离心技术
离心技术的原理
离心技术的原理离心技术是一种在分子生物学、化学和其他领域广泛应用的分离技术。
它的原理是利用离心力使物质在液体中分层，从而分离出不同密度的物质。
下面将分步骤介绍离心技术的原理。
第一步：样品制备在离心技术中，首先需要制备好样品，样品通常是混合物，其中包含需要分离的两种物质。
样品可以是液体、气体或悬浮物。
第二步：选择离心机和离心管选择适合的离心机和离心管也是十分重要的。
离心机通常有两种类型：传统离心机和流式离心机。
传统离心机旋转速度通常在1000-20000g之间，主要用于离心小样品；而流式离心机旋转速度可以达到100000g 以上，主要用于大样品的分离。
离心管的材质也需要进行选择，常见的材质有聚丙烯、玻璃、石英等，材质的选择要根据需要进行特定的应用。
第三步：加载样品将样品转移到离心管中，注意不要使管子超过标记线。
加载样品之前，应该洗净离心管，以免影响离心结果。
第四步：定义离心参数为了得到最佳的分离效果，需要定义离心参数，并且不同的离心参数会影响到分离过程中的离心力、转速和时间。
定义好离心参数之后需将离心管放在离心机中，并运行到定义的参数。
第五步：分离物分层并分离样品在加速时，由于离心力与中心轴线距离不同，将会分层，分离出不同密度的物质。
离心结束后，均匀提取样品，分离物质。
总之，离心技术是在科学研究中广泛使用的一种分离技术。
其原理是通过离心力使不同密度的物质在液体中分层，从而达到分离不同物质的目的。
正确选用离心机和离心管、加载样品并定义离心参数是成功进行离心实验的关键。
生物化学实验技术(6)离心技术
使用及应用
离心时，转鼓滤布内装入待过滤的悬浮液。 离心时，转鼓滤布内装入待过滤的悬浮液。当转速逐渐加快而高速运转 鼓内悬浮液受离心力作用，液体穿过滤布被甩出转鼓外。 时 ， 鼓内悬浮液受离心力作用 ， 液体穿过滤布被甩出转鼓外 。 滤液经外壳 下部排出．固体则留在布袋内，从而达到固液分离目的。 下部排出．固体则留在布袋内，从而达到固液分离目的。 这类采用间歇式人工卸料的离心机结构及操作均较简单，性能良好。 这类采用间歇式人工卸料的离心机结构及操作均较简单 ， 性能良好 。 其缺点是取出滤饼费力、耗时，而且由于驱动和制动装置设在转鼓下面， 其缺点是取出滤饼费力 、 耗时 ， 而且由于驱动和制动装置设在转鼓下面 ， 容易引起液体渗漏腐蚀及带来维修保养的不便。为了克服以上缺点， 容易引起液体渗漏腐蚀及带来维修保养的不便 。 为了克服以上缺点 ， 人们 设计了上悬式离心机，这种离心机的传动系统安装在转鼓上方，具有稳定、 设计了上悬式离心机 ， 这种离心机的传动系统安装在转鼓上方 ， 具有稳定 、 卸料较快、固体颗粒破碎少和不受液体腐蚀的优点。 卸料较快、固体颗粒破碎少和不受液体腐蚀的优点。 在生化、微生物工业中，过滤式离心机已用于味精、柠檬酸、 在生化 、 微生物工业中 ， 过滤式离心机已用于味精 、 柠檬酸 、 抗菌 素及某些生化药物和酶制剂等结晶或较大固体颗粒的过滤，脱水效率很高。 素及某些生化药物和酶制剂等结晶或较大固体颗粒的过滤 ， 脱水效率很高 。
二、沉降式离心机
这类离心机品种较多．根据其结构又可分为管式、钵式、 这类离心机品种较多．根据其结构又可分为管式、钵式、碟片式 和倾析式。它们的卸料方式也很多，如人工、离心力、刮刀、螺旋、 和倾析式。它们的卸料方式也很多，如人工、离心力、刮刀、螺旋、 喷嘴、自动卸料等。 喷嘴、自动卸料等。 1．台式或地面式普通离心机 这是一类结构最简单的实验室常用的 ． 中速离心机，转速在3， 低、中速离心机，转速在 ，000~6，000rpm 。其转子一般用角式 ， 或外摆式，多用交流整流子电动机驱动， 或外摆式，多用交流整流子电动机驱动，但电动机的碳刷易磨损而 导致离心机损坏；转速是用电压调节器调节，起动电流大， 导致离心机损坏；转速是用电压调节器调节，起动电流大，速度升 降不够均匀。操作一般在室温下进行，但个别机种也配有冷却装置， 降不够均匀。操作一般在室温下进行，但个别机种也配有冷却装置， 如贝克曼公司的TJ 台式离心机的可调温度为0~20℃。 