摘要
為解決生物實(shí)驗(yàn)室中蛋白質(zhì)、脂類、核酸等頑固性污染物清洗不徹底、殘留影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果、清洗效率低等問題，本研究以福斯強(qiáng)力酶清洗液為研究對(duì)象，系統(tǒng)探究其在移液器吸頭、離心管、培養(yǎng)皿等常用器皿清洗中的應(yīng)用效能。通過設(shè)置不同清洗參數(shù)（酶液濃度、溫度、浸泡時(shí)間、清洗方式），以污染物殘留量、器皿潔凈度合格率、材質(zhì)兼容性為評(píng)價(jià)指標(biāo)，明確其最優(yōu)應(yīng)用條件。結(jié)果表明，福斯強(qiáng)力酶清洗液在濃度1:50（酶液:水）、溫度45℃、浸泡20min并結(jié)合超聲清洗的條件下，蛋白質(zhì)殘留量?jī)H為0.032±0.005μg/cm²，較傳統(tǒng)堿性清洗劑（0.186±0.012μg/cm²）降低82.8%；脂類污染物去除率達(dá)99.2%±0.3%，核酸殘留檢測(cè)呈陰性；器皿潔凈度合格率從傳統(tǒng)清洗的78.0%提升至99.5%，且對(duì)玻璃、聚丙烯等常用材質(zhì)無腐蝕損傷。該清洗液憑借高效去污、低殘留、兼容性好的特性，為生物實(shí)驗(yàn)室污染器皿處理提供了可靠方案。
1 引言
1.1 研究背景與意義
在生物實(shí)驗(yàn)過程中，移液器吸頭、離心管、培養(yǎng)皿等器皿常附著蛋白質(zhì)、脂類、核酸等污染物，若清洗不徹底，殘留污染物會(huì)干擾后續(xù)實(shí)驗(yàn)（如PCR擴(kuò)增、蛋白定量、細(xì)胞培養(yǎng)等），導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)假陽性或數(shù)據(jù)偏差。目前實(shí)驗(yàn)室常用的傳統(tǒng)清洗方式（如堿性洗滌劑浸泡、毛刷擦洗）存在諸多不足：堿性洗滌劑對(duì)蛋白質(zhì)類污染物分解能力弱，易形成頑固殘留；毛刷擦洗易造成器皿破損，且無法清潔吸頭內(nèi)部等細(xì)微結(jié)構(gòu)；部分實(shí)驗(yàn)室采用一次性器皿雖能避免交叉污染，但會(huì)增加實(shí)驗(yàn)成本與環(huán)保壓力。
福斯強(qiáng)力酶清洗液以蛋白酶、脂肪酶、核酸酶復(fù)合酶系為核心成分，理論上可通過酶的特異性催化作用，將大分子污染物分解為易溶于水的小分子物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)高效去污。本研究通過針對(duì)性實(shí)驗(yàn)，明確其在不同污染類型、不同材質(zhì)器皿清洗中的最優(yōu)參數(shù)，驗(yàn)證其清洗效能與應(yīng)用價(jià)值，為實(shí)驗(yàn)室清洗流程優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)降低實(shí)驗(yàn)成本與環(huán)境負(fù)擔(dān)。
1.2 產(chǎn)品核心特性
福斯強(qiáng)力酶清洗液為淡黃色透明液體，pH值7.5-8.5（25℃），主要成分包括復(fù)合酶（蛋白酶≥1500U/mL、脂肪酶≥800U/mL、核酸酶≥500U/mL）、表面活性劑（5%-8%）、穩(wěn)定劑（2%-3%）及去離子水。產(chǎn)品具有酶活性穩(wěn)定、耐溫范圍廣（20-60℃）、泡沫量少、易漂洗等特性，適配實(shí)驗(yàn)室超聲清洗機(jī)、全自動(dòng)清洗機(jī)等常用設(shè)備，可用于玻璃、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚碳酸酯（PC）等多種材質(zhì)器皿的清洗。
2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
2.1 實(shí)驗(yàn)材料
- 試劑：福斯強(qiáng)力酶清洗液（某生物科技有限公司）、傳統(tǒng)堿性清洗劑（對(duì)照組，主要成分為氫氧化鈉，有效濃度5%）、牛血清白蛋白（BSA，純度≥98%）、橄欖油（分析純）、鮭魚精DNA（純度≥95%）、考馬斯亮藍(lán)G-250、二苯胺試劑、BCA蛋白定量試劑盒、超純水；
- 器皿：1mL移液器吸頭（PP材質(zhì)，1000個(gè)）、50mL離心管（PP材質(zhì)，200個(gè)）、90mm培養(yǎng)皿（玻璃材質(zhì)，100個(gè)）、24孔細(xì)胞培養(yǎng)板（PC材質(zhì)，50塊）；
- 儀器：超聲清洗機(jī)（功率500W，頻率40kHz）、全自動(dòng)器皿清洗機(jī)、酶標(biāo)儀（型號(hào)Multiskan FC）、紫外分光光度計(jì)（型號(hào)UV-2600）、電子天平（精度0.001g）、接觸角測(cè)量?jī)x（型號(hào)OCA20）。
2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
2.2.1 污染物模擬制備
分別制備三種典型實(shí)驗(yàn)室污染物：①蛋白質(zhì)污染：將BSA溶于PBS緩沖液（pH7.4），配制成10mg/mL的蛋白溶液，均勻涂抹于器皿內(nèi)表面，37℃烘干2h，形成頑固蛋白污垢；②脂類污染：將橄欖油與吐溫-80按體積比9:1混合，涂抹于器皿表面，室溫放置4h；③核酸污染：將鮭魚精DNA溶于TE緩沖液，配制成5mg/mL的DNA溶液，涂抹于器皿內(nèi)壁，60℃烘干1h。每種污染物對(duì)應(yīng)每種器皿各制備20個(gè)樣本，共180個(gè)污染樣本。
2.2.2 單因素變量清洗實(shí)驗(yàn)
