离心技术
食品分离技术(5) 离心技术
(三).等密度离心法
1原理 预先配制介质的密度梯度（包含了被分离样品中所有
粒子的密度），样品铺在梯度液顶上或混合,离心开始后, 梯度液受离心力的作用逐渐形成底浓而管顶稀的密度梯度, 与此同时原来分布均匀的样品粒子也发生重新分布。各种 颗粒移动到与它们各自密度恰好相等的位置上形成区带。
特点： （1）与样品粒子的密度有关 （2）与样品粒子的大小和其他参数无关 （3）转速、温度不变,则延长离心时间也 不改变这些=0 S=0 粒子平衡
ρp-ρm>0 即ρp>ρm V>0 S>0 粒子沉降
ρp-ρm<0 即ρp<ρm V<0 S<0 粒子逆着离心方向上浮
12
二、离心设备分类
离心机
转子 主机 附件
13
分类标准多种多样： （一）根据转速分类：低速、高速、超速
项目 转数(rpm) 离心力(rcf)
2、转子桶内装有十字形隔板，把桶内分隔成多个扇形小室， 隔板内有导管；
3、区带转头的“管壁效应”极小，分离效果好，转速高， 容量大，回收容易；
缺点：
区带转头的样品及介质与转头直接接触，要求转子耐腐蚀， 并且操作复杂。
30
31
5、连续转头：
32
自动排出沉渣的离心澄清机
33
分批自动排出沉渣的离心澄清机
4
离心力
离心力（F）：当离心机转子以一定的角速度ω（弧度/秒） 旋转，颗粒的旋转半径为r（厘米）时，颗粒所受的向外的 力即离心力。
F ma m2r
ω: 旋转角速度 r：旋转体离旋转轴的距离
2 n rad / sec
60
5
相对离心力
相对离心力（RCF）：又称分离因数，是衡量离心程度的 参数，是指在离心力场中，作用于颗粒的离心力相当于地 球 引 力 的 倍 数 ， 单 位 是 重 力 加 速 度 g （ 980cm/ 秒 2 ） 。 RCF=ω2r/980 = 4π2n2r/3600*980 = 1.119*10-5n2r
离心工艺技术名称
离心工艺技术名称离心工艺技术是一种利用离心力的加工工艺，通过将物料置于离心机中，并通过高速旋转的离心力将物料分离、过滤、干燥等。
离心工艺技术广泛应用于制药、化工、食品、环境保护等领域，为产业的发展提供了强有力的技术支持。
离心工艺技术名称丰富多样，其中包括以下几种常见的技术：1. 离心浓缩技术：离心浓缩是一种将溶液中的物质去除过程，通过高速旋转的离心机使液体中的溶质靠近离心机的壁面，从而实现浓缩。
离心浓缩技术广泛应用于制药、化工、农药等领域，可有效提高产品纯度。
2. 离心分离技术：离心分离是一种将混合物中不同成分分离的工艺，通过调整离心机的旋转速度和时间，使得不同成分受到不同的离心力，从而实现分离。
离心分离技术在制药、化工、环保等行业中被广泛应用于固液分离、液液分离等领域。
3. 离心干燥技术：离心干燥是一种将湿润物料中的水分去除的工艺，通过将湿润物料放入离心机中，并通过高速旋转的离心力使水分快速蒸发，实现干燥。
离心干燥技术在食品、化工、医药等行业中被广泛应用于粉末、颗粒等物料的干燥。
4. 离心萃取技术：离心萃取是一种将液体中的目标成分分离提取的工艺，通过将液体样品与萃取剂混合，并通过高速离心的力将目标物质分离出来。
离心萃取技术在化工、制药、环保等行业中被广泛应用于提取有机物、分离污染物等领域。
5. 离心过滤技术：离心过滤是一种将悬浮固体颗粒从液体中分离的工艺，通过将混合物置于离心机中并调整旋转速度，使液体通过滤芯，固体颗粒在离心力的作用下沉积在滤芯上。
离心过滤技术在食品、化工、环保等行业中被广泛应用于悬浮物的分离、固液分离等领域。
以上只是离心工艺技术名称的一部分，随着科技的不断发展，离心工艺技术将越来越多样化、专业化，为产业发展提供更多高效、节能的解决方案。
第五章-离心技术
离心技术离心技术离心是利用旋转运动的离心力以z离心是利用旋转运动的离心力，以及物质的沉降系数或浮力密度的差别进行分离、浓缩和提纯的项操作技进行分离、浓缩和提纯的一项操作技术。
主要内容z离心的基本原理z离心设备的分类z离心机的选择z 离心技术应用实例一、离心的基本原理z 利用转子高速旋转时所产生的强大离心力，加快颗粒的沉降速度，把样品中不同沉降系数的或浮力密度差的物质分离开。
离心力）当离心机转子以一定的角速度z 离心力（F ）：当离心机转子以一定的角速度ω（弧度/秒）旋转，颗粒的旋转半径为r （厘米）时，颗粒所受的向外的力即离心力力即离心力。
2==F ma m rωω:旋转角速度ω: 旋转角速度r：旋转体离旋转轴的距离()2/sec n rad πω=60相对离心力（RCF）：又称分离因数，是衡量离心程度的相对离心力参数，是指在离心力场中，作用于颗粒的离心力相当于地球引力的倍数，单位是重力加速度g （980cm/秒2）。
RCF=ω2r/980=4π2n 2r/3600*980= 1.119*10-5n 2r222524 1.11910980r n r RCF n r ωπ−===×3600980×低速离心时常以每分钟的转数rpm （即n ）来作为离心力单n：转子每分钟的转数（rpm）位；而高速离心则以g 表示。
Dole&Cotzias制作了转子速度和半径相对应的离心力列线图半径相对离心力转数Sedimentation coefficient (S)沉降系数Sedimentation coefficient (S)z 离心沉降和重力沉降只是对沉降的作用力不同，离心沉降的速度v 2v S r ω=z其中S 即为沉降系数。
z S 表示单位离心场中粒子的移动速度。
