CN107356527A - 一种检测硝基苯酚的比色瓶/管 - Google Patents

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Abstract

一种检测硝基苯酚的比色瓶/管，所述的瓶/管体的底部设置有两个相对称的凹陷，且在凹陷处形成有一斜面，两凹陷中的斜面分别为入射斜面和出射斜面，光源发出的光线与入射斜面垂直，光线经硝基苯酚富集材料的顶面发生全反射后，反射光线垂直于出射斜面射出；所述的硝基苯酚富集材料包括主体基材和改性材料，主体基材用于形成透明或半透明的材料主体，改性材料用于与硝基苯酚类化合物发生相互作用并进行富集，主体基材为聚丙烯酰胺类化合物或硅橡胶类化合物，改性材料为环糊精类化合物。该比色瓶/管对待测溶液中的硝基苯酚类化合物进行富集及长光程双重信号放大，屏蔽了溶液中有色物及颗粒物的干扰，并进一步提高了光学比色检测的灵敏度。

Description

一种检测硝基苯酚的比色瓶/管
技术领域
本发明提供了一种用于高灵敏检测硝基苯酚类有色物质的检测装置，用于在环境监测及微生物鉴定等领域。
背景技术
硝基苯酚类化合物包含2-硝基苯酚，3-硝基苯酚及4-硝基苯酚，溶于碱性溶液和热水，微溶于冷水，溶液会呈现无色或金黄色，且化合物在溶液中电离的越多，溶液的黄色越明显，即当pH升高，其黄色会变深。利用该性质硝基苯酚可作为酸碱指示剂使用。酚羟基可与众多官能团形成酯键，糖苷键等，利用这一性质可合成较多酶水解的底物，水解后产生的硝基苯酚可呈现黄色，从而对酶活进行定量。如：4-硝基苯磷酸二钠为碱性磷酸酶显色底物，3-硝基苯基辛酸酯为脂肪酶显色底物，2-硝基苯-β-D-半乳糖苷为半乳糖苷酶显色底物，对硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖苷为α-葡萄糖苷酶显色底物，邻硝基苯基-β-D-葡萄糖醛酸苷为葡萄糖醛酸苷酶显色底物。对上述水解酶酶活检测在疾病诊断，环境监测，生命科学研究等方面有着较为重要的应用。
使用现有的酶底物显色方法在复杂样品或有色样品检验时往往由于样品中其他颜色的干扰，及样品中微粒对光的散射造成检验结果不准确。另外光学比色灵敏度不够高，往往颜色底物产生至微摩尔级别时方能产生较为明显的信号差异，造成检测检出限不够低。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题本申请设计了一种检测硝基苯酚的比色瓶/管。该比色瓶/管对待测溶液中的硝基苯酚类化合物进行富集及长光程双重信号放大，屏蔽了溶液中有色物及颗粒物的干扰，并进一步提高了光学比色检测的灵敏度。因此在环境监测及微生物鉴定等方面有着无可比拟的优势。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种检测硝基苯酚的比色瓶/管，至少包括光源、光电检测器以及盛放有透明或半透明的硝基苯酚富集材料的透明瓶/管体，所述的瓶/管体为以下结构：
瓶/管体的底部设置有两个相对称的凹陷，且在凹陷处形成有一斜面，两凹陷中的斜面分别为入射斜面和出射斜面，光源发出的光线与入射斜面垂直，光线经硝基苯酚富集材料的顶面发生全反射后，反射光线垂直于出射斜面射出，且被光电检测器接收，所述的入射斜面和出射斜面与水平方向的倾斜角均大于硝基苯酚富集材料的全反射角；
所述的硝基苯酚富集材料包括主体基材和改性材料，其中所述主体基材用于形成透明或半透明的材料主体，改性材料用于与硝基苯酚类化合物发生相互作用并进行富集，所述主体基材为聚丙烯酰胺类化合物或硅橡胶类化合物，所述改性材料为环糊精类化合物。
所述的环糊精类化合物为α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精及其氨基、羟丙基衍生物，聚(二烯丙基二甲基氯化铵)，N，N-二甲基环己胺，四庚基溴化铵，十六烷基三甲基溴化铵中的一种或两种以上的混合物。
所述的主体基材为室温硫化单组份硅橡胶或双组份硅橡胶，所述的改性材料与主体基材的质量比为1：20～1000，瓶/管体中所加入的硝基苯酚富集材料的厚度为h，瓶/管体中入射斜面和出射斜面之间的中心距为L，h/L≤0.432。
本发明提供的比色瓶/管在使用时，光由瓶底照入，通过上述硝基苯酚富集材料，材料里的硝基苯酚吸收入射光对应波长的光。光线设计为底部往上大角度照射，照射角度应大于硝基苯酚富集材料与水之间界面的全反射角度，光线照射进入硝基苯酚富集材料至硝基苯酚富集材料与水之间界面处，发生全反射，光线以同样大角度从瓶/管底部另一边照射出，光在通过硝基苯酚富集材料过程中，材料中的硝基苯酚类化合物吸收掉对应波长的光。光线瓶底射出的位置则放置感光元件，对上述光程的吸光度进行定量。