如贝克曼公司的 -6R台式离心机的可调温度为 台式离心机的可调温度为 ℃ 2. 高速冰冻离心机 这类实验室常用的离心机最高转速可达 ， 这类实验室常用的离心机最高转速可达18， 000~25，000 rpm，因此需有冷却离心腔的致冷设备，并用热电偶 ， ，因此需有冷却离心腔的致冷设备， 监测腔内的温度，一般温度控制在0~4℃。 其转动部分是各种角式 监测腔内的温度 ， 一般温度控制在 ℃ 或外摆式转子，有的还配备区带转子、连续流动式转子或其它转子。 或外摆式转子，有的还配备区带转子、连续流动式转子或其它转子。 速度控制比台式离心机精密准确。 操作方式除间歇式外也有连续式。 速度控制比台式离心机精密准确。 操作方式除间歇式外也有连续式
离心技术
s（秒）=
dx/dt w2x
=
2r2(p- m)
9
颗粒直径
dx: 颗粒与转轴中心的距离 r:
dt：颗粒沉降所需时间
w: 角速度 X: 转子半径
p : 颗粒密度
m : 溶液介质密度
： 溶液介质粘度
S =1×10-13s
8
决定沉降速度的因素：
颗粒大小；颗粒密度；溶液介质密度和粘度
9
2.相对离心力（RCF）：重要指标
29
2.细胞破碎
* 渗透压冲击
* 超声波振荡
* 机械力研磨或剪切
* 反复冻融
原则：只需破碎细胞膜，保留完整细胞器
30
3.细胞结构成分的分步分离
一系列的差速离心＋密度梯度离心
差速离心：分离细胞器
梯度离心：纯化细胞器
31
4.离心方法的选择
根据分离细胞器的性质：
匀浆物中各类细胞器大小不同：
差速离心
上清中各类细胞器大小有差别：
速率区带离心
上清中各类细胞器密度有差别：
等密度离心
32
密度梯度离心
梯度离心需要的设备
离心机：低速、高速、超高速 转头： 介质： 水平、固定角、垂直 蔗糖, Ficoll, Percoll, Accudenz (Nycodenz),
Metrizoate
介质的梯度形成装置和收集装置
33
5.分离细胞器的鉴定和评价
35
6.举例:细胞核分离
原理： 细胞核特征：体积大，沉降系数大； 密度高，可通过浓蔗糖，分离容易。 分离设计： • 细胞破碎（机械匀浆，渗透溶胀，表面活性剂），
释放细胞核，光镜鉴定释放效果。
• 离心，光镜鉴定分离效果
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
离心技术的原理及应用
离心技术的原理及应用1. 离心技术的概述离心技术是一种以离心力为基础的分离过程，通过利用离心力将混合物的不同组分分离出来。
离心技术被广泛应用于生物化学、制药、环保、食品加工等领域，可用于固体颗粒的分离、液相溶液的分离、精炼和浓缩等。
2. 离心技术的原理离心技术的原理基于离心力的作用。
离心力是由于转动物体的离心力产生的一种力。
物体在离心力作用下，会被推向物体固定轴线的外侧，形成离心效应，使得混合物的不同组分被分离开来。
离心技术通常通过离心机实现。
离心机的核心部件是转子，可以用来容纳试样。
转子围绕着离心机轴线高速旋转，产生强大的离心力，使得试样中的不同组分被分离开来。
3. 离心技术的应用离心技术在各个领域都有广泛的应用，下面列举了其中几个常见的应用：3.1 生物化学领域•分离DNA / RNA：离心技术可以用于从细胞中分离出DNA或RNA，用于基因测序、基因工程等领域的研究。
•分离蛋白质：离心技术可以用于从混合的生物样本中分离出特定的蛋白质，用于进一步的分析和研究。
3.2 制药领域•药物纯化：离心技术可以用于从化学合成或发酵得到的混合药物中分离出纯的活性成分。
•药物制剂：离心技术可以用于将固体颗粒与液体分离，制备出药物颗粒或胶体。
3.3 环保领域•污水处理：离心技术可以用于将污水中的固体颗粒与液体分离，提高水质。
•垃圾处理：离心技术可以用于将垃圾中的有机物与无机物分离，实现垃圾的资源化利用。
3.4 食品加工领域•榨汁：离心技术可以用于将水果中的果汁与果渣分离，制作果汁。
•提取物质：离心技术可以用于从食材中提取有营养或有药用价值的物质，用于食品加工。
4. 离心技术的优点•分离效果好：离心技术可以将混合物中的不同组分快速、高效地分离出来。