2303S −沉降速度212221log log 2.303()r r v r t t ωω===−单位离心力zr 1:离心前粒子距离转轴的距离z r :离心后粒子距离转轴的距离2在实际应用时常在1010-13秒左右，故把S在实际应用时常在Svedberg单位，单位，秒称为一个Svedberg沉降系数10沉降系数-1310秒称为一个。
离心技术
五、离心机使用注意事项 使用前应将负荷平衡， 1. 使用前应将负荷平衡 ， 重量误差越小 越好 严禁空转， 2. 严禁空转，启动时转速由低至高逐步 调节，严格高速启动。 调节，严格高速启动。 选择合适的转头，控制转速。 3. 选择合适的转头，控制转速。 保护转头，防止碰撞、擦伤、 4. 保护转头，防止碰撞、擦伤、防止异 污垢进入、用毕立即清洁。 物、污垢进入、用毕立即清洁。 低温离心样品时, 5. 低温离心样品时 , 先将空转头预冷一 定时间。温度± 定时间。温度±0℃。 发现异常如噪声，应立即停机检查。 6. 发现异常如噪声，应立即停机检查。 离心机结构及使用方法——实习 六、离心机结构及使用方法 实习 离心机的应用——自学 七、离心机的应用 自学
2、离心机的分类 ：按离心机应用范围分为四类： 、 离心机的分类：按离心机应用范围分为四类： 普通离心机、专用离心机、制备离心机和分析用离心机， 普通离心机、专用离心机、制备离心机和分析用离心机， 按离心速度即离心机转速分为： 按离心速度即离心机转速分为： 普通离心机：转速小于5000转/min，在室温下运 ① 普通离心机：转速小于 转 ， 主要用于红细胞，微生物细胞，粗大沉淀物， 行，主要用于红细胞，微生物细胞，粗大沉淀物，细胞 细胞膜等的沉淀分离。 核、细胞膜等的沉淀分离。 高速离心机：转速为5000～20000转/min，通常 ② 高速离心机：转速为 ～ 转 ， 备有致冷和温控装置。适用于各种生物细胞、病毒、 备有致冷和温控装置。适用于各种生物细胞、病毒、血 清蛋白等有机物、无机物溶液， 清蛋白等有机物、无机物溶液，悬浮液及胶体溶液等样 品的分离，浓缩、提取制备工作。 品的分离，浓缩、提取制备工作。它是细胞和分子生物 水平研究的基本工具。 水平研究的基本工具。 ③ 超 速 离 心 机 ： 转 速 为 20000 ～ 90000 转 /min 。 Ultrcentrifuge因它能产生超强的离心力场而达到独特的 因它能产生超强的离心力场而达到独特的 分离纯化目的。它是分离、纯化、分析、 分离纯化目的。它是分离、纯化、分析、鉴定生物大分 子的重要技术手段 。 如 DNA/RNA 杂交分子的分离 ， HDL的分离。 的分离。 的分离
离心的基本原理和方法
离心的基本原理和方法离心技术可以在生物、化学、物理等领域中得到广泛应用，其基本原理是利用离心力将样品分离成不同的组分。
离心是通过对甩轮（rotor）施加高速旋转，使不同密度、形状或大小的物质沉降或浮升，从而实现分离的过程。
以下将介绍离心的基本原理和方法。
1. 基本原理离心原理是基于史托克斯定律，也就是沉降速率与颗粒大小、形状和密度有关的原理。
当样品放置在旋转的甩轮上时，高速旋转将产生一个与离心力大小相等的离心加速度，其大小约为1万倍的地球引力。
离心加速度与半径的平方成正比，因此，离心机的甩轮越大，离心加速度越大。
2. 离心方法离心方法主要包括各种旋转速度和时间的组合。
常用的离心方法有：（1）常规离心：常规离心一般用于分离细胞、蛋白质、核酸等生物分子。
载体物质（如细胞）被置于离心管（centrifuge tube）中，并旋转至合适的速度和时间，使其中的组分被沉淀或上漂到不同的位置，从而实现分离。
（2）超速离心：超速离心是一种高速离心方法，用于分离细胞破碎液、粉碎样品等，需要离得更远的组分。
超速离心一般使用更大的甩轮，可产生更高的离心加速度。
（3）梯度离心：梯度离心是基于组分分离的不同沉降系数来进行分离。
梯度介质（如蔗糖、琼脂等）被均匀地加入离心管中，并沿着管子形成梯度。
载体物质被放置在管子顶部，离心时不同的成分就会在不同的梯度中沉降，从而实现分离。
（4）分子筛离心：分子筛离心是通过离心分离物质的分子大小和重量。
分子筛离心使用特别设计的甩轮和选择性的分子筛，将分子通过偏离甩轮的轨道来分离，从而实现分离。
3. 离心应用离心技术具有广泛的应用，包括细胞毒性测试、DNA/RNA提取、蛋白质纯化、糖类检测、药物筛选等。
离心将样品分离成不同的组分，从而可以对目标组分进行深入研究、提取或者纯化。
离心技术在生物学和医学领域中使用最为广泛，但它也可用于分离和提取食品、环境和材料等方面的样品。
综上所述，离心技术是一种基于沉降速率与颗粒大小、形状和密度有关的原理实现的分离技术，包括各种旋转速度和时间的组合。
离心技术
一、基本原理
沉降-扩散平衡： 沉降-扩散平衡： 利用沉降-扩散协同作用可将不同质量的物质分开； 利用沉降-扩散协同作用可将不同质量的物质分开；
自然条件下的沉降是由重力场作用，重力场强度有限， 自然条件下的沉降是由重力场作用 ， 重力场强度有限 ， 当 质量小到一定程度时，沉降速度<<扩散速度， <<扩散速度 质量小到一定程度时，沉降速度<<扩散速度，微粒就不能沉 降分离。 降分离。 离心：借助高速旋转产生比重力场更大的离心力场, 离心：借助高速旋转产生比重力场更大的离心力场,加大沉 淀作用，使更小的微粒也能沉淀。 淀作用，使更小的微粒也能沉淀。 离心力场的优点: 离心力场的优点 *远大于重力场 远大于重力场 *可调节大小 可调节大小
水平转头
垂直转头
o转头停止和运动时， 转头停止和运动时， 离心管都是呈垂直放 置的， 置的，适合用于密度 梯度离心。 梯度离心。 o特点；离心结束时， 特点；离心结束时， 液面和样品区带要作 九十度转向， 九十度转向，因而降 速要慢。 速要慢。介由于样品 颗粒沉降距离最短， 颗粒沉降距离最短， 离心所需时间也短。 离心所需时间也短。