本发明中通过比色瓶/管形状的设计，瓶内光路的设计及瓶/管底硝基苯酚富集材料的引入，对溶液中的硝基苯酚类化合物进行富集及长光程双重信号放大，屏蔽了溶液中有色物及颗粒物的干扰，并进一步提高了光学比色检测的灵敏度。该比色瓶/管配合简单的光源及感光元件，即可对硝基苯酚类有色物质进行高灵敏的检测，在环境监测及微生物鉴定等方面有着无可比拟的优势。
附图说明
图1为硅橡胶做为瓶/管底透光硝基苯酚富集材料时的比色瓶/管结构图；
图2为图1的俯视图；
图3为碱性磷酸酶底物检测金黄色葡萄球菌生长曲线图；
图4为以β-半乳糖苷酶为生长指示酶的粪大肠菌群生长曲线图；
图5为以使用检测硝基苯酚比色瓶/管进行的碱性磷酸酶检测图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。
实施例一 比色瓶/管的设计及制作
比色瓶/管上方透光硝基苯酚富集材料由硅橡胶为基材改性而来，比色瓶/管的结构采用图1和图2中进行设计，本发明中使用的硅橡胶折光率为1.5～1.7。下面以1.7为例对全反射光线入射与瓶身轴线之间夹角进行计算如下：
全反射临界夹角为arcsin1.33/1.7，计算得49.6°，以折光率1.5代入计算得57.7°，当角度大于全反射临界角，均能发生全反射，因此本发明主张全反射光线入射与瓶身轴线之间夹角大于49.6°，并以此为依据计算透光硝基苯酚富集材料厚度与瓶底两个斜面中心距离比值，计算为：tan49.6°＝(瓶底两个斜面中心距离/2)/透光硝基苯酚富集材料厚度＝1.157。光线入射角度大于全反射临界角均能发生全反射，该条件下要求透光硝基苯酚富集材料厚度与瓶底两个斜面中心距离比值小于0.432，范围为0-0.432。
实施例二 瓶/管底透光硝基苯酚富集材料制备
当主体基材使用室温硫化单组份硅橡胶时，按质量比1/20加入α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精、及其氨基、羟丙基衍生物，聚(二烯丙基二甲基氯化铵)，N，N-二甲基环己胺，四庚基溴化铵，十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种至硅橡胶。取一定量混匀后的加入改性剂的室温硫化单组份硅橡胶加入比色瓶/管静置至固化，加入量通过厚度控制。具体为：透光硝基苯酚富集材料厚度与瓶底两个斜面中心距离比值小于0.432，瓶底两个斜面中心距离为5cm，改性硅橡胶材料倒入1.5cm厚。
当主体基材使用使用室温硫化双组份硅橡胶时，按质量比1/2000加入α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精、及其氨基、羟丙基衍生物，聚(二烯丙基二甲基氯化铵)，N，N-二甲基环己胺，四庚基溴化铵，十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种至硅橡胶中一个组份，混匀。与前一硅橡胶组份等质量加入另一硅橡胶组份，混匀。取一定量混匀后的加入改性剂的室温硫化双组份硅橡胶加入比色瓶/管静置至固化，瓶底两个斜面中心距离为5cm，改性硅橡胶材料倒入1.5cm厚。
实施例三 利用碱性磷酸酶活的微生物培养比色实验
LB培养基培养金黄色葡萄球菌至O.D.为1，使用无菌水梯度稀释，稀释后的菌液1/10(V/V)接种入含1％4-硝基苯磷酸二钠无菌过滤的2％蛋白胨水溶液的比色瓶，37℃培养，实时检测405nm光吸收，结果如附图3所示。图3中纵坐标为405nm实时吸光度值与初始吸光度值的比值，横坐标为培养检测时间。
实施例四 利用半乳糖苷酶活的粪大肠菌群培养比色实验
LB培养基培养大肠埃希氏菌ATCC25922至O.D.为1，使用无菌水梯度稀释，稀释后的菌液1/10(V/V)接种入含1％2-硝基苯-β-D-半乳糖苷无菌过滤的5％蛋白胨水溶液的比色瓶，44.5℃培养，实时检测405nm透光率，结果如附图4所示。图4中纵坐标为405nm实时透光率，横坐标为培养检测时间。
实施例五 碱性磷酸酶酶活检测实验
配置20mL溶液加入比色瓶，溶液含50mM三羟甲基氨基甲烷-盐酸(pH 9.3at 25C)，1mM MgCl2，0.1mM ZnCl2，1mM亚精胺及10mM 4-硝基苯磷酸二钠，1/100(V/V)加入0.01U/mL碱性磷酸酶，实时检测405nm光吸收，结果如附图5所示。图5中纵坐标为405nm实时吸光度值与初始吸光度值的比值，横坐标为孵育时间。

