09 离心技术.ppt
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生化技术第二章 离心分离PPT教学课件
应用最早、最广泛的检测技术 简便、快速、操作容易
一 糖类的化学检测
糖类包括多糖、双糖、单糖 单糖和某些双糖具有游离羰基——还原糖 多糖和蔗糖等无还原性——非还原糖 糖类化学检测主要是利用游离羰基的还原
性质，与试剂（氧化剂）进行氧化还原反 应而进行测定的。
非还原糖必须转化为还原糖再进行测定
用途：分离细胞、细胞碎片、培养基残渣及粗 结晶等较大颗粒
2高速离心机 1*104g～2.5*104 r/min ，R.C.F 1*104g～105g
用途：分离各种沉淀物、细胞碎片及较大的细 胞器等
高速冷冻离心机
3 超速离心机
2.5*104g～8*104 r/min ，R.C.F 5*105g或更高 结构：离心管帽、冷冻装置和温控系统、真空
第二章 离心分离
借助离心机旋转所产生的离心力，使不 同大小和不同密度的物质分离的技术
细胞的收集、细胞碎片和沉淀的分离等 常用离心分离
超速离心技术已成为分离、纯化、鉴别 和各种生物大分子的重要手段之一
一 离心机的种类与用途
转速分：常速（低速）、高速和超速
1 常速离心机
<8000r/min, R.C.F<1*104g
定磷试剂，45 ℃水浴25min，冷却至室温测OD650 无机磷标准液作标准曲线
（3）核酸含量的计算 一般DNA含磷9.5％,RNA含磷9.2％， RNA量＝（总磷量－无机磷量）×10.9 DNA量＝ （总磷量－无机磷量）×10.5
2 二苯胺法测定DNA含量
DNA中的2-脱氧核糖在酸性环境中与二苯胺 试剂一起加热产生蓝色反应，在595nm处有 最大吸收峰。在40～400μ g范围内，OD595与 DNA浓度成正比。少量乙醛可提高反应灵敏 度。
一 糖类的化学检测
糖类包括多糖、双糖、单糖 单糖和某些双糖具有游离羰基——还原糖 多糖和蔗糖等无还原性——非还原糖 糖类化学检测主要是利用游离羰基的还原
性质，与试剂（氧化剂）进行氧化还原反 应而进行测定的。
非还原糖必须转化为还原糖再进行测定
用途：分离细胞、细胞碎片、培养基残渣及粗 结晶等较大颗粒
2高速离心机 1*104g～2.5*104 r/min ，R.C.F 1*104g～105g
用途：分离各种沉淀物、细胞碎片及较大的细 胞器等
高速冷冻离心机
3 超速离心机
2.5*104g～8*104 r/min ，R.C.F 5*105g或更高 结构：离心管帽、冷冻装置和温控系统、真空
第二章 离心分离
借助离心机旋转所产生的离心力，使不 同大小和不同密度的物质分离的技术
细胞的收集、细胞碎片和沉淀的分离等 常用离心分离
超速离心技术已成为分离、纯化、鉴别 和各种生物大分子的重要手段之一
一 离心机的种类与用途
转速分：常速（低速）、高速和超速
1 常速离心机
<8000r/min, R.C.F<1*104g
定磷试剂，45 ℃水浴25min，冷却至室温测OD650 无机磷标准液作标准曲线
（3）核酸含量的计算 一般DNA含磷9.5％,RNA含磷9.2％， RNA量＝（总磷量－无机磷量）×10.9 DNA量＝ （总磷量－无机磷量）×10.5
2 二苯胺法测定DNA含量
DNA中的2-脱氧核糖在酸性环境中与二苯胺 试剂一起加热产生蓝色反应，在595nm处有 最大吸收峰。在40～400μ g范围内，OD595与 DNA浓度成正比。少量乙醛可提高反应灵敏 度。
离心原理PPT课件
一、步骤
1. 在离心管中加入适量淋巴细胞分离液。
2. 取肝素抗凝静脉血与等量Hank‘s液或RPMI1640 充分混 匀，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，水平离心2000rpm×20分钟。
3. 离心后管内分为三层，上层为血浆和Hank‘s液，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个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。此外，还含有 血小板。
Ø 分离、纯化样品; Ø 对已纯化的样品进行结构和性质的分析。
.
