CN107807112A - 一种黄曲霉毒素和磺胺类药物的光衍生化器 - Google Patents

一种黄曲霉毒素和磺胺类药物的光衍生化器 Download PDF

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Abstract

本发明一种黄曲霉毒素和磺胺类药物的光衍生化器，采用阵列紫外发光二极管(LED)作为激发光源，激发波长为280‑380nm之间，采用透紫外光的细内径管路作为衍生反应池，衍生反应管直线形排列，衍生反应管路内径为0.15-0.5毫米，长度0.5‑12米，衍生池体积为100‑1000μL。本发明的光衍生化器使黄曲霉毒素B1的荧光强度提高6.5倍，适用于高效液相色谱柱后衍生和流动注射分析衍生的需要。

Description

一种黄曲霉毒素和磺胺类药物的光衍生化器
技术领域
本发明专利涉及高效液相色谱(HPLC)、流动注射分析(FIA)的光学检测领域，更具体地说，涉及一种用于黄曲霉毒素和磺胺类药物的光衍生化器。
背景技术
光衍生化器广泛用于高效液相色谱(HPLC)-荧光检测法定量检测黄曲霉毒素和磺胺类药物，用于选择性增强黄曲霉毒素B1、G1和磺胺类药物如磺胺嘧啶等的荧光强度。在众多的黄曲霉毒素检测方法中，提出最早的也是目前应用最为广泛的方法是高效液相色谱-荧光检测(HPLC-FLD)法，如国家标准GB/T 18979-2003和GB/T 23212-2008。随着时代的发展、科技的进步，国标和欧州检测标准对各类物质中黄曲霉毒素的限量值逐渐降低。
黄曲霉毒素B1和G1本来具有较强的荧光，但其与水接触后，会有荧光淬灭现象发生，荧光变得很弱，所以一般用衍生方法来提高它们的荧光强度。目前主流衍生方法为柱后碘/溴衍生法和光化学衍生法。用碘衍生法要配制碘液，还要额外配一台衍生液输液泵，增加了成本。而光化学衍生法操作简单，只需将光衍生化器串联在色谱柱与荧光检测器之间即可，无需使用化学物质，也不需要辅助输液泵，无需冲洗步骤。因此，2015年中国药典也将光衍生化器添加至黄曲霉毒素测定法一章中，用来辅助测定药材、饮片和制剂中的痕量黄曲霉毒素。
但是，至今所用的黄曲霉毒素光衍生化器，不论是科研用的(范海东，王玲锋，赵冬吉“自制光化学衍生反应器－高效液相色谱法测定大豆油中黄曲霉毒素B1”，理化检验-化学分册，2013，49，999-1001)还是商品化的(http://www.josvok.com/product_show.php？id＝57)(http://www.18show.cn/zt410303/Product_10226818.html)，其光源都是采用波长为254nm低压汞灯，寿命为2000～3000小时。发射光强随着光源点亮时间的增加而逐渐衰减，光衍生效率随之降低，导致光衍生效率在灯的寿命周期内不断降低。光衍生化器所用的反应管是用高透明的FEP管，长度在10～12米，采用密集编织的环套结构形成一个长方形的网，这种结构使流过的液体获得良好的混合，同时又尽可能降低谱带展宽。但是编制这样的一个环套结构的网是用手工编制，费时费力。一台商品化光化学衍生器的价格在3～4万元人民币。目前的光衍生化器存在光源寿命短、衍生管编织制作复杂、体积大、价格昂贵等缺点。
发明内容
针对上述问题，为了改进现有技术的不足，基于对光化学衍生反应机理的进一步深入研究，本发明提出采用波长为280～380nm的阵列紫外LED光源代替传统的低压汞灯作为激发光源；采用直线形排列的光衍生反应管路代替传统的“蜂窝编制”结构的衍生反应管；本发明光化学衍生器的衍生体积仅为100-1000μL，衍生反应管长为0.5-12m；经实验证明，本发明的光衍生化器即使采用125微升池体积，可以使黄曲霉毒素G1的荧光强度提高7.5倍，使黄曲霉毒素B1的荧光强度提高6.5倍，只有传统光衍生化器池体积的1/8。
本发明的技术方案