•操作简单：离心技术的操作相对简单，不需要复杂的设备和步骤。
•适用性广：离心技术可以适用于多种样本类型和领域，具有广泛的应用性。
5. 离心技术的局限性•样品量有限：离心技术的样品容量一般有限制，不适合处理大量的样品。
离心技术原理
离心技术原理
离心技术是一种常用的分离方法，它基于物质在离心力作用下的不同沉降速度来实现分离目的。
离心技术的原理主要涉及两个方面：离心力和沉降速度。
首先，离心技术利用离心机产生的离心力来加速分离物质。
离心机通常由一个旋转的容器和一个电动机组成。
当电动机启动时，容器以高速旋转。
由于离心力是与旋转速度的平方成正比的，因此高速旋转能够产生强大的离心力。
离心力是指物体在旋转运动中受到的离心加速度，它的作用是将物质向外推离离心轴线。
离心机的设计目的是使离心力尽可能均匀地作用于容器内的物质，以实现有效的分离效果。
其次，离心技术利用不同物质的沉降速度来实现分离。
沉降速度是指物质在液体中下沉的速度，它取决于物质的密度、形状和粒径等因素。
在离心过程中，由于离心力的作用，密度较大或较大颗粒的物质会沉降得更快，而密度较小或较小颗粒的物质则沉降得较慢。
通过调整离心机的转速和离心时间，可以控制不同物质的沉降速度，从而实现物质的分离。
总之，离心技术利用离心力和物质的沉降速度来实现分离。
离心机通过旋转产生离心力，将物质分离为不同的组分，使得密度大的物质向外沉降，密度小的物质留在上层。
离心技术在生物医学、化学、环境等领域具有广泛的应用，例如可用于细胞分离、DNA提取、蛋白质纯化等。
离心技术
2.高速离心机 制冷设备温度控制在0-4℃范围内 制动器 实际速度和温度可通过仪表显示 配有一定类型及规格的转子 最高转速在25,000rpm以下 常用于生物大分子的分离制备
3.超速离心机 驱动和速度控制 温度控制 真空系统 转子 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。
在一般情况下，样品的沉降特征可以用 沉降系数来表示: S是指单位离心场中粒子移动的速度。
沉降速度 S= = dx/dt
单位离心力
ω2 x
若ω用2πn/60表示则：
2.1×102logX2/X1
S=
n2 (t2-t1)
X 1: X 2:
离心前粒子离旋转轴的距离 离心后粒子离旋转轴的距离
S在实际应用时常在10-13秒左右，故把 沉降系数10-13秒称为一个Svedberg单位， 简写S，量纲为秒。
（二）.转子(Rotor) 固定角式转子(fixed-angle rotor) 水平转子(swing-out rotor) 垂直转子(vertical rotor) 带状转子(zonal rotor) 连续转子(continuous rotor)
转子的材质： 铝质 较轻,耐受强度较弱,适合在较低 的转速下使用; 不锈钢 耐受强度最好,但材质本身太重； 钛合金 耐受强度不错,重量也比不锈钢轻。
2.等密度离心法(isopynic centrifugation) 又称等比重离心法,依粒子密度差进行分 离,等密度离心法和上述速率区带离心法合称 为密度梯度离心法。
3.经典式沉降平衡离心法 用于对生物大分子分子量的测定、纯 度估计、构象变化。
(一).差速离心法 1、原理 利用不同的粒子在离心力场中沉降的 差别,在同一离心条件下,沉降速度不同,通 过不断增加相对离心力,使一个非均匀混合 液内的大小、形状不同的粒子分部沉淀。 操作过程中一般是在离心后倾倒的办 法把上清液与沉淀分开,然后将上清液加高 转速离心,分离出第二部分沉淀,如此往复 加高转速,逐级分离出所需要的物质。
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
离心技术离心技术是利用离心力，依据物质的沉降系数、扩散系数和浮力密度的差异而进行物质的分离、浓缩和分析的一种专门技术。
各种离心机是实现其技术目的的仪器保证。
离心技术是利用离心力，依据物质的沉降系数、扩散系数和浮力密度的差异而进行物质的分离、浓缩和分析的一种专门技术。