Claims (3)

1.一种检测硝基苯酚的比色瓶/管，至少包括光源、光电检测器以及盛放有透明或半透明的硝基苯酚富集材料的透明瓶/管体，其特征在于：所述的瓶/管体为以下结构：
瓶/管体的底部设置有两个相对称的凹陷，且在凹陷处形成有一斜面，两凹陷中的斜面分别为入射斜面和出射斜面，光源发出的光线与入射斜面垂直，光线经硝基苯酚富集材料的顶面发生全反射后，反射光线垂直于出射斜面射出，且被光电检测器接收，所述的入射斜面和出射斜面与水平方向的倾斜角均大于硝基苯酚富集材料的全反射角；
所述的硝基苯酚富集材料包括主体基材和改性材料，其中所述主体基材用于形成透明或半透明的材料主体，改性材料用于与硝基苯酚类化合物发生相互作用并进行富集，所述主体基材为聚丙烯酰胺类化合物或硅橡胶类化合物，所述改性材料为环糊精类化合物。
2.根据权利要求1所述的检测硝基苯酚的比色瓶/管，其特征在于：所述的环糊精类化合物为α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精及其氨基、羟丙基衍生物，聚(二烯丙基二甲基氯化铵)，N，N-二甲基环己胺，四庚基溴化铵，十六烷基三甲基溴化铵中的一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求2所述的检测硝基苯酚的比色瓶/管，其特征在于：所述的主体基材为室温硫化单组份硅橡胶或双组份硅橡胶，所述的改性材料与主体基材的质量比为1：20～1000，瓶/管体中所加入的硝基苯酚富集材料的厚度为h，瓶/管体中入射斜面和出射斜面之间的中心距为L，h/L≤0.432。
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