Центробежная сила зависит от нескольких факторов, определяющих выпадение осадка: факторов, присущих молекулам или частицам, свойств среды, в которой они находятся, и факторов, связанных с центрифугами, в которых происходит процесс центрифугирования.
Центрифугирование: что это и где применяется?
Центрифугирование — это процедура, процесс, метод механического разделения частиц или молекул вещества с различной плотностью. Другими словами, производится сепарация, при которой вещество разделяется на различные фракции. Их можно проанализировать, чтобы сделать выводы о состоянии, например, какого-либо органа в человеческом теле.
Процесс центрифугирования восходит к открытию Теодора Сержа, который получил Нобелевскую премию в 1926 году. Ученый обнаружил, что различные молекулы и частицы отличаются не только по размеру, но и по коэффициенту осаждения S, который определяет скорость процесса.
Осадки — это осаждение частиц в воздухе или в жидкой (водной) среде. Это приводит к образованию отложений различных генетических типов.
Поэтому, когда на молекулы и частицы воздействуют центробежные силы, их поведение меняется в зависимости от свойств среды, применяемого метода разделения, типа используемой центрифуги и других факторов. Согласно этому принципу, частицы с большей плотностью оседают, а остальные остаются в виде неоднородной суспензии.
Для чего центрифугирование используют в лабораториях?
Различные методы центрифугирования используются в медико-биологических, химических и фармацевтических лабораториях. Химики, например, используют технологию для разделения частиц или двух молекул, чтобы обнаружить присутствие примесей, то есть нежелательных элементов в образцах. Биоматериалы можно разделить на их компоненты, например, кровь на плазму и сыворотку. Это помогает проводить иммунологические и биохимические тесты, а также специфические и обычные обследования. Можно отделить эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.
Центрифугирование смеси позволяет детально проанализировать состояние различных биологических жидкостей (мочи, спинномозговой жидкости и т.д.), чтобы поставить диагноз и назначить соответствующее лечение.
Центрифугирование помогло понять процессы, поддерживающие жизнь, такие как цикл Кребса или окислительное фосфорилирование, собственно клеточное дыхание и так далее.
Методы и виды центрифугирования
-
При аналитическом основная задача – выделить либо разделить молекулы, частицы или клеточные фрагменты. Потом их используют по отдельности или анализируют на предмет физических параметров: молекулярной массы частиц, коэффициента осаждения и других. При этом требуется достаточно большой объем образца.
Такое центрифугирование проводится при определенных стандартных условиях. Иногда используются центрифужные пробирки из кварца, чтобы обеспечить прохождение ультрафиолетового и видимого света. Это позволяет наблюдать и анализировать молекулы с помощью оптической системы.
Центрифугирование: что это?
Стерилизация в микробиологии (от лат. sterilis — стерильный) — это процесс очистки объекта или материала от микроорганизмов, включая вирусы, бактерии, грибки и прионы. Стерилизация осуществляется различными методами: Термообработка, химическая обработка, плазменная, радиационная и через специальные фильтры.
Масс-спектрометрия — один из самых точных методов идентификации веществ. Это своего рода «взвешивание» молекул: компоненты ионизируются, а затем определяется отношение массы к заряду ионов.
Центрифугирование — это разделение гетерогенных смесей под действием центробежной силы. Для этого используются специальные устройства, называемые центрифугами.
Основной частью любой центрифуги является ротор с прорезями, в которые помещаются пробирки. Во время чрезвычайно быстрого вращения в системе возникает центробежная сила, которая помогает разделить обрабатываемое вещество на основе его плотности — например, «осадить» твердые частицы в жидкости. Центрифугирование используется практически во всех областях человеческой деятельности: Наука и медицина, промышленность, сельское хозяйство, быт и техника.
Различные методы центрифугирования
Другим методом разделения является седиментация, при которой разделение происходит под действием силы тяжести. Осаждению обычно предшествует центрифугирование и является подготовительным этапом работы.
