生物样品的采集制备和预处理
生物样品的采集制备和预处理生物样品的采集制备和预处理
一、生物样品采集
1、植物样品的采集
（1）采集的植物样品要具有代表性、典型性、适时性。
（2）布点方法
常采纳梅花形五点取样法或交叉间隔取样法。
（3）采样方法
①采样前应预先准备好采样工具。
②依据实际情况确定样品采样量。
③选择优势莳植物在采样区内按梅花形五点或交叉间隔取样方式采集5－10处的植株混合构成一个代表样品。
④将采好的样品装入布口袋或聚乙烯塑料袋中，贴好标签，并填写采样登记表。
2、动物样品的采集
（1）尿的采集
定性检测尿液成分时应采集晨尿。
定量检测尿液成分时一般采集24h总排尿量。
（2）血液的采集
一般用注射器抽取10mL血样冷藏备用。
常用于分析血液中所含
金属毒物及非金属毒物。
（3）毛发和指甲的采集
采集和保存较为便利，重要用于汞、砷等含量的测定。
（4）组织和脏器采集
二、生物样品的制备
对于液体状态的动物样品常无需制备，对动物组织和脏器重要
是采纳捣碎的方法制成浆状鲜样备用，而对植物样常依据不怜悯况，利用不同方式进行样品制备。
植物样品的制备
（一）平均样的获得
四分法、切成块的1/4－1/8混合
（二）分析试样的制备
1、鲜样
2、风干样：60－70摄氏度低温真空干燥箱中烘干（匀浆、小片）
3、水分含量测定（100－105摄氏度烘干/真空干燥/低温烘干）
三、生物样品的预处理
常用的预处理方法有湿法消解法、灰化法、提取、分别和浓缩法等。
1、湿化消解法
利用强酸等与生物样品共同煮沸，将样品中有机物分解成二氧化碳和水除去。
常用的消解试剂体系有浓硝酸－高氯酸、浓硝酸－浓硫酸、浓硫酸－过氧化氢等。
2、灰化法
利用坩埚或氧燃烧瓶，使样品在高温条件下分解，并用适当的溶液溶解或汲取分解产物，制成分析试液。
3、提取法
整个过程包括提取、分别、浓缩三个步骤。
（1）提取
应依据样品的特点、待测组分的性质、存在形态和数量、分析方法等因素选择，常用方法有：
1、振荡提取法
2、组织捣碎提取法
3、脂肪提取器提取
4、直接球磨提取法
（2）分别
用提取剂从生物样品中提取欲测组分的同时，不可避开的会将
其他相关组分提取出来，因此，在测定之前，还必需将上述杂质分
别出去。
常用的分别方法有：液－液萃取法、层析法、磺化法、低
温冷冻法、吹蒸法、液上空间法等。
（3）浓缩
当生物样品的提取液经过分别净化后，其中的污染物浓度往往
仍达不到分析方法的要求，需要进行浓缩和富集，常用方法有：蒸
馏或减压蒸馏法、K—D浓缩器浓缩法、蒸发法、真空冷冻干燥法等。
生物样品预处理
生物样品预处理的应用与发 展趋势
第六章
生物样品预处理的应用领域
医学领域：用于疾病诊断、治疗和 药物研发
环境监测领域：用于水质、空气和 土壤等环境因素的监测
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
农业领域：用于农产品质量检测、 育种和病虫害防治
食品安全领域：用于食品添加剂、 农药残留和重金属等检测
生物样品预处理的发展趋势与展望
对于不同种类的生物样品，要分别 处理，避免交叉污染。
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
在操作过程中，要遵循无菌操作原 则，避免微生物、细菌等污染样品。
在处理过程中，要定期对操作台、 器具等进行清洁和消毒，保持清洁 卫生。
保证操作的安全性
生物样品具有潜在危险，操作时应佩戴个人防护装备 遵循实验室安全规定，确保工作环境安全 避免交叉污染，确保生物样品处理过程中的安全 正确使用和处理化学品，确保操作的安全性
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
实验要求：严格遵守操作规程，保 证实验结果的准确性和可靠性
实验步骤：按照操作规程进行实验， 记录实验数据并进行分析
检测方法与仪器
检测方法：生物样品预处理的方法应根 据检测目的和要求选择，常用的检测方 法包括光谱分析、色谱分析、质谱分析 等。
