CN103424305A - 一种用于原位在线监测超高压下处理生物样品和/或进行生化反应的装置 - Google Patents

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缪铭
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Abstract

一种用于原位在线监测超高压下处理生物样品和/或进行生化反应的装置，属于生物化学仪器技术领域。本装置属于超高压设备附件，主体部分能灵活安装或者拆卸于高压腔内。其主体包括：1）耐高压快速混合室及相应的样品室和高压泵；2）石英窗；3）检测光源及检测器。利用高压泵可以使样品在高压条件下在混合室内快速混合均匀，操作死时间<1毫秒。石英窗通过光学纤维和检测光源、检测器相连接，用于实时监测。由于构象变化可以通过紫外，荧光，动态光散射等光谱表征，因此本装置可以达到实时监测的目的，从而弥补了目前超高压处理过程中操作死时间长，处理过程中生物样品结构变化不甚明晰的缺陷。

Description

一种用于原位在线监测超高压下处理生物样品和/或进行生化反应的装置
技术领域
一种用于原位在线监测超高压下处理生物样品和/或进行生化反应的装置，属于生物化学仪器技术领域。
背景技术
超高压是指在100 MPa以上的压力下进行样品处理的一种技术手段，目前已广泛应用于方便米饭、海鲜产品、肉制品、水果制品、奶制品等商业化产品的加工保藏。利用超高压技术可以诱导生物大分子结构变化，从而改善其功能性质。此外，超高压能够有效或部分钝化食品中的内源酶。但是，超高压也可以激活常压下惰性的食品酶，提高其活力和稳定性，加快某些在常压下反应缓慢甚至不进行的酶促反应，生成高附加值产物。
在超高压处理条件下，生物样品结构变化十分复杂，影响生化反应因素更为繁多，从而导致相关研究十分困难。实时监测在超高压下生物大分子以及生化反应将显著促进其相关领域研究，因此如何解决这一问题已经成为了研究人员共同关注的目光。但是目前商业化的超高压设备有两个缺陷。首先，现有的设备只有在样品一起放入高压腔内才进行升压操作，而升压时间较长，操作死时间较长，并无法保持各种型号设备的一致性，从而给尤其是高压动力学领域的科研人员造成相当的困扰。其次，在保持压力过程中，高压腔就如同“黑匣子”一样，科研人员无法透过它及时了解样品的实时动态信息。
基于上述缺陷，在一定程度上限制了超高压技术的发展和应用。因此，本发明旨在解决上述问题，发明一种能够用于原位在线监测超高压下处理生物样品和/或进行生化反应的装置。
发明内容
本发明目的是提供一种能够用于原位在线监测超高压下处理生物样品和/或进行生化反应的装置。
为了实现上述目的，本发明的技术方案：一种用于原位在线监测超高压下处理生物样品和/或进行生化反应的装置，本装置能灵活安装或者拆卸于高压设备上，其主体由高压泵（a）、样品室（1,2,q）、高压腔体（3）、耐高压快速混合室（k）、石英窗（u）、检测光源（L）、光电倍增管（p）、检测器（d）、电脑（c）及废物注射器（s）组成；样品室安装在高压腔体之外，耐高压快速混合室安装在高压腔体之内；高压泵（a）由三通阀分别连接样品室（1,2,q），样品室（1,2,q）由三通阀分别连接耐高压快速混合室（k），耐高压快速混合室（k）另一端与废物注射器（s）相连接；石英窗（u）通过光学纤维和检测光源（L）、光电倍增管（p）相连接，光电倍增管（p）由光学纤维和检测器（d）相连接，检测器（d）再和电脑（c）相连接，用于实时监测；处理生物样品和/或进行生化反应结束后的物料由废物注射器（s）排出；耐高压快速混合室（k）必须能够耐受100MPa-5000MPa的压力，所使用的材料是金属材料或非金属材料，耐高压快速混合室中的所有样品在保压阶段将承受均一而稳定的压力处理；该装置还可以作为任何超高压设备附件而使用。
当压力升至所设定值时，在样品室（1,2,q）中的不同样品才由高压泵（a）各自分别经三通阀输入至耐高压快速混合室（k）内进行快速混合均匀后，开始保压处理阶段，在整个过程中，能减少升压操作带来的误差死时间，使之小于1毫秒。
当超高压作用于生物样品或者生化反应时，监测得到的信息将随时间的变化通过石英窗（u）由与之通过光学纤维相连的常见光谱设备检测及数据分析与记录，从而达到实时动态连续检测的目的。
样品室至少有两个。
所述的检测器（d）：光谱设备选用紫外-可见光分光光度计、荧光分光光度计、红外光谱仪，或是拉曼光谱、激光粒度仪、小角衍射仪，或其它能用于表征生物分子或者生化反应的光谱仪器设备。
本装置能灵活安装或者拆卸于高压设备上。首先将压力升至所设值，利用高压泵（a）将样品快速输入耐高压快速混合室（k），并混合均匀，并开始计算保压时间直至保压结束。在整个保压过程中，处于耐高压快速混合室中的样品一直处于均一而稳定的压力保持状态下。在整个保压阶段，样品可以通过检测光源（L）和检测器（d）实时动态监测其变化过程。
本发明的有益效果：利用高压泵可以使样品在高压条件下在混合室内快速混合均匀，操作死时间<1 毫秒。石英窗通过光学纤维和检测光源、检测器相连接，用于实时监测。由于构象变化可以通过紫外，荧光，动态光散射等光谱表征，因此本装置可以达到实时监测的目的，从而弥补了目前超高压处理过程中操作死时间长，处理过程中生物样品结构变化不甚明晰的缺陷。
附图说明
图1一种用于原位在线监测超高压下处理生物样品和/或进行生化反应的装置，a：高压泵；1，2，q：样品室；3：高压腔；k：耐高压快速混合室；u：石英窗；L：检测光源；p：光电倍增管；d：检测器；c：电脑；s：废物注射器。
具体实施方式
实施例1：一种用于原位在线监测超高压下处理生物样品和/或进行生化反应的装置，本装置能灵活安装或者拆卸于高压设备上，其主体由高压泵（a）、样品室（1,2,q）、高压腔体（3）、耐高压快速混合室（k）、石英窗（u）、检测光源（L）、光电倍增管（p）、检测器（d）、电脑（c）及废物注射器（s）组成；样品室安装在高压腔体之外，耐高压快速混合室安装在高压腔体之内；高压泵（a）由三通阀分别连接样品室（1,2,q），样品室（1,2,q）由三通阀分别连接耐高压快速混合室（k），耐高压快速混合室（k）另一端与废物注射器（s）相连接；石英窗（u）通过光学纤维和检测光源（L）及光电倍增管（p）相连接，光电倍增管（p）由光学纤维和检测器（d）相连接，检测器（d）再和电脑（c）相连接，用于实时监测；处理生物样品和/或进行生化反应结束后的物料由废物注射器（s）排出；耐高压快速混合室（k）必须能够耐受100MPa-5000MPa的压力，所使用的材料是金属材料或非金属材料，耐高压快速混合室中的所有样品在保压阶段将承受均一而稳定的压力处理；该装置还可以作为任何超高压设备附件而使用。
应用实施例1：开启超高压设备，将压力升至800MPa，温度保持为40℃。将0.2mg/mL大豆分离蛋白置于样品室1中。开启高压泵开关，将样品在800MPa下直接送入耐高压快速混合室中，并开启紫外分光光度计，记录10min内在280nm处吸光值变化。
应用实施例2：开启超高压设备，将压力升至200MPa。将200μL 50U/mL菊糖果糖转移酶置于样品室1，底物为1%（w/v）的菊糖置于样品室2，在200MPa下，利用高压泵将这分别输送至耐高压快速混合室k中，并保持15min中。此时开启荧光分光光度计，设定激发波长为295nm，发射波长为340nm，记录荧光值随时间的变化。