2
一、离心的一般原理
颗 颗粒的密度、形状、大小
粒
运 液体介质的密度、粘度和重力场
动
的 的强度
方
向 悬浮颗粒在液体介质的扩散运动
和
速
颗粒越小，则沉降越慢，
度
扩散. 现象越严重。
3
1、离心力和相对离心力
离心力(centrifugal force，F)
.
9
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
.
10
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
.
11
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。
等特性的影响。
†预计沉降时间；
†测定物质相对分. 子质量。
6
3、沉降速度（sedimentation velocity, v）
沉降速度是指在离心力作用下，单位 时间内颗粒沉降的距离。
1. 在离心管中加入适量淋巴细胞分离液。
2. 取肝素抗凝静脉血与等量Hank‘s液或RPMI1640 充分混 匀，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，水平离心2000rpm×20分钟。
3. 离心后管内分为三层，上层为血浆和Hank‘s液，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个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。此外，还含有 血小板。
Ø 分离、纯化样品; Ø 对已纯化的样品进行结构和性质的分析。
.
2
一、离心的一般原理
颗 颗粒的密度、形状、大小
粒
运 液体介质的密度、粘度和重力场
动
的 的强度
方
向 悬浮颗粒在液体介质的扩散运动
和
速
颗粒越小，则沉降越慢，
度
扩散. 现象越严重。
3
1、离心力和相对离心力
离心力(centrifugal force，F)
.
9
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
.
10
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
.
11
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。
等特性的影响。
†预计沉降时间；
†测定物质相对分. 子质量。
6
3、沉降速度（sedimentation velocity, v）
沉降速度是指在离心力作用下，单位 时间内颗粒沉降的距离。
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
09离心式压缩机的典型结构与基本方程(一)
sin122222222aaruthzctgucuuch???????222ucrr??为流量系数sin12222aaruzctg????????理论能量头系数或周速系数222uhuth??例1某离心式压缩机的第三级叶轮其叶片进出口速度为cc例1某离心式压缩机的第三级叶轮其叶片进出口速度为cc1160ms11c90cc22130ms130ms2218叶轮转速为n12000rmin进出口直径分别为dd18叶轮转速为n12000rmin进出口直径分别为dd11180mmd22330mm求叶轮给予每公斤有效流量的理论能头
U2
Z
sin 2 A
sin 2 A C 2U Z 1 C 2U U 2 C 2 r ctg 2 A
滑移系数
Cr 2 ctg 2 A sin 2 A ) U2 Z
无预旋时
H th C2U U 2 U 2 (1
2
H th C2U U 2 U 2 (1
vin
RTin 0.91 m 3 / KG P in
P in vin RT in
求叶轮进口气流密度
in
1 1.1kg / m 3 vin
0 K v 0 in 0.91 1.1 1.0
（4）贝努力方程
由热力学第一定律 ： dQ dU PdV
dH d (U PV ) dU PdV VdP
校核各级叶轮选取的合理性和计算压缩机的转速
2 r
Cr 2 U2
出口流量系数
b2 D2
叶轮相对宽度
b2 0.065 D2
通常：0.025
2
Z 2 b2 2 Z 2 D2 b2 sin 2 A sin 2 A D2 b2
U2
Z
sin 2 A
sin 2 A C 2U Z 1 C 2U U 2 C 2 r ctg 2 A
滑移系数
Cr 2 ctg 2 A sin 2 A ) U2 Z
无预旋时
H th C2U U 2 U 2 (1