仪器选择：根据检测方法和生物样品的特 性，选择合适的仪器进行预处理，如离心 机、过滤器、萃取装置等。
仪器精度：仪器的精度对预处理结果的影 响较大，应选择精度高、稳定性好的仪器。
仪器维护：仪器的维护和保养也是影响 预处理效果的重要因素，应定期进行维 护和保养，确保仪器的正常运行和使用 效果。
操作人员技能与素质
生物样品预处理
三、常用的处理方法-除蛋白法
A.溶剂解法-参加与水相混溶的有机溶剂
操作步骤：
a.水溶性有机溶剂与血浆或血清按一定比例 混合
b.离心别离，采用超速离心机〔10000r／
min〕离
将蛋白质粘牢在
管底，便于吸取
心1～2min。〔使用具塞上塑清液料尖底管〕
c.取上清液作为样品。
三、常用的处理方法-除蛋白法
111
0.87 沸点过高，调节极性用
55
0.74 含过氧化物
68
0.73 含过氧化物
35
0.71 含过氧化物
61
1.5 肝脏毒性，致癌作用
83
1.26
116
0.8
沸点过高，调节极性用
77
0.9
118
0.81 沸点过高，调节极性用
83
0.79
四、别离、浓集、纯化-液液萃取法
影响萃取的因素
2.有机溶剂相和水相的体积 a.有机相与水相〔体液样品〕容积比为1:1或
三、常用的处理方法-缀合物的水解
特点：多用于尿中药物或其代谢物；缀合物极性 较大，不易被有机溶剂提取。
常用方法：
a.酸水解：适量盐酸〔条件因药而异〕
b.酶水解：常用葡萄糖醛酸苷酶或硫酸酯酶或两者 的混合酶，一般控制pH值在～， 37℃培育数小时。
三、常用的处理方法-缀合物的水解
b.酶水解法
温和
专属性强
性盐 蛋白质沉淀
强酸
溶剂解 参加中
参加
三、常用的处理方法-除蛋白法
A.溶剂解法-参加与水相混溶的有机溶剂 参加水溶性的有机溶剂，可使蛋白质分子内 及分子 间的氢键发生变化而使蛋白质凝聚，使与蛋 白质结 合的药物释放出来。 常用的水溶性有机溶剂有：乙腈、甲醇、乙 醇、丙 醇、丙酮、四氢呋喃等。含药物的血浆或血 清与水 溶性有机溶剂的体积比为1：〔1～3〕时， 就可以将
生物样品预处理的方法
生物样品预处理的方法一、生物样品预处理的重要性。
1.1 生物样品的复杂性。
生物样品那可是相当复杂的呀。
就拿血液来说吧，里面有各种各样的成分，像血细胞、血浆蛋白、各种离子、代谢产物等等。
这些成分混在一起就像一锅大杂烩，如果不进行预处理，想要准确分析其中特定的物质，那简直就是大海捞针，难上加难。
1.2 提高分析准确性。
预处理就像是给我们的分析工作打基础。
如果不把那些干扰的成分去除或者分离，分析仪器可能就会被误导。
比如说在检测血液中的某种药物成分时，如果血浆蛋白没有处理好，蛋白可能会包裹药物，导致检测到的药物含量比实际的少很多，这就会得出错误的结论。
所以预处理是让我们的分析结果更靠谱的关键一步。
二、常见的生物样品预处理方法。
2.1 蛋白质沉淀法。
这是一种比较简单粗暴但很有效的方法。
就像把混在沙子里的石子挑出来一样，我们通过加入一些试剂，像有机溶剂（如甲醇、乙腈）或者酸，让蛋白质沉淀下来。
这就好比给蛋白质使了个“定身术”，让它们从溶液里分离出来。
这样一来，那些被蛋白质包裹或者干扰的目标物质就能够更好地被检测到。
不过这种方法也有缺点，有时候会把一些小分子的目标物质也一起沉淀了，就像打扫卫生的时候不小心把有用的小物件也扫走了一样。
2.2 液液萃取法。
这就有点像油和水分离的感觉。
我们利用目标物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度差异，把目标物质从生物样品所在的溶剂中转移到另一种溶剂里。
比如说，我们要从血液的水溶液中提取一种脂溶性的药物，就可以加入一种有机溶剂，像氯仿，药物就会跑到氯仿层里，就像孩子找妈妈一样，然后我们把氯仿层分离出来，就得到了相对纯净的含有目标药物的溶液。
但是这个方法操作起来有点麻烦，就像走迷宫一样，要小心翼翼地确保每一步都准确。
2.3 固相萃取法。
这个方法可以说是比较高端大气上档次的。
我们把一种特殊的吸附剂装在一个小柱子里，然后让生物样品溶液通过这个柱子。
目标物质就像被磁石吸引一样，吸附在柱子里的吸附剂上，而那些杂质就流走了。
