專利名稱：一種用于還原糖濃度測定的補色光度自動滴定裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可以快速準確測定出各種樣品中還原糖濃度的補色光度滴定裝置，屬于生化分析儀器技術領域。
背景技術：
還原糖是指分子中含有游離醛基或酮基的具有還原性的糖。在糖類中，單糖(葡萄糖、果糖)及雙糖中的乳糖和麥芽糖等均具有還原基(醛基或酮基)，故為還原糖；二糖、 三糖乃至多糖只要有還原端，亦為還原糖。因此，還原糖是指分子中含有游離醛基或酮基的具有還原性的一類糖的統稱。許多糖沒有還原端如雙糖中的蔗糖、多糖中糊精、淀粉、纖維素等，其本身不具有還原性，屬于非還原性糖，但可以通過水解生成還原性單糖，測定水解液的還原糖質量分數即可求得樣品中相應糖類的含量。由于糖的分析涉及發酵、食品、醫藥、藥學、生物學等各個領域，所以糖分析技術一直是國內外研究的熱點。食品發酵工業是我國國民經濟的重要支柱產業之一。主要包括酒類、有機酸、抗生素、酶制劑、淀粉糖與傳統制糖、氨基酸、核苷酸、維生素、微生物殺蟲劑、單細胞蛋白等產業。應用領域涉及食品、醫藥、衛生、輕工、化工、農業、能源、環保等諸多行業。還原糖(葡萄糖)作為微生物的主要碳源和能源，是發酵過程中重要的生化控制參數，它在培養基中的含量及在發酵過程中的濃度變化直接影響發酵產品的質量、收率和生產成本。快速和準確地檢測還原糖的含量對發酵過程控制具有重要的意義。測定還原糖的方法甚多，目前國內外常用的主要有滴定分析法、可見分光光度法、 生物傳感分析法、儀器分析法等。分光光度法也是一種傳統的分析手段，其特點是操作簡單、準確度高。國內大部分研究僅限于對試劑配方的改良或操作方法的變動。但分光光度法對測試樣品要求高，樣品的顏色、濁度常常對測試產生較大干擾。酶傳感器法專一性強， 且快速、準確，操作方便，但是易受溶液溫度、離子強度等因素的干擾，穩定性差，實際應用受到限制。紅外光譜、核磁共振(NMR)、色譜、質譜分析等皆可進行糖的定性、定量及結構分析，但目前還沒有適合于工業生產中常規、大批量測定還原糖的儀器產品。HPLC或GLC常用于多種糖的分析，其優點是可以同時測定樣品中糖的含量和多種組分，但是測試周期長，對樣品的要求嚴格，并且測試成本高，設備昂貴。目前，國內主要靠手工測定法完成，如費林試劑滴定法、DNS比色法等。這些方法操作繁瑣，較為費時，有時人為誤差較大，特別是對渾濁樣品或顏色較深的樣品，顏色變化不明顯，無法判斷終點。針對以上情況，我們在原先“一種不受干擾的光度滴定裝置”(ZL 01107845. 6)、“還原糖在線自動檢測裝置”(ZL 03217001.7)和“檢測還原糖的自動滴定裝置”(ZL 200420038786. 8)的研究基礎上，采用補色技術原理，根據待測樣品與費林試劑在熱滴定過程中的顏色變化特點，參照滴定終點反應液體顏色狀態，自動選擇與測試樣品的補色光源系統，提高光透射信號變化率和光透射強度。選擇適當的元件，設計適用的電路， 對整體系統進行優化設計，建立了還原糖濃度的補色光度滴定裝置，大大增強了系統抗干擾的能力，提高了還原糖測定的準確度和穩定性。
發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明提供一種可以不受樣品顏色、渾濁度、加熱氣泡的干擾，且能簡便、快速、準確檢測出各種樣液的還原糖含量的自動滴定裝置。本發明解決其技術問題所采用的技術方案1、根據待測樣品溶液顏色及反應試劑溶液顏色的特點選擇補色光源的波長范圍。 參照終點反應溶液體系的顏色，以接收的透射光信號最大變化率及透射光光強度為目標， 最終選用的透射光源波長。費林試劑系統的補色光源波長范圍在560--590nm。2、以最佳補色光源和光電轉換器組成反應終點判斷的補色光度傳感器滴定控制系統。光電轉換器一般采用硒光電池、硅光電池或光電管。3、用于還原糖測定的溶液反應體系采用歐姆加熱方式進行加熱，歐姆加熱的電極棒材采用特定不銹鋼或者鉬金棒材。加熱方式也可采用石英鍍導電膜加熱方式或者其他間接加熱方式。采用靈敏度高溫度傳感器組反應溶液體系的精確溫度控制系統。4、還原糖測定的反應的基本原理與費林試劑手工滴定方法相同。費林試劑甲液由硫酸銅和次甲基藍組成，費林試劑乙液由氫氧化鈉和酒石酸鉀鈉、亞鐵氰化鉀組成。