2
H th C2U U 2 U 2 (1
vin
RTin 0.91 m 3 / KG P in
P in vin RT in
求叶轮进口气流密度
in
1 1.1kg / m 3 vin
0 K v 0 in 0.91 1.1 1.0
（4）贝努力方程
由热力学第一定律 ： dQ dU PdV
dH d (U PV ) dU PdV VdP
校核各级叶轮选取的合理性和计算压缩机的转速
2 r
Cr 2 U2
出口流量系数
b2 D2
叶轮相对宽度
b2 0.065 D2
通常：0.025
2
Z 2 b2 2 Z 2 D2 b2 sin 2 A sin 2 A D2 b2
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：
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
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）=
离心技术与细胞器分离 PPT课件
差速离心法 （differential velocity centrifugation）
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，在这里颗粒没有重量，不管离心多长 时间，它们再也不移动了，形成一系列密度区。 从而使不同浮力密度的物质得到分离。
•
Fc= mω2r
• 其中ω是旋转角速度，以弧度/秒为单位；r 是颗粒离开旋转中心的距离，以cm为单位； m是质量，以g为单位。
相对离心力（relative centrifugal force，RCF）
• 又称相对离心加速度，是指离心力相当于 重力加速度的倍数。在文献中常用“相对 离心力”或“数字×g”表示。
分析性 分析性超速离心机
台式（或地 面式）普通以上
大容量冰 冻离心机
小于0.6万 转/分
高速冰冻 离心机
0.6-2.5万
超速冰冻 离心机
2.5-8万或 更高
离心机的结构
• 离心机的主要部件为转头、主轴、电动机 和传动装置、制动器、外壳和机座。
• 离心机的转头主要有：角度转头（angle-headed rotors）、甩平式水平转头（swing-out rotors）/ 吊桶式转头（swinging bucket rotors）
• 离心力（centrifugal force，Fc） • 相对离心力（relative centrifugal force，
RCF）
离心力（centrifugal force，Fc）
• 离心力是颗粒在一定角度速度下作圆周运 动时受到的一个向外的力。
• 离心力（Fc）的大小取决于角速度与旋转 半径，即：
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
《离心分离技术》课件
《离心分离技Fra bibliotek》PPT课 件
离心分离技术
离心分离技术是一种将混合物中不同密度组分迅速分离的方法。通过利用离心力，高密度组分在离心机中沉降， 形成沉淀，而低密度组分则上浮，形成上清液。
简介
离心分离技术的定义：通过离心力将混合物中的不同组分分离出来的一种分离方法。 离心分离的原理：利用离心力使不同密度组分迅速分离。 离心分离的应用：广泛应用于生物医学、化学、食品工业等领域。
离心分离在生物医学领域的应用
细胞分离及富集技术：离心分离在分离和富集细胞方面有着广泛的应用。 病毒分离及纯化技术：离心分离技术在病毒分离和纯化过程中起到重要的作用。 分子生物学研究技术：离心分离技术在分子生物学领域的DNA提取、蛋白质分离等方面有着重要的应用价值。
离心分离技术的发展趋势
新型离心分离设备的开发：开发更高效、更精确的离心分离设备。 离心分离技术的自动化和高通量化：实现离心分离过程的自动化和高通量化。 离心分离技术在精准医学领域的应用：利用离心分离技术进行精准医学的研究和应用。
国内外研究现状
离心分离技术的历史：自20世纪初提出后，经过了多年的研究和发展，逐渐 成为一种常用的分离技术。
国外离心分离技术的研究现状：各国在离心分离技术领域都有着丰富的研究 成果。
国内离心分离技术的研究现状：中国在离心分离技术的研究和应用方面也取 得了一系列重要的成果。
离心分离的流程及方法
离心分离的流程：准备样品、选择合适的离心机和离心管、设置离心条件、离心操作过程。 不同离心分离方法的原理及优缺点：常用的离心分离方法包括差速离心、等速离心和密度梯度离心。 离心分离过程中的操作技巧与注意事项：操作时需注意样品的平衡、离心机的使用安全以及离心管的装填。