Собственно процесс центрифугирования подразделяется на отстаивание, фильтрацию и осветление.
Фильтрация происходит через перфорированный барабан, содержащий фильтрующий материал. Жидкость свободно поступает в барабан под действием центробежной силы, а твердые частицы остаются снаружи. Для отстаивания используются барабаны со сплошными стенками, в нижнюю часть которых вводится суспензия. В результате осадок вытесняется на стенки, а жидкость образует внутренний слой, который затем переливается через обод.
Наконец, осветление также осуществляется в барабанах для твердых частиц, представляющих собой процесс свободного осаждения частиц под воздействием центробежного поля.
В настоящее время этот метод получил очень широкое распространение и используется практически во всех областях применения. Он находит применение в биологии и медицине, в лабораторной диагностике, в пищевой промышленности и уже давно успешно заменил традиционные и менее эффективные методы фильтрации, отжима и очистки.
Промышленные центрифуги имеют большую мощность и более сложную конструкцию ротора, что позволяет им обрабатывать множество веществ одновременно. Они используются в сельском хозяйстве для извлечения меда из сот и очистки зерна, для отделения молока и жира путем сепарации, а также для обработки руд. Центрифугу можно встретить даже в прачечной, где она используется для отжима белья после стирки.
Лабораторные центрифуги с довольно низкой скоростью вращения используются для разделения сыворотки крови, осадка мочи, серологических тестов и для осаждения эритроцитов. Типы лабораторий далее делятся на клинические, стационарные, холодильные, настольные и угловые компактные: каждая из них используется в своей области лабораторных исследований, в зависимости от целей и задач медицинского центра.
Центробежная сила
На центробежную силу влияют несколько факторов: факторы, присущие молекулам или частицам, характеристики среды, в которой они находятся, и факторы, связанные с центрифугами, в которых происходит процесс центрифугирования.
Что касается молекул или частиц, то их масса, удельный объем и коэффициент флотации являются факторами, влияющими на осаждение.
Что касается среды, то здесь важны масса вытесняемого растворителя, плотность среды, сопротивление и коэффициент трения.
В случае с центрифугой наиболее важными факторами, влияющими на процесс осаждения, являются тип ротора, угловая скорость, центробежная сила и, следовательно, центробежная скорость.
Типы центробежных машин
Существуют различные типы центрифуг, которые можно использовать для центрифугирования образца с различной скоростью.
В зависимости от максимальной скорости, которую они достигают, выраженной в центробежном ускорении (относительная центробежная сила в граммах), их можно просто классифицировать как центробежные колеса, максимальная скорость которых составляет около 3000 g.
Хотя при так называемой суперцентробежной силе можно достичь более высокой скорости в районе 25 000g. А в суперцентробежной силе скорость намного выше, достигая 100000 g.
По другим критериям существуют микроцентрифуги или настольные центрифуги, которые специально разработаны для центрифугирования небольших объемов образцов и достигают от 12 000 до 15 000 g.
Существуют центрифуги большой мощности, которые могут центрифугировать большие объемы образца с высокой скоростью, например, ультрацентрифуги.
Обычно для защиты ротора и образца от перегрева необходимо контролировать несколько факторов. Для этой цели, в частности, были разработаны суперцентрифуги со специальными условиями вакуума или охлаждения.
Типы ротора
Одним из решающих факторов является тип ротора, вращающее устройство и расположение трубок. Существуют различные типы роторов. К наиболее важным относятся роторные роторы, роторы с фиксированным углом наклона и вертикальные роторы.
В наклонных роторах трубы перпендикулярны оси вращения, когда они установлены в роторах этого типа и вращаются.
В роторах с фиксированным углом наклона образцы находятся в неподвижной конструкции, как показано на рисунке и во многих центрифугах.
А в вертикальных роторах некоторых суперцентрифуг трубки вращаются параллельно оси вращения.
Типы центрифуг
Типы центрифуг различаются в зависимости от области применения и условий, в которых осуществляется процесс. Эти условия могут варьироваться в зависимости от типа образца и характера разделяемого и/или анализируемого образца.