補色還原糖光度傳感器微量熱滴定法測定還原糖的機理為根據經典的費林試劑測定還原糖氧化還原反應，該反應是在較高反應溫度下，帶有還原基-醛基的還原糖(葡萄糖)被費林試劑氧化。該方法是以次甲基藍作為顏色指示劑。開始滴定時，液體呈次甲基藍的深藍色；在滴定過程中，定量的費林試劑被葡萄糖逐步還原；在接近滴定終點時，過量的一滴還原糖，將指示劑次甲基藍還原成無色型，溶液的顏色有藍色變為無色，據此確定反應終點。根據固定的費林試劑對應的還原糖當量，以及標準葡萄糖消耗量，就可計算出被滴定樣品的葡萄糖含量，計算出待測樣品還原糖濃度。費林試劑的化學反應過程費林試劑由甲、乙液組成。甲液為硫酸銅溶液，乙液為氫氧化鈉與酒石酸鉀鈉溶液。平時甲、乙液分別貯存，測定時甲、乙液等體積混合。混合時，硫酸銅與氫氧化鈉反應， 生成氫氧化銅沉淀2Na0H+CuS04 = Cu (OH) 2 I +Na2S04 公式 1所生成的氫氧化銅沉淀與酒石酸鉀鈉反應，生成酒石酸鉀鈉銅絡合物，使氫氧化銅溶解反應如下
權利要求
1.還原糖濃度測定的補色光度自動滴定裝置有如下體系組成①采用與樣品和反應液組成整體顏色體系補色并兼顧終點整體反應液體系透射率變化大且透射率高的單色光源；②采用響應時間短，穩定性高的光電轉換器與①組成滴定終點判斷補色光度傳感器系統；③用于還原糖測定的溶液反應體系采用歐姆加熱方式進行加熱，也可采用石英鍍導電膜加熱方式加熱或者其他加熱方式；④采用高靈敏度溫度傳感器與③組成反應溶液體系的動態精確溫度控制系統；⑤采用伺服電機驅動的計量泵用于反應試劑的精確計量；⑥采用伺服電機驅動的計量泵用于整個反應的滴定用泵，并對加入反應體系滴定液精確計量；⑦采用蠕動泵作為排空反應完成體系廢液用排空泵；⑧采用蠕動泵進入蒸餾水，作為反應體系清洗用排空泵；⑨反應池采用電磁攪拌方式；⑩采用聚四氟乙烯反應池或其他合適材料加工成反應池，滴定池兩側有入射單色光源 ①和光電轉換器②；滴定池側面有液體進出管道與加熱裝置③及溫度傳感器④；計量泵⑤ 連接液體進入管道可以加入試劑；計量泵⑥連接液體進入管道可以加入滴定液進行定量滴定；蠕動泵⑦連接蒸餾水進入反應池；蠕動泵⑧連接反應池排出廢液；電磁攪拌⑨在反應池的底部；以上系統有微處理器或計算機編制程序進行控制，有控制面板，主板組成控制系統及打印機或數據輸出系統。
2.根據權利要求1反應體系指還原糖測定費林試劑方法，費林試劑甲液由硫酸銅和次甲基藍組成，費林試劑乙液由氫氧化鈉和酒石酸鉀鈉、亞鐵氰化鉀組成。
3.根據權利要求1反應體系或指還原糖測定鐵氰化鉀法，鐵氰化鉀法試劑包括鐵氰化鉀溶液、氫氧化鈉溶液和次甲基藍溶液組成。
4.根據權利要求1所述補色單色光源采用LED光源、激光單色光源或光柵光源。
5.根據權利要求1所述歐姆加熱的加熱棒采用不銹鋼或者鉬金材料。加熱采用交流 50赫茲或者高頻加熱。
6.根據權利要求1所述高靈敏度溫度傳感器采用AD590集成電路傳感器或其它高靈敏度溫度傳感器。
7.根據權利要求2、3所述的試劑可根據反應體系確立還原糖測定的濃度范圍。
8.本發明的補色光度自動滴定裝置可適用于所有滴定終點有顏色變化滴定反應測試。
全文摘要
本發明涉及一種可以快速準確測定出各種樣品中還原糖濃度的補色光度滴定裝置，屬于生化分析儀器技術領域。樣品中的還原糖與費林試劑或者還原糖與鐵氰化鉀-氫氧化鈉試劑在微沸狀態下發生氧化還原反應，在添加指示劑次甲基藍的反應體系中，微過量的滴定用還原糖，會使反應體系顏色產生變化，采用與反應溶液體系補色的光源系統照射反應溶液體系，采用光電轉換裝置檢測透射光，反應終點時接收信號會產生突變，由以上方法建立的補色光度滴定裝置，可以用于各種樣品中還原糖濃度的快速測定。補色光度減少透光率波動，提升了突變信號的強度，幾乎沒有干擾信號，因此該方法測定還原糖濃度不受樣品顏色、渾濁度、加熱氣泡的干擾。
文檔編號G01N21/27GK102262056SQ20111009721
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月19日 優先權日2011年4月19日
發明者史建國, 孟慶軍, 張利群, 楊俊慧, 楊艷, 馬耀宏 申請人:山東省科學院中日友好生物技術研究中心