實驗中的「氣泡君」
【作者】於浩然（倫敦大學學院生化工程博士）
【責編】盧陽
生物技術相關實驗多是在液相中進行。液體中混入氣體，很容易產生氣泡。分子生物學等實驗是非常精細的，很多時候這些不起眼的氣泡會影響我們的實驗結果。同時，有些實驗過程中產生氣泡卻是正常的。這需要我們理解氣泡產生的原理並做好分辨。一旦不利的氣泡產生，需要進行干預以減少對實驗結果的影響。 下面我們簡單討論一些基礎實驗過程中出現氣泡的情況，以及出現氣泡後可以採取哪些合適措施。
常規電泳過程
電泳是分子生物學實驗室最基本的實驗。實驗過程可以簡單分為凝膠的製備，點樣，通電電泳，查看結果四個部分。
氣泡在凝膠製備，點樣以及通電時都會出現。在凝膠製備時出現的氣泡的是不利的，這些氣泡可能會影響到樣品的遷移，因此需要盡量避免。點樣過程中在樣品孔內也有可能出現氣泡，通常由於移液器使用不當導致，稍加註意即可避免。
電泳過程，通電以後，會看到電泳槽中有大量氣泡出現。這些氣泡是正常的，出現的氣泡表明液體中有電流流過。有經驗的實驗員通過觀察氣泡，可以判斷電泳進行的是否正常，電泳緩衝液是否需要更換等。
Western Blots
電泳過程中出現的氣泡已經在前面進行了討論。Western Blots操作中，電泳後需要進行轉膜操作，這個過程中也有可能出現氣泡。這些氣泡會影響蛋白質的遷移，導致假陰性的結果或者會在膜上形成一些難看的點。
可以採取以下措施避免轉膜過程中氣泡的出現。
液相色譜操作過程
AKTA蛋白質純化系統是當前蛋白質純化過程中經常用到的全自動液相色譜系統，而高效液相色譜（HPLC）是實驗中最常用的小分子分離檢測儀器。從下圖中可以看到，液相色譜系統包含有很多的管道。無論AKTA還是HPLC，都要保證管道中不能存在氣泡。緩衝液中的氣泡很容易造成泵的損壞，引起系統中壓力失常。氣泡的存在也會干擾檢測器的正常使用，影響檢測結果。
因此，對於用在色譜中的溶液（流動相），在使用前，需要進行除氣處理。常用的除氣的方法有下面幾種。
有些HPLC中內置了除氣裝置（Degasser）。Degasser會在流動相進入色譜柱前，自動進行除氣操作。有了degasser，可以省略手動除氣的操作。
發酵過程
在大多數微生物發酵過程中，在通氣條件下，培養液中會出現泡沫。形成的泡沫有兩種類型：一種是發酵液液面上的泡沫，氣相所佔的比例特別大，與液體有較明顯的界限，如發酵前期的泡沫；另一種是發酵液中的泡沫，又稱流態泡沫，分散在發酵液中，比較穩定，與液體之間無明顯的界限[1]。
起泡會帶來許多不利因素，如發酵罐的實際裝量與總容量之比的裝料係數減少、氧傳遞係數減小等。泡沫過多時，影響更為嚴重，造成大量逃液，發酵液從排氣管路或軸封逃出而增加染菌機會等，嚴重時通氣攪拌也無法進行，菌體呼吸受到阻礙，導致代謝異常或菌體自溶[1]。
可以採用兩種途徑控制氣泡[1]：
樣品檢測過程
我們經常會利用酶標儀（plate reader）檢測96孔板內樣品，比如蛋白質濃度測定或者細胞OD的測定等。在向孔內加入液體的過程中，經常會有氣泡出現。這些氣泡會影響分光光度計的光徑長度（path length），從而嚴重影響最終的檢測結果。
這些氣泡是需要極力避免的。在使用移液器時，吸液推液速度不要過快。另外，推液過程盡量保證「槍頭」尖部高於液面，這樣可以避免氣泡的出現。如果氣泡出現了，可以利用加熱的針（heated needle）進行刺破處理。
上面是幾個常規實驗過程中可能會遇到氣泡的情況以避免氣泡產生的操作建議。你在實驗過程遇到過哪些「氣泡君」呢？可以留言討論哦。
參考文獻
[1] 章冬梅, 泡沫對工業發酵的影響與控制, 化工設計, 2008, 18(1).
BioEngX
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