離心分離技術(shù)是借助于
離心機(jī)旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力，根據(jù)物質(zhì)顆粒的沉降系數(shù)、質(zhì)量、密度及浮力等因子的不同，而使物質(zhì)分離的技術(shù)。
離心機(jī)按用途有分析用、制備用及分析-制備之分；按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)則有管式、吊藍(lán)式、轉(zhuǎn)鼓式和碟式等多種；按轉(zhuǎn)速可分為常速（低速）、高速和超速三種。
1．常速離心機(jī)
常速離心機(jī)又稱為
低速離心機(jī)。其**大轉(zhuǎn)速在8000 rpm以內(nèi)，相對離心力（RCF）在104g以下，主要用于分離細(xì)胞、細(xì)胞碎片以及培養(yǎng)基殘?jiān)裙绦挝铮痛纸Y(jié)晶等較大顆粒。常速離心機(jī)的分離形式、操作方式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)多種多樣，可根據(jù)需要選擇使用。
高速離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為1x104~2.5x104 rpm，相對離心力達(dá)
1x104~1x105g，主要用于分離各種沉淀物、細(xì)胞碎片和較大的細(xì)胞器等。為了防止高速離心過程中溫度升高而使酶等生物分子變性失活，有些
高速離心機(jī)裝設(shè)了冷凍裝置，稱高速
冷凍離心機(jī)。
3．超速離心機(jī)
超速離心機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá) 2.5x104~8x104 rpm，**大相對離心力達(dá)5x105g甚**更高一些。超速離心機(jī)的精密度相當(dāng)高。為了防止樣品液濺出，一般附有離心管帽；為防止溫度升高，均有冷凍裝置和溫度控制系統(tǒng)；為了減少空氣阻力和摩擦，設(shè)置有真空系統(tǒng)。此外還有一系列安全保護(hù)系統(tǒng)、制動系統(tǒng)及各種指示儀表等。
分析用超速離心機(jī)用于樣品純度檢測時(shí)，是在一定的轉(zhuǎn)速下離心一段時(shí)間以后，用光學(xué)儀器測出各種顆粒在離心管中的分布情況，通過紫外吸收率或折光率等判斷其純度。若只有一個(gè)吸收峰或只顯示一個(gè)折光率改變，表明樣品中只含一種組分，樣品純度很高。若有雜質(zhì)存在，則顯示含有兩種或多種組分的圖譜。
分析用超速離心機(jī)可用于測定物質(zhì)的沉降系數(shù)。沉降系數(shù)是指在單位離心力的作用下粒子的沉降速度。以Svedberg表示，簡稱S, 單位秒， 1S=1x10-13s。
S可通過超速離心，根據(jù)轉(zhuǎn)速、離心時(shí)間和粒子移動的距離，按下列公式求出：
式中ω：角速度；t2-t1：離心時(shí)間（s）；X2,X1：分別為t2和t1時(shí)，運(yùn)動粒子到離心機(jī)轉(zhuǎn)軸中心的距離（cm）。 沉降系數(shù)與相對分子質(zhì)量有一定的對應(yīng)關(guān)系。二、離心分離方法的選擇
離心分離的方法可分為三類： 1．差速離心
采用不同的離心速度和離心時(shí)間，使沉降速度不同的顆粒分批分離的方法，稱為差速離心。操作時(shí)，采用均勻的懸浮液進(jìn)行離心，選擇好離心力和離心時(shí)間，使大顆粒先沉降，取出上清液，在加大離心力的條件下再進(jìn)行離心，分離較小的顆粒。如此多次離心，使不同大小的顆粒分批分離。差速離心所得到的沉降物含有較多雜質(zhì)，需經(jīng)過重新懸浮和再離心若干次，才能獲得較純的分離產(chǎn)物。
差速離心主要用于分離大小和密度差異較大的顆粒。操作簡單方便，但分離效果較差。
2．密度梯度離心
密度梯度離心是樣品在密度梯度介質(zhì)中進(jìn)行離心，使密度不同的組分得以分離的一種區(qū)帶分離方法。密度梯度系統(tǒng)是在溶劑中加入一定的梯度介質(zhì)制成的。梯度介質(zhì)應(yīng)有足夠大的溶解度，以形成所需的密度，不與分離組分反應(yīng)，而且不會引起分離組分的凝聚、變性或失活，常用的有蔗糖、甘油等。使用**多的是蔗糖密度梯度系統(tǒng)，其梯度范圍是：蔗糖濃度5%~60%，密度1.02~1.30 g/cm3。
密度梯度的制備可采用梯度混合器，也可將不同濃度的蔗糖溶液，小心地一層層加入離心管中，越靠管底，濃度越高，形成階梯梯度。離心前，把樣品小心地鋪放在預(yù)先制備好的密度梯度溶液的表面。離心后，不同大小、不同形狀、有一定的沉降系數(shù)差異的顆粒在密度梯度溶液中形成若干條界面清晰的不連續(xù)區(qū)帶。各區(qū)帶內(nèi)的顆粒較均一，分離效果較好。 在密度梯度離心過程中，區(qū)帶的位置和寬度隨離心時(shí)間的不同而改變。隨離心時(shí)間的加長，區(qū)帶會因顆粒擴(kuò)散而越來越寬。為此，適當(dāng)增大離心力而縮短離心時(shí)間，可減少區(qū)帶擴(kuò)寬。
3．等密度離心
將CsCl2、CsSO4等介質(zhì)溶液與樣品溶液混合，然后在選定的離心力作用下，經(jīng)足夠時(shí)間的離心，銫鹽在離心場中沉降形成密度梯度，樣品中不同浮力密度的顆粒在各自的等密度點(diǎn)位置上形成區(qū)帶。前述密度梯度離心法中，欲分離的顆粒未達(dá)到其等密度位置，故分離效果不如等密度離心法好。