第二章 样品的采集、制备处理及保存
第二章 食品样品的采集与处理
图2-2 萃取操作示意 1-三角瓶；2-导管；3-冷 凝器；4-欲萃取相
图2-3 常压蒸馏装置
3、盐析法：溶液中加入某种盐类，降低了 某溶质在溶液中的溶解度，使 之从溶液中分离出来的方法。
4、超临界萃取法（SFE） Supercritical Fluid Extraction
超临界流体及其性质 a.流体是非液非气的,具有气体较强的穿透 能力和液体较大的密度及溶解度,有较大 的吸附能力,流动性好. b.萃取速度快
什么物质适合于二氧化碳超临界萃取 二氧化碳超临界萃取的优点
a. 接近常温, 对物质没有变解作用. b. 易达到Pc和Tc c. 化学稳定性好, 无毒, 无色, 无味, 无污染 d. 萃取时间短 e. 费用低 f. 适用热敏感样品 g. 有防氧化和抑菌作用
然后层从的样四品角堆和放中
的不心同点部用位双，套按回
采样转件取数样确器定各具取
体采少样量袋样(品桶，、得
箱)检，样再，用再双按套上回
转取法样处管理采得样平。均
将取样样品管。插入包
装中，回转180。
取出样品，每一
包装须由上、中、
下三层取出三份
检样；把许多检
样综合起来成为
原始样品：用
“四分法”
这类物料不易充 分混匀，可先 按 总件数/ 2 确 定采样件(桶、 罐)数。启开 包装，用采样 器从各桶(罐) 中分层(一般 分上、中、
特点：简便快速，破坏彻底，减少 金属挥发。酸气刺激性大， 腐蚀性大。
第二章 食品样品的采集与处理
（1）硫酸-硝酸法 如图2-1所示。
（2）高氯酸-硝酸-硫酸法
（3）高氯酸（过氧化氢）-硫 酸法
（4）硝酸-高氯酸法
微生物日常工作流程
微生物日常工作流程
微生物实验室的日常工作流程包括样品采集、样品准备、细菌培养、菌落计数、细菌鉴定等步骤。
1. 样品采集
根据实验目的,从不同的源头采集样品,如空气、水、食物、患者等。
采集时要注意无菌操作,避免样品被外源污染。
2. 样品准备
将采集的样品进行留取、稀释等预处理,配制成适合微生物培养的状态。
3. 细菌培养
将处理后的样品接种到培养基上,置于恒温培养箱进行培养。
控制培养条件如温度、湿度等,为微生物生长创造最佳环境。
4. 菌落计数
培养结束后,观察培养皿上菌落的数量、大小、颜色等,进行定量记录。
5. 细菌鉴定
通过菌落形态特征、生化试验等方法,鉴定培养皿上生长的细菌属种。
6. 数据记录
将实验过程和结果详细记录,以便后期分析。
以上是微生物实验室的基本日常工作流程。
根据不同实验目的,流程中可能还包括抗生素敏感性测试、致病性检测等步骤。
采样、样品制备和预处理
复检样品：在对检验结果有争议或分歧时作
复检用 保留样品：需封存保留一段时间（通常一个
月），以备有争议时再作验证，但易变质 食品不作保留。
4.采样的一般方法
随机抽样
代表性取样
按照随机原则，从大批 初料中抽取部分样品。
所有初料的各个部分都 有被抽到的机会
用系统抽样法进行采样，根据 样品随空间（位置）、时间变 化的规律，采集能代表其相应 部分的组成和质量的样品。 （如分层取样、随生产过程流 动定时取样、按组批取样、定 期抽取货架商品等 ）
10）感官不合格产品不必进行理化检验，直接判为 不合格产品。
二、样品制备
（一）样品制备
按采样规程采取的样品往往数量过多，颗粒太大， 组成不均匀。
必须对样品进行粉碎、混匀、缩分——样品制备
1.样品制备的总原则
要防止易挥发性成分的逸散 、避免样品组成和 理化性质发生变化 ；
做微生物检验的样品，要按照无菌操作规程制 备
（8）超声波辅助萃取（Ultrasonic Assisted Extraction，UAE）
超声波发生器能发出高频振荡讯号，通过换 能器可以转换成高频机械振荡而传播到介质 中，超声波在介质中疏密相间地向前辐射， 使介质流动而产生数以万计的微小气泡，由 空化效应而形成超过1000个大气压的瞬间 高压，从而加速了溶剂萃取过程。
亚临界水与常温常压下的水在性质上有 较大差别，它类似于有机溶剂
水在250℃时介电常数为27，介于常温 常压下乙醇(ε=24)和甲醇(ε=33)之间