以蛋白質(zhì)污染的50mL離心管為代表性樣本，分別設(shè)置酶液濃度（1:20、1:30、1:40、1:50、1:60）、清洗溫度（25℃、35℃、45℃、55℃、65℃）、浸泡時(shí)間（5min、10min、15min、20min、25min）、清洗方式（浸泡震蕩、超聲清洗、噴淋清洗、全自動(dòng)清洗）四個(gè)單因素變量，每個(gè)變量設(shè)置5個(gè)水平，每組3個(gè)平行樣本，以蛋白殘留量為核心評(píng)價(jià)指標(biāo)，篩選各因素的最優(yōu)水平。
2.2.3 最優(yōu)參數(shù)組合驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定最優(yōu)參數(shù)組合，將所有污染器皿分為實(shí)驗(yàn)組（福斯強(qiáng)力酶清洗液，最優(yōu)參數(shù)）與對(duì)照組（傳統(tǒng)堿性清洗劑，按說明書推薦參數(shù)：濃度1:100，溫度60℃，浸泡30min，毛刷擦洗），每組90個(gè)樣本。清洗后檢測(cè)各類污染物殘留量、器皿潔凈度合格率，并進(jìn)行材質(zhì)兼容性測(cè)試（清洗后測(cè)量器皿表面接觸角、觀察外觀腐蝕情況）。
2.3 檢測(cè)方法
- 蛋白質(zhì)殘留檢測(cè)：采用BCA蛋白定量試劑盒，酶標(biāo)儀測(cè)定450nm處吸光度，計(jì)算殘留量；
- 脂類殘留檢測(cè)：采用重量法，清洗前后稱量器皿質(zhì)量，計(jì)算脂類去除率；
- 核酸殘留檢測(cè)：采用二苯胺法，紫外分光光度計(jì)測(cè)定595nm處吸光度，吸光度≤0.05為陰性；
- 潔凈度合格率：結(jié)合污染物殘留檢測(cè)結(jié)果（蛋白≤0.05μg/cm²、脂類去除率≥99%、核酸陰性）及肉眼觀察（無可見污漬、內(nèi)壁光滑），符合標(biāo)準(zhǔn)即為合格；
- 材質(zhì)兼容性：清洗10次后，觀察器皿是否出現(xiàn)變色、開裂、變形，接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)定表面接觸角（變化率≤5%為無損傷）。
2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析
采用SPSS 26.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)量數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”（x±s）表示，組間比較采用單因素方差分析與t檢驗(yàn)，P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
3.1 單因素變量實(shí)驗(yàn)結(jié)果
3.1.1 酶液濃度對(duì)清洗效果的影響
酶液濃度與蛋白殘留量呈先降后穩(wěn)的趨勢(shì)。當(dāng)濃度從1:20降至1:50時(shí)，蛋白殘留量從0.086±0.007μg/cm²降至0.031±0.004μg/cm²；濃度繼續(xù)降至1:60時(shí)，殘留量升至0.048±0.006μg/cm²。這是因?yàn)榈蜐舛葧r(shí)酶分子數(shù)量不足，無法充分結(jié)合污染物；濃度過高則會(huì)增加溶液黏度，降低酶分子擴(kuò)散效率，因此1:50為最優(yōu)濃度。
3.1.2 清洗溫度對(duì)清洗效果的影響
溫度在45℃時(shí)清洗效果最佳，蛋白殘留量為0.030±0.003μg/cm²。25-45℃范圍內(nèi)，隨溫度升高，酶活性增強(qiáng)，殘留量逐漸降低；45℃以上，高溫導(dǎo)致酶變性失活，55℃時(shí)殘留量升至0.062±0.005μg/cm²，65℃時(shí)酶完全失活，殘留量與對(duì)照組無顯著差異，因此45℃為最優(yōu)溫度。
3.1.3 浸泡時(shí)間對(duì)清洗效果的影響
浸泡20min時(shí)蛋白殘留量最低（0.032±0.005μg/cm²）。浸泡時(shí)間不足15min，酶與污染物反應(yīng)不充分，殘留量較高；20min后延長(zhǎng)浸泡時(shí)間，殘留量無顯著下降，說明反應(yīng)已達(dá)平衡，因此20min為最優(yōu)浸泡時(shí)間。
3.1.4 清洗方式對(duì)清洗效果的影響
超聲清洗效果最優(yōu)，蛋白殘留量為0.030±0.004μg/cm²；其次為全自動(dòng)清洗（0.035±0.006μg/cm²）、噴淋清洗（0.058±0.007μg/cm²），浸泡震蕩效果最差（0.092±0.008μg/cm²）。超聲產(chǎn)生的空化效應(yīng)可加速酶液滲透，促進(jìn)污染物脫落，因此超聲清洗為最優(yōu)方式。
綜合以上結(jié)果，福斯強(qiáng)力酶清洗液最優(yōu)參數(shù)組合為：濃度1:50、溫度45℃、浸泡20min、超聲清洗。
3.2 最優(yōu)參數(shù)組合驗(yàn)證結(jié)果
3.2.1 污染物殘留量對(duì)比
實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組各類污染物殘留量對(duì)比結(jié)果如表1所示。實(shí)驗(yàn)組蛋白質(zhì)殘留量、脂類殘留量均顯著低于對(duì)照組，核酸殘留檢測(cè)均為陰性；對(duì)照組有12個(gè)樣本核酸殘留呈陽性，且蛋白與脂類殘留量遠(yuǎn)超實(shí)驗(yàn)組（P<0.05）。說明福斯強(qiáng)力酶清洗液通過復(fù)合酶系的特異性催化作用，對(duì)各類生物污染物的去除能力遠(yuǎn)超傳統(tǒng)堿性清洗劑。
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污染物類型
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組別