第二节 制备离心技术
（一）差速离心法
1Hale Waihona Puke 差速离心法：逐渐增加离心速度, 或低速与高速交替进行离心，使沉降系数 差速离心法：逐渐增加离心速度, 或低速与高速交替进行离心， 不同的颗粒在不同速度或不同离心时间下分离的方法。 不同的颗粒在不同速度或不同离心时间下分离的方法。 2、特点：离心介质的浓度均一；离心速度改变 特点：离心介质的浓度均一； 3、用途：用于分离大小相差10S的样品颗粒的初步分离 用途：用于分离大小相差10S 4、优点：操作容易，通过倾倒就可将上清液和 优点：操作容易， 沉淀分离，而且可用大容量的角转子。 沉淀分离，而且可用大容量的角转子。 • 缺点：需经多次离心，沉淀不纯，分离效果差， 缺点：需经多次离心，沉淀不纯，分离效果差， 沉淀大量堆集在离心管底部， 沉淀大量堆集在离心管底部，颗粒受挤压 易失活。 易失活。 5、应用中的主要问题：离心时间和离心速度的选择 、应用中的主要问题：
最新生物化学实验考试重点
1.何为离心技术？它有什么用处？离心技术是利用物体高速旋转时产生强大的离心力，使置于旋转体中的悬浮颗粒发生沉降或漂浮，从而使某些颗粒达到浓缩或与其他颗粒分离之目的。
离心机转子高速旋转时，当悬浮颗粒密度大于周围介质密度时，颗粒离开轴心方向移动，发生沉降；如果颗粒密度低于周围介质的密度时，则颗粒朝向轴心方向移动而发生漂浮。
用处：它是分离细胞器和生物大分子物质基本的必备手段之一，它是测定某些纯品物质的部分性质的一种方法。
2.简述离心机的分类（1）工业用：低速，高速，超速离心机（2）试验用：1制备：a普通离心机：台式普通，台式超速离心机。
B冷冻离心机：大容量，高速，超速冷冻离心机。
2分析：分析超速离心机。
3.简述层析法的基本原理及分类原理：所有的层析系统都由两个相组成：一是固定相，另一是流动相。
当待分离的混合物随流动相通过固定相时，由于各组分的理化性质存在差异，与两相发生相互作用（吸附、溶解、结合等）的能力不同，在两相中的分配（含量比）不同，且随流动相向前移动，各组分不断地在两相中进行再分配。
分部收集流出液，可得到样品中所含的各单一组分，从而达到将各组分分离的目的。
分类;氧化铝柱，活性炭柱，纸上，液相，高效液相，硅胶薄层，聚酰胺薄层，离子交换，凝胶，亲和，金属螯合，疏水，共价层析4.简述层析技术的一般过程，层析技术可运用在哪些方面？过程：1层析柱的制作，2加样，3洗脱，4检测与鉴定运用：1小分子有机物质的纸层析及薄层层析。
2用吸附柱层析分离，纯化胡萝卜素。
3用亲和层析法分离青豌豆凝集素。
4凝胶过滤测蛋白质相对分子量。
5用hplc分析维生素5．分光光度发的基本原理。
运用分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法。
运用：1蛋白质含量的测定2氨基酸含量的测定3糖类含量的测定4核酸含量的测定5酶活力测定6其他有色物质的测定6简述测定谷物样品中赖氨酸含量的意义？答：赖氨酸是碱性氨基酸（一羧基二氨基），它是人体不能合成的氨基酸，必须由食物提供，所以称为必需氨基酸。
离心技术
离心技术一．概念生物样品悬浮液在高速旋转下，由于巨大的离心力作用使悬浮的微小颗粒（细胞器、生物大分子的沉淀等）以一定的速度沉降，从而与溶液得以分离的一种技术。
沉降速度取决于颗粒的质量、大小和密度。
主要应用于各种生物样品的分离和制备。
二．基本原理1．离心力（F）F = m·a ＝m·ω2r2a：粒子旋转的加速度m：粒子的有效质量克为单位ω：粒子旋转的角速度弧度/秒为单位r：粒子的旋转半径cm为单位2．相对离心力（RCF）relative centrifuge force通常离心力常用地球的引力的倍数来表示，因而称为相对离心力（RCF）。
或者用数字×g 来表示，例如：13，000g，则表示相对离心力为13，000。
相对离心力指在离心场中，作用于颗粒的离心力相当于地球重力的倍数，单位是重力加速度g（980cm/s2）。
RCF=ma/ mg= mω2r2/mg=ω2r2/gω=2π×rpm/60∴RCF=1.119×10－5×（rpm）2rrpm：revolutions per minute为每分钟转数由上式可知，只要给出旋转半径r，则RCF和rpm之间可以相互换算。
由于转头的形状及结构的差异，每台离心机的离心管从管口至管底的各点与旋转轴之间的距离是不一样的，所以在计算时规定旋转半径均用平均半径r av代替：rav＝（r min＋r max）/2低速离心时常以转速rpm来表示，高速离心时则以g表示。
报告离心条件时使用RCF 比rpm要科学，因为它可以真实地反映颗粒在离心管内不同位置的离心力及其动态变化。
三．离心机的主要构造和类型1．离心机的分类工业用离心机制备性离心机：分离各种生物材料、分离的样品量比较大实验用离心机分析性离心机：研究纯的生物大分子和颗粒的理化性质，一般有光学系统，可监测粒子在离心场中的行为，能推断物质的纯度、形状和分子量等，都是超速离心机制备性离心机分为：（1）普通离心机最大转速6000rpm左右，最大RCF接近6000g，容量为几十毫升至几升，分离形式是固液沉降分离，其转速不能严格控制，通常不带冷冻系统，室温操作，用于收集易沉淀的大颗粒物质，如：细胞等（2）高速冷冻离心机转速为2000－25000rpm，最大RCF为8900×g，最大容量可达3L，一般都有制冷系统，以消除高速旋转转头与空气之间摩擦而产生的热量，离心室的温度可以调节和维持在0℃－4℃，可以严格准确的控制转速温度和时间，并有指针或数字显示。