各种离心机是实现其技术目的的仪器保证。
离心技术就其原理来说属于一种物理的技术手段，目前在农业、医药、食品卫生、生物制品、生物工程、细胞生物学、分子生物学和生物化学等诸多领域里得到了广泛的应用，使离心机，尤其是超速离心机已成为现代生物化学实验室中不可缺少的必备设备。
为了满足生产、科研和教学的不同需要，不同类型、不同规格和不同用途的离心机应运而生，且随着整个科学技术的发展不断地得到改进、提高和更新。
现将离心机分类如下:1.不同类型的离心机不仅具有不同的构造，而且具有不同的应用范围。
普通离心机的最大转速在10000 rpm以下，最大相对离心力小于10000×g，容量从几十毫升至几升，分离形式是固液沉降分离，转子有角式和外摆式，其转速不能严格控制，通常不带冷冻系统，于室温下操作。
这种离心机多用交流整流电动机驱动，电机碳刷易磨损，转速由电压调压器调节，起动电流大，速度升降不均匀，一般转头是置于一个硬质钢轴上，因此离心前精确平衡离心管及其内容物极为重要，否则易造成的离心机损坏。
在现代实验室中，普通离心机通常在下列情况下用于物质的分离和提取：（1）沉淀有粘滞；（2）沉淀颗粒小，容易透过滤纸；（3）沉淀量过多而疏松；（4）沉淀量过少，而需要定量分析；（5）母液粘稠；（6）母液量很少，分离时需减少损失；（7）沉淀和母液需迅速分离；（8）一般胶体溶液。
高速离心机能够对样品溶液中的悬浮物质进行高纯度的分离、浓缩、精制和提取，多用于血液、细胞、蛋白质、酶、病毒、激素等的分离制备。
超速离心机目前主要用于：（1）测定生物大分子和高分子聚合物的沉降系数（S）、扩散系数（D）和分子量（M）；（2）研究生物大分子的大小和形状；（3）研究生物大分子的缔合、离解和降解；（4）追随分离高分子的提纯过程，鉴定其均一程度，测定其组成和浓度；（5）分离提纯血清脂蛋白；（6）发现异常血清蛋白质成分等。
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
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。
离心技术的应用综述
离心技术的应用综述
离心技术是一种通过离心力分离物质的技术，广泛应用于化学、生物、医药、食品等领域。
本文将综述离心技术在这些领域的应用情况。
1. 化学领域
离心技术在化学领域中应用最为广泛。
其中，分离混合物中不同密度物质是离心技术最常用的应用之一。
例如，通过离心机将混合物离心分离，可以获得混合物中的上清液和沉淀物。
此外，离心技术还可以用于沉淀悬浮在液体中的颗粒物质，如细胞、粒子和蛋白质等。
离心技术在化学合成中也有广泛的应用，例如，用于分离配合物、纯化金属离子等。
2. 生物领域
离心技术在生物领域中的应用包括细胞分离、细胞裂解、DNA和RNA分离、蛋白质沉淀、细胞裂解物的纯化等。
其中，离心技术在细胞分离中发挥着重要作用。
通过离心机将细胞悬浮液分离，可以获得上清液和沉淀物。
离心技术还可以用于裂解细胞膜，释放细胞内的物质。
离心技术在RNA和DNA提取中也有广泛的应用。
通过离心技术将细胞裂解并分离得到核酸，进行纯化，可以得到高质量的RNA和DNA。
3. 医药领域
4. 食品领域
离心技术在食品领域主要用于提取和分离食品中的营养成分、防腐剂等。
例如，离心技术可以用于分离豆浆中的大豆蛋白质、分离柿子椒中的辣椒素、分离谷物中的胚芽磷脂等。
此外，离心技术还可以用于提高食品中营养成分的含量。
总结。
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；
离心技术名词解释
离心技术名词解释
离心技术是根据物质颗粒在做匀速圆周运动时受到外向的离心力的行为而发展起来的一种分离技术。
当物体围绕一中心轴做圆周运动时，运动物体就受到离心力的作用，旋转速度越高，运动物体所受到的离心力越大。
如果装有悬浮液或高分子溶液的容器做高速水平旋转，强大的离心力作用于溶剂中的悬浮颗粒或高分子，会使其沿着离心力的方向运动而逐渐背离中心轴。