Claims (5)

1.一种用于原位在线监测超高压下处理生物样品和/或进行生化反应的装置，其特征在于本装置能灵活安装或者拆卸于高压设备上，其主体由高压泵（a）、样品室（1,2,q）、高压腔体（3）、耐高压快速混合室（k）、石英窗（u）、检测光源（L）、光电倍增管（p）、检测器（d）、电脑（c）及废物注射器（s）组成；样品室安装在高压腔体之外，耐高压快速混合室安装在高压腔体之内；高压泵（a）由三通阀分别连接样品室（1,2,q），样品室（1,2,q）由三通阀分别连接耐高压快速混合室（k），耐高压快速混合室（k）另一端与废物注射器（s）相连接；石英窗（u）通过光学纤维和检测光源（L）及光电倍增管（p）相连接，光电倍增管（p）由光学纤维和检测器（d）相连接，检测器（d）再和电脑（c）相连接，用于实时监测；处理生物样品和/或进行生化反应结束后的物料由废物注射器（s）排出；耐高压快速混合室（k）必须能够耐受100MPa-5000MPa的压力，所使用的材料是金属材料或非金属材料，耐高压快速混合室（k）中的所有样品在保压阶段将承受均一而稳定的压力处理；该装置还可以作为任何超高压设备附件而使用。
2.根据权利要求1所述用于原位在线监测超高压下处理生物样品和/或进行生化反应的装置，其特征在于，当压力升至所设定值时，在样品室（1,2,q）中的不同样品才由高压泵（a）各自分别经三通阀输入至耐高压快速混合室（k）内进行快速混合均匀后，开始保压处理阶段，在整个过程中，能减少升压操作带来的误差死时间，使之小于1毫秒。
3.根据权利要求1所述用于原位在线监测超高压下处理生物样品和/或进行生化反应的装置，其特征在于当超高压作用于生物样品或者生化反应时，监测得到的信息将随时间的变化通过石英窗（u）由与之通过光学纤维相连的常见光谱设备检测及数据分析与记录，从而达到实时动态连续检测的目的。
4.根据权利要求1所述用于原位在线监测超高压下处理生物样品和/或进行生化反应的装置，其特征在于样品室至少有两个。
5.根据权利要求1所述用于原位在线监测超高压下处理生物样品和/或进行生化反应的装置，其特征在于所述的检测器（d）：光谱设备选用紫外-可见光分光光度计、荧光分光光度计、红外光谱仪，或是拉曼光谱、激光粒度仪、小角衍射仪，或其它能用于表征生物分子或者生化反应的光谱仪器设备。
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