离心分离技术
离心分离技术是一种将混合物中不同密度组分迅速分离的方法。通过利用离心力，高密度组分在离心机中沉降， 形成沉淀，而低密度组分则上浮，形成上清液。
简介
离心分离技术的定义：通过离心力将混合物中的不同组分分离出来的一种分离方法。 离心分离的原理：利用离心力使不同密度组分迅速分离。 离心分离的应用：广泛应用于生物医学、化学、食品工业等领域。
离心分离在生物医学领域的应用
细胞分离及富集技术：离心分离在分离和富集细胞方面有着广泛的应用。 病毒分离及纯化技术：离心分离技术在病毒分离和纯化过程中起到重要的作用。 分子生物学研究技术：离心分离技术在分子生物学领域的DNA提取、蛋白质分离等方面有着重要的应用价值。
离心分离技术的发展趋势
新型离心分离设备的开发：开发更高效、更精确的离心分离设备。 离心分离技术的自动化和高通量化：实现离心分离过程的自动化和高通量化。 离心分离技术在精准医学领域的应用：利用离心分离技术进行精准医学的研究和应用。
国内外研究现状
离心分离技术的历史：自20世纪初提出后，经过了多年的研究和发展，逐渐 成为一种常用的分离技术。
国外离心分离技术的研究现状：各国在离心分离技术领域都有着丰富的研究 成果。
国内离心分离技术的研究现状：中国在离心分离技术的研究和应用方面也取 得了一系列重要的成果。
离心分离的流程及方法
离心分离的流程：准备样品、选择合适的离心机和离心管、设置离心条件、离心操作过程。 不同离心分离方法的原理及优缺点：常用的离心分离方法包括差速离心、等速离心和密度梯度离心。 离心分离过程中的操作技巧与注意事项：操作时需注意样品的平衡、离心机的使用安全以及离心管的装填。
离心技术专题讲座PPT
泵、喷嘴、螺旋等 使用温度：冷冻和常温
39
三.离心分离方法
根据离心原理,按照实际工作的需要，目前 已有可设计出各种离心方法综合起来大致可分 三类
差速离心法 平衡离心法
速率区带离心法
离心分离法 等密度离心法
沉降平衡离心法
40
பைடு நூலகம்
1.平衡离心法
根据粒子大小、形状不同进行分离。
差速离心法(differential velocity centrifugation) 速率区带离心法(rate zonal centrifugation)。
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。
31
32
5、连续转头：
33
自动排出沉渣的离心澄清机
34
分批自动排出沉渣的离心澄清机
35
（三）根据用途分类： 实验室或工厂、分析或制备
36
（四）根据离心形式分类：
离心过滤：指在有孔转鼓的离心机中通过过滤介质分离悬浮
液的过程。
2.注意点：
离心时间要长 可用角式转头或水平式转头 粒子密度相近或相等时不宜用 密度梯度溶液中要包含所有粒子密度 不能用刹车
46
收集区带的方法：
用注射器和滴管由离心管上部吸出;
有针刺穿离心管底部滴出;
用针刺穿离心管区带部份的管壁，把样品区带 抽出;
用一根细管插入离心管底，泵入超过梯度介质最 大密度的取代液，将样品和梯度介质压出，用自 动部分收集器收集.
的变化,从开始的水平方向改成垂直方向,当 转子降速时,垂直分布的液层又逐渐趋向水平, 待旋转停止后,液面又完全恢复成水平方向。
29
30
4、区带转头：
特点：
39
三.离心分离方法
根据离心原理,按照实际工作的需要，目前 已有可设计出各种离心方法综合起来大致可分 三类
差速离心法 平衡离心法
速率区带离心法
离心分离法 等密度离心法
沉降平衡离心法
40
பைடு நூலகம்
1.平衡离心法
根据粒子大小、形状不同进行分离。
差速离心法(differential velocity centrifugation) 速率区带离心法(rate zonal centrifugation)。
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。
31
32
5、连续转头：
33
自动排出沉渣的离心澄清机
34
分批自动排出沉渣的离心澄清机
35
（三）根据用途分类： 实验室或工厂、分析或制备
36
（四）根据离心形式分类：
离心过滤：指在有孔转鼓的离心机中通过过滤介质分离悬浮
液的过程。
2.注意点：
离心时间要长 可用角式转头或水平式转头 粒子密度相近或相等时不宜用 密度梯度溶液中要包含所有粒子密度 不能用刹车
46
收集区带的方法：
用注射器和滴管由离心管上部吸出;
有针刺穿离心管底部滴出;
用针刺穿离心管区带部份的管壁，把样品区带 抽出;
用一根细管插入离心管底，泵入超过梯度介质最 大密度的取代液，将样品和梯度介质压出，用自 动部分收集器收集.