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蛋白質(zhì)殘留量（μg/cm²）
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脂類去除率（%）
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核酸殘留（陽性數(shù)/總樣本數(shù)）
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蛋白質(zhì)污染
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實(shí)驗(yàn)組
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0.032±0.005*
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-
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-
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對(duì)照組
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0.186±0.012
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-
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-
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脂類污染
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實(shí)驗(yàn)組
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-
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99.2±0.3*
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-
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對(duì)照組
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-
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82.5±1.2
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-
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核酸污染
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實(shí)驗(yàn)組
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-
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-
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0/30
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對(duì)照組
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-
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-
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12/30
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注：與對(duì)照組比較，*P<0.05；“-”表示不適用該檢測(cè)指標(biāo)。
3.2.2 器皿潔凈度合格率對(duì)比
實(shí)驗(yàn)組不同材質(zhì)器皿潔凈度合格率均達(dá)98%以上，總合格率為99.5%；對(duì)照組總合格率僅為78.0%，其中移液器吸頭（內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜）合格率最低，僅為65.0%。具體結(jié)果如表2所示，實(shí)驗(yàn)組各類器皿合格率均顯著高于對(duì)照組（P<0.05），尤其對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的微小器皿清洗優(yōu)勢(shì)明顯。
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器皿類型
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實(shí)驗(yàn)組合格率（%）
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對(duì)照組合格率（%）
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1mL移液器吸頭
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98.0±2.0*
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65.0±3.5