对中等极性和非极性有机物具有一定的 溶解能力
适用：处理各种固体和半固体样品中的 挥发性和半挥发性有机物
静态SBWE主要是通过控制加热的温度， 压力和时间等因素来到达最优萃取条件。
生物实验样品预处理
样品预处理4.1.5.1准备工作若必要时将冷冻样在冰箱（-2-4C）中放置过夜，使部分解冻以便切片。
用合成洗涤剂清洗塑料刀、碟、镊子、塑料板及尺和称重塑料膜，用蒸馏水或清洁海水漂洗干净。
工作台用洗净的塑料膜罩上。
用合成洗涤剂(4.1.2-2)仔细地洗手，后用蒸馏水或漂洗干净。
PF一胸鳍；DF一脊鳍，虚线表示刀切位置图3鱼体简图中小型鱼样制备4.1.5.4.1单个体样品：测量鱼的叉长，并于聚乙烯称样膜上称重。
记下叉长和体重。
用蒸馏水或清洁表层海水（4.1.2.1)洗涤鱼样，将它放在工作台上，用塑料刀切除胸鳍并切开背鳍附近自头至尾部的鱼皮（图3),在鳃附近和尾部，横过鱼体各切一刀；在腹部，鳃和尾部两侧各切一刀。
四刀只切在鱼体一侧，且不得切太深，以免切开内脏，沾污肉片。
最好在切片时，由另一人帮助按住鱼的头尾。
用镊子将鱼皮与肉片分离，谨防外表皮沾污肉片。
用另一把塑料刀将肌肉与脊椎分离，并用镊子取下肌肉。
将组织盛于塑料容器中，称重并记录重量。
若一侧的肌肉量不能满足分析用量，取另一侧肌肉补充。
盖紧容器，贴上标签或记号，记录各所有数据，于低温冰箱中保存。
鉴定性腺性别。
4.1.5.4.2多个体试样：制备方法如下。
仔细记下各个体体长、鲜重、肌肉重。
鉴定性别。
个体数不应少于6个，且性别应相同，大小相近。
用匀浆器匀化鱼组织，将匀浆转入已知重量的塑料容器中，盖紧，贴上标签并称重，记下匀浆重和其他数据。
置于低温冰箱中存放。
干样制备将部分新鲜试样按4.1.6.1或4.1.6.2步骤烘干，计算干／湿比，以校正水分含量。
干燥后的样品用玛脑研钵磨碎，全部筛过80-100目（尼龙筛），供痕量元素分析用。
4.1．6干重测定41.6.1烘干半开称量瓶的磨口盖，放入105℃烘箱中。
2h后，取出称量瓶，置于干燥器中冷却30min. 盖好瓶盖，用分析天平称重，记下重量。
取5^10g生物制备样（4.1.5)于称量瓶中，盖好瓶盖，再称重（士0.5mg）并记下重量。
第3章 生物样品与样品制备
硅烷化：R-OH；R-COOH；R-NH-R´等极性基团药物
酰化：R-OH；R-NH2；R-NH-R´等极性基团药物
烷基化：R-OH；R-COOH；R-NH-R´等极性基团药物
生成非对应异构体衍生化法：具有光学异构体的药R（-）与 （+），用不对称试剂使其生成非对应异构体衍生物，GC分析 B:HPLC法中的化学衍生化法 使极性药物变成非极性的、易挥 目的：提高灵敏度；提高分离度
2.待测样品的浓度范围
A:生物样本中药物浓度个体差异大 地高辛1-2ng/ml；水杨酸
盐20-100μg/ml。
B:浓度高的对样品与处理要求低，低的要求高
3.药物测定的目
A:急性中毒病例 B:大部分的体内药物分析，均需要进行全面的样品与处理研究
4.选用的生物样本类型
A:血浆、血清出蛋白后处理 B:唾液通过离心除蛋白后萃取
D:分析物的洗脱和收集 重要，用水-有机溶剂（5:95）洗脱
E:收集的样直接进样，或浓集 4）其他萃取技术
A:固相微萃取技术
B:膜萃及位微透析技术取技术 C:超临界流体萃取技术
4.化学衍生化
1）光谱技术 （1）紫外分光光度法 紫外没有吸收或吸收小的药物 （2）荧光光度法 不具天然荧光的药物 （3）色谱分析法 极性大、挥发性低、热不稳定、检测灵敏度 不够 A:GC法中的化学衍生化法 使极性药物变成非极性的、易挥发 法的药物；增加药物稳定性；提高光学异构体的分离能力 主要衍生化反应
C:制备全血
D:血浆和血清的区别 抗凝剂；血浆量（50-60%），血清 量（20-40%）；纤维蛋白原；C血浆=C血清
E:用全血分析 测定细胞内、外液的浓度；血浆中药物浓
度波动大；血浆中药物浓度低而细胞内药物浓度高
第2章 生物样品制备技术
5、用以收集细胞，细胞器，生物大分子等
6、分离条件温和 ，但是温度需要控制
.