离心技术的名词解释
离心技术的名词解释离心技术是一种常见于工程及实验室等领域的物理过程，通过利用离心力来实现物质分离、纯化或者精细加工等目的。
它借助离心力将混合物中的不同成分分开，以达到提取或分离特定目标物质的目的。
离心技术被广泛应用于生物医药、化学工程、食品加工等多个领域，企业和研究机构常常将其作为一种重要的实验工具。
离心技术的原理在于利用旋转的离心机产生的离心力驱使物质在离心机的管道或离心机具中旋转，通过离心力的作用将混合物中的纯化目标物质或者杂质分离出来。
离心力的大小依赖于物体离旋转轴线的距离和旋转速度，而离心技术的应用则需要根据目标物质的特性以及实验所需的纯度、产量和分离效率等因素来确定旋转速度和离心时间。
离心技术的应用十分广泛。
在生物医药领域，离心技术常用于细胞分离、血液分离、蛋白质纯化等。
例如，细胞培养中，通过离心技术可以将培养液中的细胞与培养基分离，以用于进一步的实验或制备纯净的细胞样本。
在血液分离中，离心技术被用于将红细胞、白细胞和血浆分离开来，以满足不同的临床需求。
另外，在蛋白质纯化中，离心技术可以去除蛋白质混合物中的细胞碎片、脂质和其他杂质，从而提供更纯净的蛋白质样品。
在化学工程领域，离心技术的应用也非常广泛。
例如，在有机合成中，离心技术可以将反应产物与反应溶剂分离，以便进行下一步的处理或纯化。
在制药工业中，离心技术被用于分离药物原料中的杂质，提高药物的纯度和效果。
另外，离心技术还可以应用于废水处理、催化剂的回收等领域，以实现资源的高效利用和环境保护。
离心技术在食品加工行业也有重要的应用。
例如，在酿酒过程中，离心技术可用于分离发酵液中的酒糟和酒液，提高酒品质量。
在乳制品加工中，离心技术可用于分离乳脂和乳清，以便生产黄油、奶油、乳清蛋白等产品。
此外，在果汁生产中，离心技术被用来除去果汁中的果渣和杂质，提高果汁的质量和口感。
综上所述，离心技术是一种利用离心力实现物质分离、纯化或者精细加工的技术。
它在生物医药、化学工程和食品加工等多个领域都发挥着重要的作用。
离心技术
所以 rpm = 1000 RCF 11.2r
利用此公式可以进行相对离心力和转数的计算，例如：已 知 一 个 离 心 机 转 头 的 半 径 r=254mm (25.4cm), 速 度 rpm=4200, 求RCF？
根据公式 RCF ＝ 11.2r(rpm 1000)2
RCF = 11.2 25.4 (4200 1000)2 = 5018g
二级真空系统。这种泵的真空度可达133.322 10-3pa
3.3.4光学系统：
a 转头识别：通过离心腔内的光学扫描系统，对安装的转 头进行扫并把扫描的信号与本机设定的转头比较以此识别 。 b测速：通过转头底黑白相间的花边进行测定， c沉降带检测：通过光学系统将运行中的离心状态显示出 来。
3.3.5控制系统： 控制系统是离心机的指挥中心。 a速控：包括设速、测速、控速等 设速：是在离心前设定离心时所需速度。 测速：在离心机启动后通过光电检测器测定运行的真实 速度 控速：包括提速、恒速、限速、减速等。 b温控：包括制冷启动、恒温、加温除霜
4转头的基本参数与性能
4.1转头K因子：
转头K因子是转头的常数，它表示转头大小和转速之间的关系。出 厂时就被标定了，以表示每个转头的分离性能。用公式表示为： (rmax/rmin ) S＝2.533 1011ln──── (rpm)2.T S：表示颗粒的沉降系数(单位：Sec) rmax：为转头最大半径(单位：cm) rmin：为转头最小半径(单位：cm) rpm：为转头的允许速度(单位：转/分)
超速离心
1概述 2离心的基本理论 3离心机的分类与构造 4转头的基本参数与性能 5离心技术 6安全操作与离心机的保养
1概述
1.1离心技术过程的发展
第九章 离心技术
ω 是指该转头的最大允许角速度
S，T 和K之间的关系
K 最高转数 T =--------------- x (----------------)2 S 实际转数
二. 离心设备 离心机
转子 离心管 附件
（一）.离心机(Centrifugel) 1.低速离心机 转子 电动机
转子带有放置离心管的孔 转子的中央位于离心机的驱动轴上 离心机的转速和温度控制不够准确 一般最高转速在6,000rpm以下 实验室中常用于分离制备。
离心技术的基本目的
1.最大程度地富集目的颗粒。 2.最大程度地减少非目的颗粒。
问题是在同一离心力作用下,所有的颗粒均会以 不同的速度沉淀。如何能够有效的达到上述的 基本目的，这就是我们要考虑和必须回答的问 题。
3.沉降系数 Sedimentation icient (S) 样品沉降率 样品颗粒的大小 形状 密度 溶剂的粘度、密度 离心加速度
若用 ω=
2πn (rad/sec) 60
(2πn/60)2
RCF= x r 980.7 =1.118×10-5 n2 r n：转子每分钟的转数(rpm)
影响离心力的两大因素
1. 离心机转数（rpm） 2. 离心半径（r ）
换用不同型号的离心机时，你不能只考虑 离心机转数而忽视离心机半径。不同型号 和半径的离心机在相同转数时会产生大小 不同的离心力，也就会产生不同的离心效 果。
澄清时间（T值）--2
1 Lnrt - Lnr0 t1-t0 = ---- x ---------------S
ω2
澄清时间与颗粒的沉淀系数S成反比， 与离心机的重要参数（ Lnrt - Lnr0） /ω2成正比，即与所使用的离心机或 使用的转头有关。
离心技术简介
离心技术简介1.离心技术悬浮在液体中颗粒的运动速度取决于：①应用力——液相中的颗粒处在一支平稳的试管内，会受到地球重力的作用而运动。