的变化,从开始的水平方向改成垂直方向,当 转子降速时,垂直分布的液层又逐渐趋向水平, 待旋转停止后,液面又完全恢复成水平方向。
29
30
4、区带转头：
特点：
离心技术PPT课件
⑵ 高速冷冻离心机：最大转速为20000～ 25000rpm（r/min），分离形式也是固液沉降分 离，一般都有制冷系统，用于微生物菌体、细胞碎 片、大细胞器、硫酸铵沉淀和免疫沉淀物等的分离 纯化工作。
6
⑶ 超速离心机：转速可达50000～80000 rpm， 分离的形式是差速沉降分离和密度梯度区带分 离，可使亚细胞器得到分级分离，还可以分离 病毒、核酸、蛋白质和多糖等。 超速离心机装有真空系统，这是它与高速离心 机的主要区别
10
11
离心技术
离心机的主要构造和类型
离心管：离心管主要用塑料和不锈钢制成 离心前管盖必须盖严，管盖有三种作用： ①防止样品外泄。 ②防止样品挥发。 ③支持离心管，防止离心管变形。
12
四、制备性超离心技术
❖将样品中不同沉降系数 或浮力密度差的物质分开。
13
离心技术
制备性超速离心的分离方法
1、差速沉降离心法：
7
8
9
离心技术
三、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ心机的主要构造
转子主要有四种 ⑴ 角式转子：较大的容量，且重心低，运转平
衡，寿命较长。但出现 “壁效应” 。
⑵ 荡平式转子：有利于离心结束后由管内分
层取出已分离的各样品带，但所需时间长 。
⑶ 区带转子：分离效果好，但耐腐蚀要求高，
操作复杂 。
⑷ 垂直转子：离心所需时间短，但降速慢。
第四章 离心技术
1
一、 基本原理
离心技术
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 粒以一定的速度沉降，从而与溶液得 以分离，而沉降速度取决于颗粒的质 量、大小和密度。
2
概念
离心力
F = m·a = m·ω2 r
6
⑶ 超速离心机：转速可达50000～80000 rpm， 分离的形式是差速沉降分离和密度梯度区带分 离，可使亚细胞器得到分级分离，还可以分离 病毒、核酸、蛋白质和多糖等。 超速离心机装有真空系统，这是它与高速离心 机的主要区别
10
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离心技术
离心机的主要构造和类型
离心管：离心管主要用塑料和不锈钢制成 离心前管盖必须盖严，管盖有三种作用： ①防止样品外泄。 ②防止样品挥发。 ③支持离心管，防止离心管变形。
12
四、制备性超离心技术
❖将样品中不同沉降系数 或浮力密度差的物质分开。
13
离心技术
制备性超速离心的分离方法
1、差速沉降离心法：
7
8
9
离心技术
三、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ心机的主要构造
转子主要有四种 ⑴ 角式转子：较大的容量，且重心低，运转平
衡，寿命较长。但出现 “壁效应” 。
⑵ 荡平式转子：有利于离心结束后由管内分
层取出已分离的各样品带，但所需时间长 。
⑶ 区带转子：分离效果好，但耐腐蚀要求高，
操作复杂 。
⑷ 垂直转子：离心所需时间短，但降速慢。
第四章 离心技术
1
一、 基本原理
离心技术
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 粒以一定的速度沉降，从而与溶液得 以分离，而沉降速度取决于颗粒的质 量、大小和密度。
2
概念
离心力
F = m·a = m·ω2 r
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可用于难分离的物料，如大肠杆菌。
碟片式离心机
D、活门（活塞）排渣喷嘴 碟片离心机
操作：断续式 应用：