Существует первоначальный критерий классификации, основанный на цели применения: Подготовительное центрифугирование и аналитическое центрифугирование.
Препаративное центрифугирование
Это обозначение используется, когда основной целью центрифугирования является выделение или разделение молекул, частиц, фрагментов клеток или клеток для последующего использования или анализа. Объем образца, обычно используемого для этой цели, относительно велик.
Аналитическое центрифугирование
Аналитическое центрифугирование проводится для измерения или анализа физических свойств, таких как коэффициент оседания и молекулярный вес осажденных частиц.
Центрифугирование для этой цели может проводиться в различных стандартизированных условиях, например, в одном из аналитических методов — ультрацентрифугировании, которое позволяет анализировать молекулы или частицы, которые разделяются даже при выпадении осадка.
В некоторых случаях может потребоваться использование кварцевых центрифужных пробирок. Это позволяет пропускать видимый и ультрафиолетовый свет, поскольку молекулы наблюдаются и анализируются оптической системой в процессе центрифугирования.
Существуют и другие критерии классификации, которые зависят от характеристик или условий, при которых осуществляется процесс центрифугирования. К ним относятся дифференциальное центрифугирование, зональное или ленточное центрифугирование и изопикнальное или равновесное осадительное центрифугирование.
Дифференциальное центрифугирование
В этом типе центрифугирования образец центрифугируется, обычно с угловым ротором, в течение определенного времени и с определенной скоростью.
Он основан на разделении частиц за счет разницы в скорости оседания, которая напрямую зависит от их размера. Те, что крупнее и имеют более высокую S, оседают на дно трубки, а мелкие остаются во взвешенном состоянии.
В этом типе центрифуг решающее значение имеет взвешенное разделение осадка. Взвешенные частицы необходимо декантировать или удалить из пробирки, чтобы суспендировать пеллету в другом растворителе для дальнейшей очистки, т.е. повторного центрифугирования.
Этот тип техники не подходит для разделения молекул. Вместо этого его можно использовать, например, для отделения клеточных органелл от клеток.
Зональное или ленточное центрифугирование
В полосовом или зональном центрифугировании разделение компонентов образца основано на разнице S при прохождении через среду с предварительно сформированным градиентом плотности, например, Ficoll или сахарозу.
Образец помещается в верхнюю часть градиента пробирки. Затем его переносят на высокой скорости в центрифугу и разделяют на различные зоны, расположенные по длине среды (как если бы это был желатин с различными слоями).
Частицы с меньшим значением S-value располагаются в начале среды, в то время как частицы, которые больше или имеют более высокое значение S-value, направляются ко дну трубки.
Приложения
Существует бесчисленное множество областей повседневной работы, где используются различные типы центрифуг. Они используются в здравоохранении, биоаналитических лабораториях, фармацевтической промышленности и других областях. Однако его значение можно выразить двумя словами: разделяй и властвуй.
Отделяет частицы
В химии различные методы центрифугирования важны по многим причинам.
Он разделяет две молекулы или смешиваемые частицы. Он помогает устранить примеси, вещества или нежелательные частицы в образце, например, в образце, в котором желательны только белки.
В биологическом образце, например, крови, плазма может быть отделена от клеточных компонентов путем центрифугирования. Это облегчает проведение различных видов биохимических или иммунологических анализов плазмы или сыворотки, а также рутинных или специальных исследований.
Центрифугирование также может быть использовано для разделения различных типов клеток. Например, из образца крови можно отделить эритроциты от лейкоцитов или лейкоцитов и от тромбоцитов.
Такого же преимущества можно добиться при центрифугировании любой биологической жидкости: Моча, ЦСЖ, амниотическая жидкость и многие другие. Таким образом можно проводить широкий спектр анализов.
Как метод характеристики
Это также позволило изучить или проанализировать характеристики или гидродинамические свойства многочисленных молекул, особенно сложных молекул или макромолекул.