②固液相的密度差——密度小于液相的颗粒悬浮在上面，密度大于液相的颗粒则沉降下来。
③颗粒的大小与形状。
④介质的黏滞度。
就大多数生物颗粒（细胞、细胞器或分子）而言，受重力作用的悬浮或沉降的速度太慢，就无法应用于物质速度（g＝ m·s－2）的倍数的分离。
所以常使用离心机对物质进行分离。
离心机是一种通过使样品绕离心转轴的中心旋转而在其上产生一个远大于地球重力的仪器。
不同大小、形状和密度的颗粒会以不同的速度沉降。
颗粒的沉降速度取决于离心机的转速及颗粒与中心轴的距离。
2.离心分离常见的一些方法（一）差速沉降（沉淀）法将一混合悬浮液以一定的RCF（RCF又称为相对离心力，RCF取决于转子的转数和旋转半径），离心一定的时间后，混合物将会被分为沉淀和上清液两部分。
这种方法被广泛应用于从细胞匀浆中分离细胞器。
（二）密度梯度离心法下列技术使用了密度梯度，即离心管中的溶液从管顶到管底密度逐渐增加。
①差速区带离心法。
将样品置于平缓的预制备的密度梯度介质上，进行离心，较大的颗粒将比较小的颗粒更快地沉降，通过梯度介质，形成几个明显的区带（条带）。
这种方法有时间限制，在任一区带到达管底之前必须停止离心。
②等密度离心法。
这种技术根据其浮力密度的不同分离物质。
几种物质可通过离心法形成密度梯度（如蔗糖、CsCl等）。
样品与适当的介质混合后离心——各种颗粒在与其等密度的介质带处形成沉降区带。
这种方法要求介质梯度应有一定的陡度，要有足够的离心时间形成梯度颗粒的再分配，进一步离心对其不会有影响。
使用一根细的巴氏滴管或带有细长针头的注射器可收集一个密度梯度内的条带。
另一种方法可将试管刺穿，将内含物分段逐滴收集到几个管中。
需要更精确的研究时，可以再进行更精确的分离。
离心技术
36
甩平式转头 36,000
5×5
55
垂直管转头 100,000 8×5
<2
近垂直管转头 78,000
8×5
4
效果 较好
好 较好
好
离心管
塑料离心管：聚乙烯（PE）管，纤维素（CAB） 管，聚碳酸酯（PC）管，聚丙二醇酯（PP）管 等。
不锈钢离心管
离心方法介绍及举例
沉淀离心 差速分级离心 密度梯度离心 淘洗离心 连续流离心
水
平
转
头
的
基
600 rpm
本
结
构
垂直转头（vertical tube rotor）
垂直转头：是指离心管与旋转轴成平行方向。当 转头旋转时，离心管中的液体层改变方向，与旋 转轴成垂直方向。当离心结束后，液层又随转速 的降低慢慢恢复原位。
承受的最大离心速度在100, 000 r/min左右，最大 离心力在700, 000g 。
近垂直管转头 超速 连续离心转头 低、高、超速
1989年，（日）Hitachi Koki;（美） Beckman公司
1965年，（英）MSE公司
角转头（angle rotor）
角转头：离心管放置的位置与转头的旋转轴之间 成一个固定角度，通常在14-40℃之间。 承受的最大离心速度在100,000 r/min，最大离心 力可达800,000 × g。 适用于差速离心，也可用于等密度离心。 特点：容量大，转头内容纳的离心管多。
1955年，Anderson发明了区带转头，并用区带离 心法首次证明了DNA双螺旋结构半保留复制的假说；
1955年以后，开始了超速、高速、低速大容量离 心机以及分析用超速离心机的商品化生产；
离心技术
不同的细胞器、大分子和病毒的密度及相应的沉降系数
常见物质的沉降系数
可溶蛋白 1-60s 真核生物核糖体 80s 微粒体 100-1000s 线粒体 10000-100000s 核酸 4-100s 病毒 60-1000s 烟草花叶病毒 200s
概述
技术要点：
制备超离心的关键是如何根据颗粒和介 质的性质以及转子的某些参数来确定转速 和离心时间。
Equilibrium density-gradient centrifugation 平衡密度梯度离心
原理 当不同颗粒存在浮力密度差时，在离
心力场下，在密度梯度介质中，颗粒或 向下沉降，或向上浮起，一直移动到与 它们各自的密度恰好相等的位置上形成 区带，从而使不同浮力密度的物质得到 分离。
介质的密度梯度范围必需包括所有待分离粒 子的密度。样品可以铺在密度梯度液柱上面 或均匀分布在密度梯度介质中。离心过程中 粒子移至与它本身密度相同的地方形成区带。
对称平衡：当离心转速达 1 － 5 万（rpm / min）
时，如对称管相差 1 g ，转头半径 5 cm ，则离心
力公式
F=m × RCF
查表得: 1 万（ rpm / min ） RCF=6000 代入公式 F=1 × 6000=6 ( kg )
5 万（ rpm / min ） RCF=150000 代入公式 F=1 × 150000=150 (kg )
因为它可以真实地反映颗粒在离心管内不同位置的离 心力及其动态变化。
由于离心管中从管口到管底与旋转 中心的距离是不同的，所以在同样转速 时，管口和管底所受到的离心力也有差 别。
例如：在某个角度转头中，离心管 口到旋转中心的距离为4.8cm，而离心 管底到旋转中心的距离是8.0cm，当转 速为12000 r/min时，离心管口和离心 管底所受到的相对离心力RCF分别是： RCF（管口）=
离心技术
转头可分为：角度转头，垂直转头，水平 转头可分为：角度转头，垂直转头， 转头。 转头。 离心管及其管帽是转头重要的附件，制造 离心管及其管帽是转头重要的附件， 离心管的材料主要有特种玻璃， 离心管的材料主要有特种玻璃，塑料和不 锈钢。 锈钢。
制备性超速离心技术