A、澄清作业； B、细胞收集。 主要技术参数： A、离心速度比相同直径的活塞机大23-30%； B、离心力强度可达15000g。
可用于酶制剂、疫苗、胰岛素等生产中的澄清；酶生 产中细菌的收集；DNA的收集与澄清。
意义：衡量离心设备的离心程度的重要技术参数，用 于离心机的分类
Dole Cotzias转换列线图t
离心分离原理
离心沉降系数（S） 单位离心力作用下粒子的沉降速率
（单位s ，1S=10-13s） —常用20℃纯水中的沉降系数SW,20为标准表示
离心时间
—已知转速时
K因子（澄清因子）
估计粒子从离心杯上最近转轴处到最远处所需的时间 —与转子大小和速率有关，是转子的效率因子 转子说明书
第九章
概述
固液分离：第一选择为过滤，第二选择为离心分离。 应用： A、难过滤的发酵液（d小、大、过滤v慢）、甚至不能过
滤的悬浮液，及忌用助滤剂、或助滤剂无效的悬浮液； B、其他难分离的固液分离； C、互不相溶的液—液分离，如液液萃取； D、不同密度固体或乳浊液的密度梯度分离，如超离心分离 缺点： A、分离得到的不是滤饼一样的半干物，而是浆状物； B、处理量小； C、设备复杂，价格贵，分离成本高。
概述
离心技术：利用转鼓高速转动所产生的离心力来实 现悬浮液、乳浊液的分离或浓缩的分离技术。
主要用于固液、液液分离过程
离心分离原理：相对密度差；沉降系数、质量及浮力等因子的不同
离心沉降 利用固液两相的 无孔转鼓 悬浮液
相对密度差
或管子
离心过滤 利用离心力并通 有孔转鼓 悬浮液 过过滤介质
离心分离 利用不同溶质颗 无孔转鼓 不同相对 和超离心 粒在溶液各部分 或管子 密度液体
常用于抗生素、疫苗、维生素、生物 碱甾类化合物及梭状芽孢杆菌等
碟片式离心机
Ｂ、喷嘴排渣碟片离心机
操作：连续式 应用：
多用于悬浮液的浓缩。 主要技术参数： A、固体浓度＜25％ ； B、颗粒d为0.1-100um； C、转鼓直径达900mm； D、喷嘴2-24个，直径0.5-3.2mm； E、浓缩比达5-20。
——生化分离常用高速冷冻离心机
（一）离心机分类
（二）离心机转子及附件
离心分离设备
二、离心沉降设备
沉降式离心机 ——实验室用
瓶式离心机 ——工业用
无孔转鼓离心机 -管式 -多室式 -碟片式 -卧螺式 (decanter)
离心沉降设备类型
离心分离设备
1.瓶式离心机
实验室常用 低、中速离心机，转速一般
在3000～6000rpm
转子常为外摆式或角式 操作：一般在室温下，也有
配备冷却装置的冷冻离心机
离心分离设备
2.管式离心机
操作：间歇式或连续式，还可以冷却 应用：A、液-液分离(连续式)；
B、低固体含量(<1%)的固-液分离。 主要技术指标： A、离心管直径40-150mm，长径比4-8； B、离心力强度15000-65000g； C、处理能力100-400 L/h； D、适应的颗粒直径0.01-100m，固液密度
差＞0.01g/cm3，固体含量＜1%。
常用于微生物菌体和蛋白质的分离等。
管式离心机 Tubular bowl
离心分离设备
3.多室离心机
操作：间歇式，粒度筛分，澄清的分 离液经溢流口或由向心泵排出
应用： A、液-液分离； B、固相浓度小于５％的固—液分离。
主要技术参数： A、3-7个分离室（若干同心圆分隔成）； B、分离因子2000-8000g； C、处理能力2.5-10 m3/h； D、颗粒d >0.1m，固体浓度<５％。
常用于抗菌素液-液萃取分离，果汁和酒类饮料的澄清等。
离心分离设备
4.碟片式离心机
A、10-100个锥顶角为60-100的锥形碟片； B、碟片间距很短0.5-2.5mm。
碟片式离心机
Ａ、人工排渣碟片离心机
操作：间歇式 应用：
A、液-液分离； B、固相浓度小于2％的固—液分离； C、澄清作业。 主要技术参数： A、固体浓度1-2％ ； B、离心力很高。
分布的差异
第一节 离心分离原理
离心力：
一、离心沉降原理
离心沉降速度：
球形颗粒沉降的受力情况