在相同转速下，容器中不同大小的悬浮颗粒或高分子溶质会以不同的速率沉降，经过一定时间的离心操作，就有可能实现不同悬浮颗粒或高分子溶质的有效分离。
在生命科学研究中广泛使用的离心机，就是基于上述基本原理设计的。
这项技术应用很广，诸如分离出化学反应后的沉淀物、天然的生物大分子以及细胞、细胞器等。
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。
生化技术第九章 离心分离技术
经过一定时间的 离心，它们就分 别处于与本身密 度相同的梯度区
13
（1）原理：利用各种粒子的沉降速度和浮力
密度差，当一定粒子到达与其密度相同的梯度
位置时则停止沉降，不同粒子处于不同位置，
则得到了分离。
差速区带离心法
等密度梯度离心法
原理
介质的梯 度范围
依离子的沉降速度被 分离 介质的梯度小于样品 各粒子的密度
上清液 上清液 上清液 上清液
植物组织 匀浆
匀浆液 纱布过滤
上清液 100×g 离心
沉淀（弃去）未破碎 的细胞及细胞壁
2000×g 离心
沉淀（细胞核）
沉淀（叶绿体） 10000×g 离心
沉淀（线粒体） 105000×g 离心
沉淀（核糖体）
12
3. 密度梯度离心
在离心管中作 成密度梯度
将样品液 铺于梯度 上
控制精密（时间、转速）
用途：菌体、细胞碎片、细胞器等的分离
超速离心机：最大转速 80 000r/min， 最大相对离
心力500 000×g
控制精密：时间控制、温度控制、转速控制、真空系统
用途：细胞器分级分离、病毒、DNA、RNA、蛋白质分离
提纯等
7
二、离心机
2. 根据转头类型可以分为以下几种： 角式转头
为25S.
6
二、离心机
1. 根据其最大转速可以分为以下几种：
普通离心机：最大转速 6 000r/min， 最大相对离
心力6 000×g
型号很多，容量不同，转速不同，控制不精密
用途：固液沉淀分离
高速离心机：最大转速 25 000r/min， 最大相对离
心力90 000×g 型号较多，转速不同，有控温装置，
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
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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
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Байду номын сангаас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
分布的差异
离心力：
第一节 离心分离原理
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
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。
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。
——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
离心分离设备
5、螺旋卸料沉降离心机
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。
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％。
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
常用于胰岛素及胰酶分离、淀粉精制、污水处理
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
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。
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。