制备性超速离心主要利用离心机转子高速旋转时所产生的强大 制备性超速离心主要利用离心机转子高速旋转时所产生的强大 离心力，加快颗粒的沉降速度， 离心力，加快颗粒的沉降速度，把样品中不同沉降系数或浮力 密度差的物质分开。 密度差的物质分开。 沉降系数指单位离心力作用下颗粒沉降的速度。 沉降系数指单位离心力作用下颗粒沉降的速度。沉降系数用 指单位离心力作用下颗粒沉降的速度 svedberg表示 简称S 量纲为秒，1S单位等于 表示， 单位等于1 svedberg表示，简称S，量纲为秒，1S单位等于1×10-13秒， 沉降速度是指在强大离心力作用下， 沉降速度是指在强大离心力作用下，单位时间内物质运动的 距离。 距离。 制备超离心的关键是如何根据颗粒和介质的性质以及转子的 某些参数来确定转速和离心时间。 某些参数来确定转速和离心时间。 颗粒沉降的时间和速度取决于：离心力、 颗粒沉降的时间和速度取决于：离心力、颗粒的大小形状和 密度、沉降介质的密度和黏度。 密度、沉降介质的密度和黏度。
已破碎的细胞
500g,10’
沉淀（细胞核） 沉淀（细胞核）
上清液
10 000g,10’
上清液 沉淀（细胞膜碎片、 沉淀（细胞膜碎片、 线粒体、溶酶体） 线粒体、溶酶体） 沉淀（核糖核蛋白体） 沉淀（核糖核蛋白体）
100 000g,3h
上清液（ 上清液（可 溶性组分） 溶性组分）
密度梯度离心
密 度 升 高
梯度混合器
离心技术
主要用于样品作密度梯度离心，如用于线粒体、 叶绿体、细胞核等的分离和密度梯度离心。
3、区带转子 区带转头无离心管，主要由一个转子桶和可旋开 的顶盖组成，转子桶中装有十字型隔板装置，把 桶内分隔成四个或多个扇形小室，隔板内有导管， 梯度液或样品液从转头中央的进液管泵入，通过 这些导管分布到转子四周。 分离效果好 转速高 容量大 回收梯度容易 不影响分辨率
Dole和Cotzias制作了与离心机转子速度和半径相对 应的RCF的列线计算图
将离心机转数换算 为RCF时，首先，在 标尺上取已知的 和 在r/min标尺上取已 知的转数，然后， 将两点间划一条直 线，在图中间RCF标 尺上的交点即为相 应的RCF（g）。
半径 RCF 转速 r/min
二、浮力
电动机 转子 驱动和速度控制 温度控制 真空系统 20000～25000rpm 50000～80000 rpm 89000×g 510000×g
容量
几十毫升至 几升
3升
几十毫升至2升
三类制备性离心机的比较
特性 低速离心机 高速冷冻离心机 超速离心机 差速沉降分离 和密度梯度区 带分离 分离形式 固液沉降分离 固液沉降分离
应用及特点 差速离心法适用于大小和密度相差较大、不稳 定、易变性、易受梯度介质损伤的颗粒。 差速离心的分辨率不高,沉淀系数在同一个数量 级内的各种粒子不容易分开,常用于其他分离手 段之前的粗制品提取。
应用及特点 优点
操作简单 可使用容量较大的角式转子 分离时间短、重复性高 样品处理量大
2. 生物、医学、化学
转速从每分钟几千到几万转以上，目的在
于分离和纯化样品，以及对纯化的样品有关性能进
行研究。
第一节
离心分离的基本原理
4离心技术
第三节 离心的基本方法
离心分离是制备生物样品广泛应用的重要手段。如分离活
体生物、细胞器、生物大分子、小分子聚合物等。
根据这个公式，相对离心力（RCF）和每分钟转数（N）
之间便可以互换，这种互换关系是很有实用价值的。
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南京农业大学 生命科学学院
第一节 离心技术原理
1. 相对离心力（RCF）
一般情况低速离心转速单位以 rpm 表示，高速离心则以重力加
速度g表示。 在计算颗粒的相对离心力时，应注意离心管与中心轴之间的距
（详见本页备注）
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高速离心机：
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超速离心机：
组成：
驱动和速度控制 温度控制 真空系统 转头
增加真空系统，这是它与高速离 心机的主要区别。 常用于分离亚细胞器、病毒粒子 、 DNA 、 RNA 和蛋白质分子 。 在分离时无须加入可能引起被分 离物质结构改变的物质。
ω — 粒子旋转的角速度 r — 粒子的旋转半径 Fc — 离心力
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南京农业大学 生命科学学院
第一节 离心技术原理
1. 相对离心力（RCF）
由于转头有不同的制造商制造，半径不同，故用相对离心
力来表示离心力的大小。 RCF (×g) = Fc/F重力 = mG/mg = r· ω2/g = 1.119×10-5· N2· r =11.2r(N/1000)2 也有：
缺点是样品和介质直接接触转头，耐腐蚀要求高，操 作复杂。
离心原理
盖上离心机盖子，接通电源，缓慢加速到所需速度。
用 离心完毕，待转速缓慢逐步调回零位，任其自动停 及 稳后，方可打开盖子取出离心管，切勿用手助停。
注 离心过程中如发现声音不正常，机身不稳，应立即
意 切断电源，待检查排除故障后方能使用。
事
项
第三节 常用离心方法及应用
制备离心技术
制备离心技术：是以分离纯化生化
物质、细胞、亚细胞粒子为目的离心技
术。 一般制备离心技术
制备超速离心技术
差速沉降离心 差速区带离心 密等度密梯度度区区带带离离心心
密度梯度离心法
概念：简称区带离心法，是将样品加
在惰性梯度介质中进行离心沉降或沉降平
衡，在一定的离心力下把颗粒分配到梯度
