Я считаю, что второй вариант (сыворотки) - верный, коллега же сомневается, что в таком случае "складывается ощущение, что все эти образцы получены из из крови одного пациента, а не 20 разных".
Если бы были 20 образцов мочи - никто не уточнял бы "мочей" или просто кровь - 20 образцов "кровей", но слово "сыворотка" не собирательное и во множественном числе употребляется...
Какие будут мнения? :)