А также многочисленные макромолекулы, такие как нуклеиновые кислоты. Это даже облегчило характеристику детальных подтипов одной и той же молекулы, например, РНК, среди многих других применений.
Примеры центрифугирования
-На основе различных методов центрифугирования были достигнуты успехи в детальном понимании сложных биологических процессов, таких как инфекция и метаболизм.
-Центрифугирование позволило выяснить многие сверхструктурные и функциональные аспекты молекул и биомолекул. Эти биомолекулы включают белки — инсулин и гемоглобин, с одной стороны, и нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) — с другой.
-С помощью центрифугирования улучшилось знание и понимание многих процессов, поддерживающих жизнь. Одним из них является цикл Кребса.
В том же объеме изменились и знания о молекулах, составляющих дыхательную цепь. Таким образом, он вносит вклад в понимание сложного процесса окислительного фосфорилирования или собственно клеточного дыхания, а также многих других процессов.
-И наконец, он облегчил изучение различных процессов, таких как инфекционные процессы, позволяя анализировать путь, пройденный ДНК, введенной фагом (бактериальным вирусом), и белками, которые может синтезировать клетка-хозяин.
Общая формула для расчета числа оборотов в минуту (RPM) центрифуги такова.
, где g представляет соответствующую силу центрифуги, а r — радиус от центра ротора. до точки в образце. Однако в зависимости от используемой модели центрифуги соответствующий угол ротора и радиус могут варьироваться, поэтому формула изменяется. Например, ротор Sorvall № SS-34 имеет максимальный радиус 10,8 см, поэтому формула принимает вид об / мин = 299 г>>, что можно дополнительно упростить до RPM = 91 г>>. приложенного поля центрифуги является квадрат угловой скорости в радианах в секунду, радиальное расстояние частицы от оси,
Наиболее распространенная формула для расчета относительной центробежной силы (xg): RCF (xg) = 1,118 x радиус (мм) x (об/мин/1000) ²
В прошлом многие клинические разделения проводились при 3000 об/мин. Это несколько условно, поскольку относительная центробежная сила линейно зависит от радиуса, поэтому увеличение радиуса на 10% означает, что относительная центробежная сила на 10% выше при той же скорости. Для определения RCF, применяемого при 3000 об/мин, приведенная выше формула может быть упрощена следующим образом:
Сокращенное значение для 3000 об/мин, с погрешностью всего 0,62 %: RCF (xg) = 10 x радиус (мм)
Центрифугирование в биологических исследованиях
Микроцентрифуги
Микроцентрифуги используются для обработки небольших количеств биологических молекул, клеток или клеточных ядер. Микроцентрифужные пробирки обычно вмещают 0,5-2,0 мл жидкости и вращаются с максимальной угловой скоростью 12 000-13 000 об/мин. Микроцентрифуги достаточно малы, чтобы поместиться на столе, и имеют роторы, которые могут быстро менять скорость. Они могут иметь функцию охлаждения, но не обязательно.
Высокоскоростные центрифуги
Центрифуги с высокой или максимальной скоростью могут обрабатывать большие объемы проб — от десятков миллилитров до нескольких литров. Кроме того, более крупные центрифуги могут достигать более высоких угловых скоростей (около 30 000 об/мин). Центрифуги могут поставляться с различными адаптерами для установки пробирок, флаконов или микротитровальных пластин.
Процесс фракционирования
Общий метод фракционирования: образец клеток находится в суспензии, содержащей:
- с буфером — нейтральный pH, предотвращающий повреждение структуры белков, включая ферменты (которые могут влиять на ионные связи)
- изотонический (с равным водным потенциалом) — предотвращает накопление или потерю воды органеллы
- Охлаждение — снижение общей активности фермента, высвобождаемого позже в ходе процедуры
- Клетки гомогенизируют в смесителе и фильтруют для удаления мусора
- Гомогенизированный образец помещают в ультрацентрифугу и вращение с низкой скоростью — ядра оседают, образуя осадок
- Супернатант (суспензия, содержащая оставшиеся органеллы) вращается с более высокой скоростью — оседание хлоропластов
- Надосадочная жидкость вращается с более высокой скоростью все еще — митохондрии и лизосомы оседают
- Супернатант вращается с даже высокой скоростью r скорость — оседание рибосом и мембран
Рибосомы, мембраны и комплексы Гольджи могут быть разделены другим методом — градиентным центрифугированием по плотности.