1617不同颗粒存在着一定的沉降速度差20s或分子量相差3倍不同颗粒存在着一定浮力密度差18不同颗粒之间存在沉降系数差时在一定离心力作用下颗粒各自以一定速度沉降在密度梯度不同区域上形成区带的方法
第五章 离心技术
第一节 离心技术的基本原理
离心技术：是利用旋转运动产生的离 心力,根据物质的沉降系数或浮力密度的 差别进行物质的分析、分离、浓缩和提纯 的一种技术。
离心机的构造
转头 驱动装置 速度控制系统 冷却装置 真空装置 光学检测系统
preparative ultracentrifuge
离 心 转 头
a 水平转头
b 角式转头
c 垂直转头
角度在14-40℃ 之 间
实验中常用的是普通离心机（转速一 般不高于4000rpm），用于分离血清和 沉淀细胞、大的沉淀物等。
密度梯度液的制备用梯度混合器，形成由管 口到管底逐步升高的密度梯度。
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• 4 离心过滤机
• 5 卧式螺旋料沉降离心机
6 冷冻高速、超速离心机
第二节 制备型超离心技术
一、离心设备 （一）转子 1 角度转子 2 水平转子 3 区带转子 4 垂直管转子 5 连续离心转子 6 细胞洗脱转子
（二）离心管 由管体和盖组件两部分组成
二、离心方法 差分离心（离心沉降）、密度离心法（离心分离） （一）差分离心 概念： 差分离心法亦称为“差速离心法”，是依据不同 大小和密度的颗粒在离心力场中沉降速度的不同进 行离心分离的一项技术。 过程是将样品溶液在一定离心力场中离心一定 时间使颗粒大组分沉降于管底，上层液再用加大的 离心力场离心一定时间，又可获得中等大小的组分。 如此依次提高离心力，逐级分离出所需组分，故称 其为差分离心法。
二 离心力
1 离心力（centrifugal force，Fc）： 在一定角度速度下作圆周运动的任何 物体都受到的向外的力。离心力（Fc）的 大小等于离心加速度ω 2r与颗粒质量m的乘 积，即： F=mω2r
⒉相对离心力（relative centrifugal force，RCF） 由于各种离心机转子的半径或者离心管至旋转 轴中心的距离不同，离心力而受变化，RCF就 是实际离心场转化为重力加速度的倍数。
4 2 N 2 rm RCF 3600 mg 4 2 N 2r 1.11810-5 N 2r x g 3600 980
式中r为离心转子的半径距离，以cm为单位； g为地球重力加速度（980cm/sec2）；N为转子 每分钟的转数（rpm）。
三 沉降速度 即在离心力作用下，物质粒子于单位 时间内沿离心力方向移动的距离。
(三)密度梯度的设计 1.梯度介质的选用: (1)盐梯度介质 (2)小分子有机物如蔗糖 (3)三碘化苯衍生物 (4)有机高聚物 (5)胶态二氧化硅
六 :常见的密度梯度材料及应用 ⑴蔗糖：水溶性大，性质稳定，渗透压较高， 其最高密度可达1.33g/ml，且由于价格低容易 制备，是现在实验室里常用于细胞器、病毒、 RNA分离的梯度材料，但由于有较大的渗透压， 不宜用于细胞的分离。 ⑵聚蔗糖：商品名Ficoll，常采用Ficoll-400也 就是相对分子重量为400000，Ficoll渗透压低， 但它的粘度却特别高，为此常与泛影葡胺混合 使用以降低粘度。主要用于分离各种细胞包括 血细胞、成纤维细胞、肿瘤细胞、鼠肝细胞等。 ⑶氯化铯：是一种离子性介质、水溶性大，最 高密度可达1.91g/ml。由于它是重金属盐类， 在离心时形成的梯度有较好的分辨率，被广泛 地用于DNA、质粒、病毒和脂蛋白的分离，但 价格较贵。
3．按工作性质分类 （1）制备型离心机 （2）实验室用离心机， 4．按操作方式分类 （1）连续离心机 。 （2）人工卸料（出渣）离心机； （3）自动卸料离心机（如螺旋式离心机）
（二）常用离心机 1 普通离心机 2管式高速离心机 原理： 应用：液固，液液，发酵工程酶工程中分 离菌体
• 3 蝶片式离心机
（三）等密度离心法 概念： 离心力作用下，不同密度的多组分颗粒在梯度 介质中“向上”或“向下”移动，当移动至其 密度与介质密度相等的位置便不再移动，形成 静止区带，即达到离心平衡，各组分按密度不 同处于区带的不同位置。该离心方法称等密度 离心法。
特点： （1）加样位置不拘。 （2）离心平衡后，区带的位置、形状、不受离心时间 影响。 （3）梯度的密度范围应包括样品中所有组分颗粒之密 度。 （4）分离依据是颗粒组分间密度的差异，与颗粒大小， 形状无关。 （5）离心力大小，组分颗粒的大小和形状，介质密度 梯度的斜率和形状，粘度影响离心时间和分辨率。
2.梯度的密度范围 3.梯度的形状 4.梯度的容量 5.线性梯度的斜率 (结合离子交换的条件研究)
（二）梯度的制备 1.手工制备法 2.梯度混合仪制备法 3.离心形成法 4.反复冻融法
离心操作
（一）加样和离心
样品
准备加样
离心
（二）梯度的取出与收集 取代法、穿刺法、切割法、虹吸法。
C:梯度分析: 测定梯度浓度意义 梯度测定法 样品测定 E:离心制备的步骤: 组织---匀浆---过滤---分级离心----梯度离心 F:制备超离心注意事项: 注意平衡 查阅目的物信息
g / ml 与1.034 g / ml 的两层Percoll溶液界面之间的细
胞，加入D-Hank’s 液混悬后，在100 × g 下离心洗涤2 次，每次8 min。得细胞。
五、密度梯度技术
