 | 温和但效率低 |
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