Ультрацентрифугирование
Ультрацентрифугирование использует высокую центробежную силу для изучения свойств биологических частиц. По сравнению с микроцентрифугами или высокоскоростными центрифугами, суперцентрифуги могут изолировать гораздо более мелкие частицы, включая рибосомы, белки и вирусы. Гиперцентрифуги также могут быть использованы в исследованиях по фракционированию мембран. Это объясняется тем, что центрифуги могут достигать максимальной угловой скорости более 70 000 об/мин. В то время как микроцентрифуги и ультрацентрифуги разделяют частицы партиями (ограниченные количества образцов должны обрабатываться вручную в пробирках или колбах), ультрацентрифуги могут разделять молекулы в системах периодического или непрерывного потока.
Помимо очистки, аналитическое ультрацентрифугирование (АУЦ) может использоваться для определения макромолекулярных свойств, таких как форма, масса, состав и конформация. Образцы центрифугируются с раствором высокой плотности, таким как сахароза, хлорид цезия или йодиксанол. Раствор высокой плотности может иметь равномерную концентрацию («подушка») или переменную концентрацию («градиент») по всей пробирке. Молекулярные свойства могут быть смоделированы с помощью анализа скорости седиментации или анализа седиментационного равновесия. В ходе эксперимента частицы или молекулы движутся по пробирке с разной скоростью в зависимости от их физических свойств и свойств раствора, образуя в итоге глобулы на дне пробирки или полосы на разной высоте.
Другие применения
- Отделение порошка мела от воды
- Удаление жира из молока для производства обезжиренного молока
- Отделение частиц от воздушного потока с помощью циклонной сепарации
- осветление и стабилизация вина
- Разделение компонентов мочи и компонентов крови в судебно-медицинских и исследовательских лабораториях
- Помогает в разделении белков с использованием методов очистки, таких как высаливание, например осаждение сульфата аммония.
К 1923 году Теодор Сведберг и его ученик Х. Ринде успешно проанализировали грубые соли на предмет их гравитационного расположения. Растворы состоят из одного вещества, равномерно распределенного в другом веществе, так называемом коллоиде. Однако мелкозернистые растворы, например, содержащие золото, не могут быть проанализированы. Для изучения этой проблемы Сведберг разработал аналитическую центрифугу, оснащенную системой фотопоглощения, которая обладала гораздо большим центробежным эффектом. Он также разработал теорию измерения молекулярного веса. В это время внимание Сведберга переключилось с золота на белки.
К 1900 году было общепризнано, что белки состоят из аминокислот; однако вопрос о том, являются ли белки коллоидными или макромолекулами, все еще оставался спорным. В то время изучался белок — гемоглобин. Было установлено, что он содержит 712 атомов углерода, 1130 атомов водорода, 243 атома кислорода, два атома серы и по крайней мере один атом железа. Это дает гемоглобину массу около 16 000 дальтонов (да), хотя неясно, кратно ли это единице или четырем (в зависимости от количества присутствующих атомов железа).
В серии экспериментов с использованием метода равновесия осадка были сделаны два важных наблюдения: гемоглобин имеет молекулярный вес 68 000 Da, что указывает на то, что он содержит четыре атома железа вместо одного, и что он имеет точно такой же молекулярный вес независимо от того, где был выделен гемоглобин. То, что нечто с таким высоким молекулярным весом может быть последовательно обнаружено независимо от места его взятия в организме, было беспрецедентным и способствовало развитию идеи о том, что белки являются макромолекулами, а не коллоидами. Для изучения этого явления необходима центрифуга с еще более высокими скоростями, поэтому для применения теории осаждения-диффузии была разработана суперцентрифуга. Был определен тот же молекулярный вес, и наличие границы растекания указывало на то, что это одна компактная частица. Дальнейшее применение центрифугирования показало, что при различных условиях крупные гомогенные частицы могут быть разделены на различные субъединицы. Развитие центрифугирования стало большим прорывом в экспериментальном исследовании белков.