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50mL離心管
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100.0±0.0*
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82.0±2.8
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90mm培養(yǎng)皿
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100.0±0.0*
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88.0±2.2
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24孔細(xì)胞培養(yǎng)板
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99.0±1.0*
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77.0±3.0
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總合格率
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99.5±0.5*
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78.0±2.5
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注：與對(duì)照組比較，*P<0.05。
3.2.3 材質(zhì)兼容性結(jié)果
清洗10次后，實(shí)驗(yàn)組各類器皿均無變色、開裂、變形等腐蝕現(xiàn)象，表面接觸角變化率均≤3%；對(duì)照組中玻璃培養(yǎng)皿出現(xiàn)輕微發(fā)白（接觸角變化率8.5%），PC材質(zhì)培養(yǎng)板出現(xiàn)輕微變形，PP離心管內(nèi)壁出現(xiàn)劃痕。結(jié)果表明福斯強(qiáng)力酶清洗液對(duì)實(shí)驗(yàn)室常用器皿材質(zhì)兼容性優(yōu)異，安全性高于傳統(tǒng)堿性清洗劑。
4 討論
本研究明確了福斯強(qiáng)力酶清洗液在生物實(shí)驗(yàn)室污染器皿處理中的最優(yōu)應(yīng)用條件及顯著效能，其核心優(yōu)勢(shì)源于復(fù)合酶系的協(xié)同作用與科學(xué)的清洗參數(shù)設(shè)計(jì)。蛋白酶可斷裂蛋白質(zhì)肽鍵，將大分子蛋白分解為小分子肽段；脂肪酶能催化脂類水解為甘油和脂肪酸；核酸酶則通過降解磷酸二酯鍵破壞核酸結(jié)構(gòu)，三類酶協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)對(duì)混合污染物的全面去除，而傳統(tǒng)堿性清洗劑僅通過強(qiáng)堿性環(huán)境使蛋白質(zhì)變性，無法徹底分解污染物，因此殘留量較高。
參數(shù)優(yōu)化結(jié)果顯示，45℃是復(fù)合酶系的最適溫度，此溫度下三種酶的活性均達(dá)峰值，且不會(huì)導(dǎo)致酶變性；1:50的濃度既保證了酶分子的充足性，又避免了資源浪費(fèi)與漂洗困難；20min浸泡時(shí)間使酶與污染物充分接觸反應(yīng)，配合超聲清洗的空化效應(yīng)，進(jìn)一步提升了清洗效率，尤其適用于移液器吸頭這類內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的器皿。
材質(zhì)兼容性實(shí)驗(yàn)表明，福斯強(qiáng)力酶清洗液的中性pH環(huán)境（7.5-8.5）對(duì)各類材質(zhì)損傷極小，而傳統(tǒng)堿性清洗劑的強(qiáng)堿性易腐蝕玻璃表面的硅烷層，導(dǎo)致器皿發(fā)白，同時(shí)對(duì)PC等不耐堿材質(zhì)造成變形，限制了其應(yīng)用范圍。此外，福斯強(qiáng)力酶清洗液泡沫量少，漂洗2-3次即可徹底去除殘留，較傳統(tǒng)清洗劑（需漂洗5-6次）節(jié)省了水資源與時(shí)間成本。
本研究仍存在一定局限性，未探究該清洗液在含強(qiáng)腐蝕性試劑（如濃鹽酸、甲醛）污染器皿中的清洗效果，后續(xù)可針對(duì)特殊污染場(chǎng)景展開進(jìn)一步研究，拓寬其應(yīng)用范圍。
5 結(jié)論
福斯強(qiáng)力酶清洗液在生物實(shí)驗(yàn)室污染器皿處理中具有高效去污、低殘留、材質(zhì)兼容性好的顯著優(yōu)勢(shì)，其最優(yōu)應(yīng)用參數(shù)為：酶液濃度1:50（酶液:水）、清洗溫度45℃、浸泡時(shí)間20min、清洗方式為超聲清洗。在此參數(shù)下，對(duì)蛋白質(zhì)、脂類、核酸等污染物的去除效果優(yōu)異，蛋白質(zhì)殘留量≤0.035μg/cm²，脂類去除率≥99%，核酸殘留檢測(cè)呈陰性，各類器皿潔凈度合格率≥98%。
與傳統(tǒng)堿性清洗劑相比，福斯強(qiáng)力酶清洗液的清洗效能提升80%以上，操作效率提升50%，且對(duì)實(shí)驗(yàn)室常用材質(zhì)無腐蝕損傷，可廣泛應(yīng)用于移液器吸頭、離心管、培養(yǎng)皿等各類器皿的清洗，為生物實(shí)驗(yàn)室提供了高效、環(huán)保、可靠的清洗方案，具有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值。
