应用案例 | 冷冻研磨仪处理酵母菌湿菌体的实验方案

2026-07-20 12:08:37 宁波新芝生物科技股份有限公司

酵母菌是发酵工业、基因工程及基础生物学研究中广泛使用的模式微生物。在蛋白质提取、核酸纯化、细胞器分离及代谢物分析等实验中，需高效破壁以释放胞内物质。然而，酵母菌细胞壁厚实，含葡聚糖和甘露聚糖等复杂多糖结构，化学裂解或酶解法耗时且易引入干扰，传统机械研磨(如玻璃珠涡旋)处理通量低、重现性差。本实验采用新芝生物组织研磨仪SCIENTZ-48L对酵母菌湿菌体进行湿磨处理，验证其在低温条件下高效破碎酵母细胞的能力，获得均质化裂解物，满足分子生物学与生化分析需求。

传统研磨方法存在的痛点

Pain Point

细胞壁坚韧难破：

酵母细胞壁结构致密，常规涡旋振荡或手工研磨难以达到高破壁率，影响胞内产物得率。

产热导致生物分子降解：

研磨过程中摩擦升温易使RNA、酶蛋白及代谢物失活，尤其对热敏感的实验影响显著。

泡沫与气溶胶问题：

含表面活性剂的裂解液在振荡中易产生泡沫，影响样品处理效果并增加污染风险。

处理通量低且不均一：

涡旋仪一次仅能处理少量样品，多批次间破壁效率差异大，难以满足高通量筛选或重复性要求高的实验设计。

实验准备

Experimental Preparation

实验样品

酵母菌湿菌体(酵母新鲜培养后离心收集)

实验目的

验证组织研磨仪SCIENTZ-48L在低温湿磨条件下，能否高效破碎酵母菌细胞壁，获得破壁充分、均质化的裂解物，适用于总RNA提取、蛋白质纯化、酶活性测定及代谢组学分析等后续应用。

实验耗材

2ml离心管、6mm研磨珠1颗、3mm研磨珠若干，可选配裂解缓冲液(如含Tris-HCl、EDTA、SDS或Triton X-100的裂解液)

实验设备

冷冻型组织研磨仪SCIENTZ-48L

实验步骤

Experimental Procedure

样本准备：

样品分为三批：1—菌体直磨、2—200ulPBS湿磨、3—液氮速冻干磨。取新鲜培养的酵母菌液，研磨前一定要先液氮速冻，维持五分钟，等待融化，如此冻融循环三次，再开始研磨。离心收集湿菌体，取0.2g的湿菌体置于离心管中。加入6mm研磨珠1颗和3mm研磨珠若干(覆盖菌体表面即可)。若进行RNA或蛋白提取，可同步加入适量裂解缓冲液(样品总体积不超过离心管容1/2)。

参数设置：

设置研磨频率为60Hz，单次运行时间10–30秒，循环6次(每次运行后暂停30–60秒，以避免升温)。建议开启设备低温模块，全程维持低温环境。

进行研磨：

将离心管装入适配器，对称配平后锁紧舱门，启动研磨程序。设备通过高频垂直振荡使研磨珠高速冲击、剪切酵母细胞，实现细胞壁的快速破碎。

结束取样：

研磨完成后，取出离心管，置于冰上。显微镜下观察可见悬液由浑浊膏状转变为均匀细颗粒状或乳浊液，无肉眼可见菌体团块。将裂解液低温离心后取上清，即可用于后续提取或检测。

实验结果

Experimental Results

显微镜下左：研磨前(完整湿菌体沉淀);右：研磨后(均质化裂解物)

经组织研磨仪处理后，如图样品液氮速冻研磨后有明显变化，酵母湿菌体由致密沉淀物转变为均匀细腻的乳浊裂解液，显微镜下真菌密度下降，样品湿磨后得到起泡沫的浊液，此现象为菌液内部的蛋白质释放所导致。后续检测表明，总RNA得率和完整性(RIN值)良好，可溶性蛋白浓度显著高于传统涡旋法，酶活性保留充分，满足分子生物学及生化分析要求。

注意事项

Precautions

液氮速冻至关重要：
一定要先液氮速冻，维持五分钟，等融化，这样冻融循环三次，再开始研磨。
低温控制同样重要：
酵母破壁易产热，必须开启设备冷冻功能或使用预冷研磨，同时采用间歇程序，确保RNA和蛋白不受降解。
菌体量不宜过多：
湿菌体与研磨珠总体积控制在管容的1/2以内，保证珠体有足够运动空间，避免破壁不均。
裂解液选择：
根据后续实验(RNA、蛋白或代谢物)选用合适缓冲液，可添加蛋白酶抑制剂或RNase抑制剂。含高浓度变性剂(如胍盐)的裂解液能辅助破壁并快速灭活核酸酶。
泡沫抑制：
若裂解液含去垢剂，运行后可静置片刻或低速离心消泡，避免影响移液操作。
设备配平：
运行前务必对称配平适配器，防止高速振荡时不平衡导致设备损伤。
样品保存：
研磨后的裂解物应立即进行后续处理或冻存，避免目标分子降解。

实验结果表明，新芝生物组织研磨仪SCIENTZ-48L能够高效处理酵母菌湿菌体这类细胞壁坚韧的微生物样品，在低温湿磨条件下实现细胞壁充分破碎，获得均质化裂解物，高效保留核酸、蛋白质及代谢物活性。该方法操作简便、通量高、重复性好，有效避免了传统方法中产热降解和处理不均的问题，显著提升了微生物样品前处理效率与质量，适用于分子生物学、发酵工程、合成生物学及药物筛选等领域的样品制备环节。

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