В жидкой суспензии многие частицы или клетки постепенно опускаются на дно емкости под действием силы тяжести; однако время, необходимое для такого разделения, невозможно. Другие, очень мелкие частицы вообще не могут быть выделены в растворе, если на них не воздействует высокая центробежная сила. Когда суспензия вращается с определенной скоростью или количеством оборотов в минуту (об/мин), центробежная сила заставляет частицы двигаться радиально от оси вращения. Общая формула для расчета числа оборотов центрифуги в минуту (RPM):
Где грамм представляет соответствующую центробежную силу, а p — радиус от центра ротора до точки на образце. 6
Однако, в зависимости от используемой модели центрифуги, соответствующий угол и радиус ротора могут отличаться, поэтому формула будет другой. Например, ротор Sorvall № SS-34 имеет максимальный радиус 10,8 см, поэтому формула выглядит следующим образом: p n M = 299 грамм p
По сравнению с силой тяжести, сила частиц называется «относительной центробежной силой» (RCF), т.е. вертикальной силой, действующей на содержимое ротора при вращении, всегда относительно силы тяжести Земли, которая измеряет силу различных типов и размеров роторов. Например, относительная центробежная сила 1000 x g означает, что центробежная сила в 1000 раз сильнее гравитационной силы Земли. RCF зависит от скорости вращения в оборотах в минуту и расстояния частиц от центра вращения. Наиболее распространенной формулой для расчета RCF является следующая: 7
p C F = 1,118 × 10 — 5 × 5 × p × ( p m ) 2
где 1,118 × 10 — 5 константа; p — радиус в сантиметрах между осью вращения и центром; и rpm — скорость вращения в оборотах в минуту.
В прошлом многие разделения проводились при 3000 об/мин; приблизительное определение силы «g», приложенной при такой скорости, заключается в умножении радиуса центрифуги на коэффициент 10, т.е. радиус 160 мм дает около 1600 x g. 8 Это довольно произвольное приближение, поскольку приложенная RCF линейно зависит от радиуса, т.е. увеличение радиуса на 10% означает, что при той же скорости прикладывается на 10% больше RCF. В целом, вышеприведенную формулу можно упростить следующим образом: p C F = 10 × p
Центрифугирование в биологических исследованиях
Микроцентрифуги
Микроцентрифуги — это специально разработанные настольные модели с легкими роторами небольшого объема, которые могут достигать очень высоких скоростей — примерно до 17 000 об/мин. Это легкие устройства, используемые в основном для кратковременного центрифугирования образцов объемом около 0,2-2,0 мл. Однако благодаря небольшим размерам их легко транспортировать, а при необходимости они могут работать в охлаждаемом помещении. 9 Их можно хранить в холодильнике, но не обязательно. Микроцентрифуга часто используется в исследовательских лабораториях, где небольшие образцы биологических молекул, клеток или ядер необходимо подвергать высокой RCF в течение относительно коротких периодов времени. 9 Микроцентрифуги, предназначенные для высоких скоростей, могут достигать 35000 об/мин, что соответствует относительной скорости вращения до 30000 × g, и называются высокоскоростными микроцентрифугами. 10
Центрифуги низкоскоростные
Низкоскоростные центрифуги используются для сбора химических осадков, интактных клеток (животных, растений и некоторых микроорганизмов), ядер, хлоропластов, крупных митохондрий и больших фрагментов плазматической мембраны. В этих центрифугах также используются градиенты плотности для очистки клеток. Ротационные ковшовые центрифуги обычно очень широко используются, поскольку они обеспечивают огромную гибкость при определении размера образца благодаря использованию адаптеров. 9 Эти машины имеют максимальную скорость вращения ротора менее 10 000 об/мин и варьируются от небольших настольных центрифуг до больших напольных центрифуг. 11
Центрифуги высокоскоростные
Высокоскоростные центрифуги обычно используются для сбора микроорганизмов, вирусов, митохондрий, лизосом, пероксисом и интактных трубчатых мембран Гольджи. Большинство простых операций гранулирования выполняются с помощью роторов с фиксированным углом наклона. Некоторые операции сортировки по плотности для очистки клеток и органелл могут выполняться во вращающихся ведрах или, в случае сортировки перколла, на ротаторах с фиксированным углом наклона. 9 Высокоскоростные или сверхвысокоскоростные центрифуги могут обрабатывать большие объемы проб — от десятков миллилитров до нескольких литров. Кроме того, более крупные центрифуги могут достигать более высоких скоростей (около 30 000 об/мин). Центрифуги могут поставляться с различными адаптерами для установки пробирок, флаконов или микротитрационных планшетов различных размеров.