（一）密度梯度的作用: 1.增加分离层次，提高分辨率。 2.防止温差及振动造成的影响。 （二）对密度梯度的基本要求 1 梯度介质应自身密度大，且溶解度足够大，以便制作出密 度范围大的密度梯度。 2 理化性质稳定，生物惰性；离子强度低，渗透压小，粘度 小。 3 具某种可测性（如折射率）以测其浓度（密度），但不干 扰分离组分的测定。 4 便于除去或回收。此外还有纯度，价格等因素。
g 下离心8min，
将细胞悬液离心后与密度为1. 090 g / ml 的Percoll 溶液 混合，加入离心管底部，在其上分别缓慢加入密度为1. 064 g / ml、1.034 g / ml、1.019 g / ml 的Percoll 溶液， 室温下离心，200 × g，20min。收集介于密度为1.064
特点： （1）样品加于梯度介质的顶部、离心时间须严格控制。 （2）介质的密度亦须严格掌握：梯度最大值≤组分最 小密度。 （3）样品的密度＜梯度密度最小值。 （4）分离依据是各组分之沉降系数差。 （5）分辨率受组分沉降系数，离心时间，颗粒扩散系 数，介质粘度及梯度范围和形状的影响。 用途： 本法适于分离颗粒大小不同而密度相近或相同的组 分，如DNA与RNA混合物、核蛋白体亚单位及线粒体、 溶酶体及过氧化物酶体等。
用途： 差速离心的分辨率不高，沉降系数在同 一个数量级内的各种粒子不容易分开，常用 于颗粒或密度差别较大的组分的分离，或其 他分离手段之前的粗制品提取。
（二）速度区带离心法 概念： 又称速率区带离心法或分级区带离心法。离心 操作时将样品液置于连续或不连续，线性或非线 性密度梯度液上（如蔗糖、甘油、KBr、CsCl 等），控制离心时间，使具有不同沉降速度的粒 子处于不同的密度梯度层内分成一系列区带，从 而达到彼此分离的目的。这种离心方法称速度区 带离心法。
Percoll 非连续等密度梯度离心法纯化牛肾上腺嗜铬细胞
• 疼痛和帕金森病，体外无增殖能力，只能依赖于肾上腺髓质 的分离来获取。 • 实验动物年龄在1 岁左右的健康小公牛，体重约200～ 400 kg, • 取小公牛肾上腺，D-Hank’s 溶液冲洗后，肾上腺充分消化 后剥除皮质，将髓质剪碎成1 mm左右的小块，滴加少量 DHank’s液以保持髓质的营养，将滤过的细胞悬液在100 ×
Ficoll密度梯度离心法分离外周血单核细胞
(一) 原理: 红细胞、粒细胞比重大，离心后沉于管底；淋巴细胞和单 核细胞离心后漂浮于分层液的液面上，吸取分层液液面的细 胞，就可从外周血中分离到单核细胞。 (二) 方法: 1. 在短管中加入适量细胞分离液。 2. 取肝素抗凝静脉血，用滴管沿管壁缓慢叠加于分层液 面上，注意保持清楚的界面。离心2000rpm×20分钟。 3. 离心后管内分为三层，上层为血浆，下层主要为红细 胞和粒细胞。中层为淋巴细胞分离液，在上、中层界面处有 一以单核细胞为主的白色云雾层狭窄带，单个核细胞包括淋 巴细胞和单核细胞。 4. 用毛细血管插到云雾层，吸取单个核细胞。置入另一 短中管中，加入５倍以上体积的Hank's液或RPMI1640， 1500rpm×10分钟，洗涤细胞两次。
d 2 0 2 x 18
四沉降系数 在单位离心力场中，颗粒的沉降速度谓 之“沉降系数”
d o S 2 18
2
五 沉降时间 六 转子常数 七 分子量计算
M
SRT 0 D1
八、离心机
（一）离心机的分类 1．按转速高低及是否有冷冻来分 （1）普通离心机，小于6000rpm （2）高速离心机，8000~25000rpm （3）超速离心机，25000~80000rpm 2．按结构分类 （1）台式离心机（2）立式离心机 （3）沉降式离心机（4）转头式离心机（5）电 动式离心机
第三节 分析型超速离心法
与制备用机型的不同点： 1．由于盛液器（离心池）有“光学窗口”，故 受材料强度限制，允许转速略低，在 80000r.p.m以内使用。 2．转速与温度直接影响测定数据，必须控制很 严：转速偏差±1.5‰，温差±0.1℃ 3．附有动态光学检测，数据分析系统。
分析超离心的方法 分为沉降速度法和沉降平衡法. 沉降速度法据颗粒在离心场中移动速 度 来测定其沉降系数、分子量或纯 度等的方法称沉降速度法 .
第九章
离心技术
本章要求： • 基本概念：离心力，相对离心力，沉降速度，沉降 系数。 • 相对离心力的计算 • 螺旋卸料离心机的特点 • 影响沉降速度的因素 • 制备型离心机常用的转子 • 差分离心法 • 速度区带离心法及其特点，等密度离心法及其特点. • 密度梯度离心常用的介质有哪几类： • 密度梯度的制备方法 • 梯度的回收方法 • 了解分析型离心技术：
沉降平衡法 用沉降平衡过程测定生物大分子的沉降 系数或分子量的方法称沉降平衡法。 特点：低转速下的离心分析法，时间长 （数小时至数日）
超速分析离心的应用
1.对生物大分子均一性估计 2.生物分子形状、大小、水合程度的估计 3.生物分子构象变化的检测
第一节 基本原理和设备
一、沉降和离心 沉降作用：悬浮液静置时，在重力作用下，密 度大于周围溶液的固体颗粒逐渐下沉。 漂浮作用： 影响沉降的因素：颗粒大小、颗粒密度、溶液 黏度 离心技术:利用旋转产生的离心力代替重力， 加速固体沉降速度的一种分离方式 。
离心技术有多种形式： 1．离心沉降 2．离心过滤 3．离心分离 4．离心分析
⑷卤化盐类：KBr和NaCl可用于脂蛋白分离， KI和NaI可用于RNA分离其高于铯盐。NaCl梯 度也可用于分离脂蛋白，NaI梯度可分离天然 或变性的DNA。 ⑸Percoll：是商品名，它是一种SiO2胶体外 面包了一层聚乙烯吡咯酮（PVP），渗透压低， 它对生物材料的影响小，而且颗粒稳定，在冷 却和冻融情况下还是稳定的，其粘度高，且在 酸性pH和高离子强度下不稳定。它可用于细 胞、细胞器和病毒的分离。