离心沉降速率：在强大离心力的作用下，单位时
间内物质运动的距离。
离心分离原理
相对离心力（RCF） 在离心力场的作用下，颗粒所受的离心力相
当于地球重力的倍数，单位是重力加速度g。
离心分离因子Fr，离心分离因数Fr，离心力强度 ——离心力/重力；离心加速度/重力加速度
离心分离设备
三、离心过滤设备
离心过滤机 设有一个开孔转鼓，
可以分离固体密度大 于或小于液体密度的 悬浮液。可分连续式 和间歇式 a——分批立式轴 b——分批卧式轴 c——连续锥形滤网 d——连续推送式
离心过滤设备类型
离心分离设备
常用于抗生素、酶、氨基酸、酵母、淀粉、微生物 或单细胞蛋白质等
碟片式离心机
Ｃ、活门（活塞）排渣碟片离心机
操作：断续式 应用：
A、可用于难分离的物料； B、悬浮液分离。 主要技术参数： A、固体浓度＜5％ ； B、颗粒d为0.1-500um； C、固液密度差＞0.01g/cm3 ； D、处理能力达40m3/h； E、离心力强度5000-9000g。
离心分离原理
二、离心过滤原理
离心过滤是将 料液送入有孔 的转鼓并利用 离心力场进行 过滤的过程， 以离心力为推 动力完成过滤 作业，兼有离 心和过滤的双 重作用。
第二节 离心分离设备
一、离心分离设备概述
离心机分类： ——离心力 （或转速） ——使用温度 ——容量与用途 ——放置方式 ——排渣方式
离心分离设备
5、螺旋卸料沉降离心机Leabharlann 操作：连续式 ——立式、卧式
应用： A、固液分离； B、高浓度的大颗粒。 主要技术参数： A、分离因子＜6000g；转鼓直径--900mm； B、适应的颗粒直径2um-5mm，固体含量1-50%； C、固液密度差＞0.05g/cm3； D、处理量可达60t/h； E、操作温度高，可＞300C；操作压力一般为常压。 常用于胰岛素及胰酶分离、淀粉精制、污水处理
碟片式离心机
D、活门（活塞）排渣喷嘴 碟片离心机
操作：断续式 应用：
A、澄清作业； B、细胞收集。 主要技术参数： A、离心速度比相同直径的活塞机大23-30%； B、离心力强度可达15000g。
可用于酶制剂、疫苗、胰岛素等生产中的澄清；酶生 产中细菌的收集；DNA的收集与澄清。
意义：衡量离心设备的离心程度的重要技术参数，用 于离心机的分类
Dole Cotzias转换列线图t
离心分离原理
离心沉降系数（S） 单位离心力作用下粒子的沉降速率
（单位s ，1S=10-13s） —常用20℃纯水中的沉降系数SW,20为标准表示
离心时间
—已知转速时
K因子（澄清因子）
估计粒子从离心杯上最近转轴处到最远处所需的时间 —与转子大小和速率有关，是转子的效率因子 转子说明书
第九章
概述
固液分离：第一选择为过滤，第二选择为离心分离。 应用： A、难过滤的发酵液（d小、大、过滤v慢）、甚至不能过
滤的悬浮液，及忌用助滤剂、或助滤剂无效的悬浮液； B、其他难分离的固液分离； C、互不相溶的液—液分离，如液液萃取； D、不同密度固体或乳浊液的密度梯度分离，如超离心分离 缺点： A、分离得到的不是滤饼一样的半干物，而是浆状物； B、处理量小； C、设备复杂，价格贵，分离成本高。
概述
离心技术：利用转鼓高速转动所产生的离心力来实 现悬浮液、乳浊液的分离或浓缩的分离技术。
主要用于固液、液液分离过程
离心分离原理：相对密度差；沉降系数、质量及浮力等因子的不同
离心沉降 利用固液两相的 无孔转鼓 悬浮液
相对密度差
或管子
离心过滤 利用离心力并通 有孔转鼓 悬浮液 过过滤介质
离心分离 利用不同溶质颗 无孔转鼓 不同相对 和超离心 粒在溶液各部分 或管子 密度液体
常用于抗生素、疫苗、维生素、生物 碱甾类化合物及梭状芽孢杆菌等
碟片式离心机
Ｂ、喷嘴排渣碟片离心机
操作：连续式 应用：
多用于悬浮液的浓缩。 主要技术参数： A、固体浓度＜25％ ； B、颗粒d为0.1-100um； C、转鼓直径达900mm； D、喷嘴2-24个，直径0.5-3.2mm； E、浓缩比达5-20。