Ультрацентрифугирование
Ультрацентрифугирование использует высокую центробежную силу для изучения свойств биологических частиц на чрезвычайно высоких скоростях. Современные центрифуги могут вращаться со скоростью до 150 000 оборотов в минуту (что эквивалентно 1 000 000 x g). 12 Они используются для сбора всех мембранных везикул плазматической мембраны, эндоплазматического ретикулума (ER) и мембраны Гольджи, эндосом, рибосом, рибосомальных субъединиц, плазмид, ДНК, РНК и белков на роторах с фиксированным углом наклона. 9 По сравнению с микроцентрифугами или высокоскоростными центрифугами, суперцентрифуги могут отделять гораздо более мелкие частицы. В то время как микроцентрифуги и суперцентрифуги разделяют частицы партиями (ограниченное количество образца должно обрабатываться вручную в пробирках или колбах), суперцентрифуги могут разделять молекулы партиями или партиями. системы непрерывного потока.
Ультрацентрифугирование используется для изучения кинетического связывания макромолекул/связей, для отделения различных фракций липопротеинов из плазмы и для депротонирования физиологических жидкостей для анализа аминокислот. 1
Другие приложения
Центрифуга может использоваться для отделения небольшого количества взвешенных твердых частиц от жидкостей, например, для отделения мелкого порошка от воды. В биологических исследованиях его можно использовать для очистки клеток млекопитающих, фракционирования субклеточных органелл, фракционирования мембранных везикул, фракционирования макромолекул и макромолекулярных комплексов и т.д. 9 Центрифугирование используется различными способами в пищевой промышленности. Например, в молочной промышленности он обычно используется для осветления и обезжиривания молока, извлечения сливок, получения и восстановления казеина, производства сыра, удаления бактериальных загрязнений и т.д. Этот метод переработки также используется для производства напитков, соков, кофе, чая, пива, вина, соевого молока, переработки/восстановления масла и жира, кокосового масла, производства сахара и т.д. 20 Он также используется для осветления и стабилизации вина.
В судебно-медицинских и исследовательских лабораториях его можно использовать для разделения компонентов мочи и крови. Он также помогает в разделении белков с помощью процессов очистки, таких как обессоливание, например, осаждение сульфатом аммония. 6 Центрифугирование также является важным методом обработки отходов, поскольку это один из наиболее часто используемых методов обезвоживания осадка. 21 Этот процесс также играет роль в циклонной сепарации, когда частицы отделяются от воздушного потока без фильтра. В циклонном коллекторе воздух движется по спирали. Частицы с большой инерцией отделяются под действием центробежной силы, а более мелкие частицы движутся дальше вместе с потоком воздуха. 22
В меньшей степени центрифуги также используются для отделения соединений, которые легче воды, например, нефти. В таких случаях на противоположном выходе образуются водные отходы, от которых необходимо отделить твердые частицы с удельным весом больше единицы. 23