應(yīng)當(dāng)注意的是，銫鹽濃度過高和離心力過大時(shí)，銫鹽會沉淀管底，嚴(yán)重時(shí)會造成事故，故等密度梯度離心需由專業(yè)人員經(jīng)嚴(yán)格計(jì)算確定銫鹽濃度和離心機(jī)轉(zhuǎn)速及離心時(shí)間。此外，銫鹽對鋁合金轉(zhuǎn)子有很強(qiáng)的腐蝕性，故**好使用鈦合金轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子使用后要仔細(xì)清洗并干燥。
三、離心條件的確定
離心分離的效果好壞與諸多因素有關(guān)。除了上述的離心機(jī)種類、離心方法、離心介質(zhì)及密度梯度等以外，主要的是確定離心機(jī)的轉(zhuǎn)速和離心時(shí)間。此外還要注意離心介質(zhì)溶液的pH值和溫度等條件。1．離心力
物質(zhì)顆粒在離心場中所受到的離心力（Fc）的大小，決定于顆粒的質(zhì)量(m)和離心加速度(ac): Fc=m ac
離心加速度的大小取決于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和顆粒的旋轉(zhuǎn)半徑：ac =ω2r 式中ω：轉(zhuǎn)子的角速度（rad/s）；r：旋轉(zhuǎn)半徑，即顆粒到旋轉(zhuǎn)軸中心的距離(cm)。
若轉(zhuǎn)速以慣用的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）來表示，則：
式中n: 轉(zhuǎn)子每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）
在說明離心條件時(shí)，低速離心通常以轉(zhuǎn)子每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)表示，如4000 rpm；而在高速離心時(shí)，特別是在超速離心時(shí)，往往用相對離心力來表示，如65000g。
相對離心力是指顆粒所受的離心力與地心引力（重力）之比。即 RCF=Fc/Fg=1.12×10-5*n2*r×g
式中RCF：相對離心力（g）；n：轉(zhuǎn)子每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（rpm）； r：旋轉(zhuǎn)半徑(cm)；g：重力加速度，980.6 cm/s2
由此可見，離心力的大小與轉(zhuǎn)速的平方及與旋轉(zhuǎn)半徑成正比。在轉(zhuǎn)速一定的條件下，顆粒離軸心越遠(yuǎn)，其所受的離心力越大。在離心過程中，隨著顆粒在離心管中移動，其所受的離心力也隨著變化。在實(shí)際工作中，離心力的數(shù)據(jù)是指其平均值。即是指在離心溶液中點(diǎn)出顆粒所受的離心力。
2．離心時(shí)間
離心時(shí)間的概念，依據(jù)離心方法的不同而有所差異。對于差速離心來說，是指某種顆粒完全沉降到離心管底的時(shí)間。對等密度梯度離心而言，離心時(shí)間是指顆粒完全到達(dá)等密度點(diǎn)的平衡時(shí)間；而密度梯度離心的時(shí)間則是指形成界限分明的區(qū)帶的時(shí)間。
密度梯度離心和等密度梯度離心所需的區(qū)帶形成時(shí)間或平衡時(shí)間，影響因素很復(fù)雜，可通過實(shí)驗(yàn)來確定。差速離心所需的沉降時(shí)間可通過計(jì)算求得。
顆粒的沉降時(shí)間是指顆粒從離心樣品液面完全沉降到離心管底所需的時(shí)間，又稱澄清時(shí)間。沉降時(shí)間決定于顆粒沉降速度和沉降距離。 對于已知沉降系數(shù)的顆粒，其沉降時(shí)間可由下列公式計(jì)算：
式中 t：沉降時(shí)間（s）；S：顆粒的沉降系數(shù)（1x10-13S）；ω：轉(zhuǎn)子角速度（rad/s）；r1,r2：分別為旋轉(zhuǎn)軸中心到樣品液液面和離心管底的距離（cm）。
上式中括號部分對特定轉(zhuǎn)子而言**常數(shù)，稱轉(zhuǎn)子效率因子或K值。即
轉(zhuǎn)子的效率因子K 與轉(zhuǎn)子的半徑和轉(zhuǎn)速有關(guān)。對于具有某一沉降系數(shù)S的顆粒而言，K值越小，其沉降時(shí)間越短，轉(zhuǎn)子的使用效率就越高。 對于不知其沉降系數(shù)的球形顆粒，可按下是估算其沉降時(shí)間： 式中T：沉降時(shí)間（s）；μ：介質(zhì)溶液的黏度（g/（cm.s））；ρ，ρ0：分別為顆粒和介質(zhì)溶液密度（g/cm3）；d：顆粒平均直徑（cm）；r1,r2：分別為旋轉(zhuǎn)軸中心到離心管底和液面的距離（cm）。
3．溫度和pH值
為了防止欲分離物質(zhì)的凝集、變性和失活，除了在離心介質(zhì)的選擇方面加以注意外，還必須控制好溫度及介質(zhì)溶液的Ph值等離心條件。離心溫度一般控制在4℃左右，對于某些熱穩(wěn)定性較好的酶等，離心也可在室溫下進(jìn)行。但在超速或高速離心時(shí)，轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)會發(fā)熱從而引起溫度升高。故必須采用冷凍系統(tǒng)，使溫度保持在一定范圍內(nèi)。離心介質(zhì)溶液的pH值應(yīng)該是處于酶穩(wěn)定性的pH范圍內(nèi)，必要時(shí)可采用緩沖液。另外，過酸或過堿還可能引起轉(zhuǎn)子和離心機(jī)的其他部件的腐蝕，應(yīng)盡量避免.