——生化分离常用高速冷冻离心机
（一）离心机分类
（二）离心机转子及附件
离心分离设备
二、离心沉降设备
沉降式离心机 ——实验室用
瓶式离心机 ——工业用
无孔转鼓离心机 -管式 -多室式 -碟片式 -卧螺式 (decanter)
离心沉降设备类型
离心分离设备
1.瓶式离心机
实验室常用 低、中速离心机，转速一般
在3000～6000rpm
转子常为外摆式或角式 操作：一般在室温下，也有
配备冷却装置的冷冻离心机
离心分离设备
2.管式离心机
操作：间歇式或连续式，还可以冷却 应用：A、液-液分离(连续式)；
B、低固体含量(<1%)的固-液分离。 主要技术指标： A、离心管直径40-150mm，长径比4-8； B、离心力强度15000-65000g； C、处理能力100-400 L/h； D、适应的颗粒直径0.01-100m，固液密度
差＞0.01g/cm3，固体含量＜1%。
常用于微生物菌体和蛋白质的分离等。
管式离心机 Tubular bowl
离心分离设备
3.多室离心机
操作：间歇式，粒度筛分，澄清的分 离液经溢流口或由向心泵排出
应用： A、液-液分离； B、固相浓度小于５％的固—液分离。
主要技术参数： A、3-7个分离室（若干同心圆分隔成）； B、分离因子2000-8000g； C、处理能力2.5-10 m3/h； D、颗粒d >0.1m，固体浓度<５％。
常用于抗菌素液-液萃取分离，果汁和酒类饮料的澄清等。
离心分离设备
4.碟片式离心机
A、10-100个锥顶角为60-100的锥形碟片； B、碟片间距很短0.5-2.5mm。
碟片式离心机
Ａ、人工排渣碟片离心机
操作：间歇式 应用：
A、液-液分离； B、固相浓度小于2％的固—液分离； C、澄清作业。 主要技术参数： A、固体浓度1-2％ ； B、离心力很高。
分布的差异
第一节 离心分离原理
离心力：
一、离心沉降原理
离心沉降速度：
球形颗粒沉降的受力情况
离心沉降速率：在强大离心力的作用下，单位时
间内物质运动的距离。
离心分离原理
相对离心力（RCF） 在离心力场的作用下，颗粒所受的离心力相
当于地球重力的倍数，单位是重力加速度g。
离心分离因子Fr，离心分离因数Fr，离心力强度 ——离心力/重力；离心加速度/重力加速度
离心分离设备
三、离心过滤设备
离心过滤机 设有一个开孔转鼓，
可以分离固体密度大 于或小于液体密度的 悬浮液。可分连续式 和间歇式 a——分批立式轴 b——分批卧式轴 c——连续锥形滤网 d——连续推送式
离心过滤设备类型
离心分离设备
常用于抗生素、酶、氨基酸、酵母、淀粉、微生物 或单细胞蛋白质等
碟片式离心机
Ｃ、活门（活塞）排渣碟片离心机
操作：断续式 应用：
A、可用于难分离的物料； B、悬浮液分离。 主要技术参数： A、固体浓度＜5％ ； B、颗粒d为0.1-500um； C、固液密度差＞0.01g/cm3 ； D、处理能力达40m3/h； E、离心力强度5000-9000g。
离心分离原理
二、离心过滤原理
离心过滤是将 料液送入有孔 的转鼓并利用 离心力场进行 过滤的过程， 以离心力为推 动力完成过滤 作业，兼有离 心和过滤的双 重作用。
第二节 离心分离设备
一、离心分离设备概述
离心机分类： ——离心力 （或转速） ——使用温度 ——容量与用途 ——放置方式 ——排渣方式
离心分离设备
5、螺旋卸料沉降离心机Leabharlann 操作：连续式 ——立式、卧式
应用： A、固液分离； B、高浓度的大颗粒。 主要技术参数： A、分离因子＜6000g；转鼓直径--900mm； B、适应的颗粒直径2um-5mm，固体含量1-50%； C、固液密度差＞0.05g/cm3； D、处理量可达60t/h； E、操作温度高，可＞300C；操作压力一般为常压。 常用于胰岛素及胰酶分离、淀粉精制、污水处理