（二）等电点沉淀法
等电点沉淀法利用蛋白质是具不同等电点的两性电解质
，在达到电中性时溶解度最低，易发生沉淀，从而实现分离 的方法 。 由于许多蛋白质的等电点十分接近，而且带有水膜的 蛋白质等生物大分子仍有一定的溶解度，因此单独使用此
价格昂贵 为小分子多肽，在双向电 泳结果中出现 抑肽素pepstatin在pH9时 不能发挥其抑制作用
1 mM EDTA ， 1 mM EGTA
抑制金属蛋白酶
除去影响双向电泳的污染物 :
污染物
样品制备过程中带来的盐、残留缓冲液和 其它带电小分子
除杂技术
1、 透 析 2、 旋 转 透 析 3 、凝胶过滤 4 、沉淀 / 重悬法 1、DNase-l RNase-A 2、 超 速 离 心 3、 超 声 TCAI 丙酮沉淀法 离心
蛋白质样品处理中经常使用的添加剂:
1、变性剂 (尿素，打开氢键、增溶)
2、去垢剂 (CHAPS ，SDS等，消除疏水基团之间的相互
作用，增强蛋白质在其pI值处的溶解性)
3、两性电解质 (减少蛋白聚合，维持其溶解性)
4、还原剂 (DDT ，二硫苏糖醇，用于打开二硫键) 5、炕基化-SH (保护其不被再氧化)
由于样品可含有数千种乃至上万种生物分子同处于一个 体系中，因此不可能有一个适合于各类分子的固定的一劳永
逸的分离程序，但很多基本手段是相同的。为了避免盲目性
，节省实验探索时间，要认真参考和借鉴前人的经验 。
常用的分离纯化方法和技术有: 离心法、沉淀法(包括:
盐析、有机溶剂沉淀、选择性沉淀等)、透析法、色谱法、 等电聚焦制备电泳法等。
生物样品的制备与提取
第二章生物样品的制备§2. 1 生物分析化学分析对象的复杂性生物样品往往是一种具有高度复杂性的体系，这种复杂性表现在组成、含量、动力学范围、时空依存性等各个方面，这使得生物样品的处理有很大的难度。
因此，与经典分析化学的样品制备相比，生物分析化学的样品制备有以下特点：（1）生物样品的组成极其复杂，常常包含有数百种乃至几千种化合物。
如人类血浆蛋白质组学的阶段性研究结果表明，正常人血浆中的蛋白质至2005 年时已鉴定了3020 种。
有的生物分子在分离过程中还在不断的代谢，所以生物分子的分离纯化方法差别极大，想找到一种适合各种生物大分子分离制备的标准方法是很困难的。
（2）许多生物分子在生物材料中的含量极微，只有万分之一、几十万分之一，甚至几百万分之一。
分离纯化的步骤繁多，流程长，有的目的产物要经过十几步、几十步的操作才能达到所需纯度的要求。
（3）生物分子往往有很宽的动力学浓度范围。
如不同的蛋白质在细胞内的浓度分布范围相差106〜1010倍，而同一种蛋白质在不同的生理或病理状态下浓度相差有时也很大。
（4）许多生物分子一旦离开了生物体内的环境时就极易失活，因此分离过程中如何防止其失活，就是生物分子提取制备最困难之处。
过酸、过碱、高温、剧烈的搅拌、强辐射及本身的自溶等都会使生物大分子变性而失活。
（5）生物分子的分离和制备几乎都是在溶液中进行的，很难准确估计和判断温度、pH 值、离子强度等各种参数对溶液中各种成分的综合影响，因而实验结果常常带有很大的经验成份，实验的重复性较差，分析仪器、分析方法学、乃至个人的实验技术水平和经验对实验结果会有较大的影响。
制备生物分子的基本原则是：以尽可能少的步骤、尽可能短的时间，获得尽可能多的目标产品。
通常包括以下步骤：①确定要制备的生物分子的目的和要求；②通过文献调研和预备性实验，掌握目标产物的物理、化学以及生物学性质；③生物材料的破碎和预处理；④分离纯化方案的选择和探索；⑤选择相应的、可靠的分析技术，建立鉴定生物分子制备物的均一性（即纯度）的方法；⑥产物的浓缩、干燥和保存。