一种黄曲霉毒素和磺胺类药物的光衍生化器，由紫外LED光源、衍生反应管、反光板、衍生反应管支架、金属棒、支撑金属棒、LED基板和散热片组成，其特征在于：
衍生反应管“8字形”缠绕在2根水平放置的平行的金属棒之间；在2根金属棒之间还设置有2根以上水平放置的支撑金属棒，支撑金属棒位于衍生反应管的下方；所有金属棒和支撑金属棒的上表面均位于同一平面；支撑金属棒将缠绕在2根金属棒之间的衍生反应管支撑至处于同一平面，形成一衍生反应管的长方形区域；
一只或二只以上沿直线排布的紫外LED光源位于衍生化反应管的上方作为光衍生反应的激发光源；一只或二只以上的紫外LED光源焊接在LED基板的下表面；紫外LED光源位于衍生反应管的上方，LED基板的下表面与衍生反应管长方形区域所在平面平行；一只或二只以上沿直线排布的紫外LED光源所处直线与长方形区域内的衍生反应管平行、且紫外LED光源所处直线于长方形区域所在平面投影通过衍生反应管长方形区域的中心；紫外LED光源与衍生反应管之间设有一定距离；
反光板是一上表面为平面的结构，反光板位于衍生反应管的下方，反光板上表面与衍生反应管长方形区域所处平面平行，且反光板与衍生反应管之间设有一定距离；散热片紧贴于LED基板上表面用于紫外LED光源的散热；LED基板、散热片、金属棒、支撑金属棒和反光板均设置于衍生反应管支架上，衍生反应管支架用来支撑和固定LED基板、散热片、金属棒、支撑金属棒和反光板。
所述紫外LED光源的中心波长在280-380nm之间，发散角60-140°；所述紫外LED光源与光衍生反应管之间设有一定距离是指它们之间留有间隙，使紫外LED光源均匀地照射在衍生反应管上；紫外LED光源与衍生反应管的距离为3-7毫米。
所述衍生反应管的材质为透明的FEP管或PFA管或石英管；其内径0.15-0.5毫米，外径0.3-1.6毫米，长0.5-12米，内容积100微升到1000微升；反光板与衍生反应管之间设有一定距离是指它们之间留有间隙，用来提高反光效率；衍生反应管与反光板之间距离0.3-6毫米。
所述反光板的材质为抛光不锈钢板或抛光铝板，反光板同时兼散热功能。
所述LED基板和散热片的材质为导热良好的金属材料，如铝或铜，且LED基板和散热片紧密贴合，利于散热。
所述衍生反应管支架的材质为热导率高的金属材料，如铝、铜或合金材料。
所述金属棒的材质为抗腐蚀金属材料，如不锈钢或铝合金等。
衍生反应管从前向后或从后向前“8字形”缠绕在2根水平放置的平行的金属棒之间；所述“8字形”缠绕是指同一根衍生反应管缠绕时在一根金属棒的上表面绕过后就绕至另一根金属棒的下表面，然后再从该根金属棒的上表面绕回后再绕至另一根金属棒的下表面。
相邻匝数衍生反应管之间互相贴接。
一只或二只以上的紫外LED光源焊接在LED基板上且焊接后具有同一高度，即紫外LED光源下端处于同一水平面上。
与现有技术相比，本发明的光化学衍生器具有如下优点：
1、传统的光衍生化器采用254nm汞灯紫外光源，而本发明采用280-367nm波长的LED紫外光源，依然得到很高的衍生化效率。对于中心波长355到370nm波长的LED，其寿命在20000小时以上，阵列紫外LED光源总功耗仅3-5W，无论是寿命、稳定性、功耗、体积乃至成本指标，阵列紫外LED光源都远远优于传统的低压汞灯。
2、传统光衍生化器采用编织型衍生化反应管，而本发明采用直线形排列的衍生化反应管。不仅降低了进样谱带的展宽，而且更简单、实用、大幅降低了成本；
3、本发明的光衍生化器衍生池体积在125μL时就能得到传统光衍生化器池体积1000μL时的衍生效率，因此大幅降低了谱带展宽、峰形更好、出峰时间更短、节省分析时间；
4、整个光衍生化器使黄曲霉毒素G1的荧光强度提高7.5倍，使黄曲霉毒素B1的荧光强度提高6.5倍，与现有进口的商品化光衍生化器指标相同。
5、整个光化学衍生器体积小巧、轻便、成本低、易于拆卸和更换部件，实用性非常强。
附图说明
图1(a)为光衍生化器的垂直方向剖面图；
图1(b)为光衍生化器的水平方向剖面图之一；
图1(c)为光衍生化器的水平方向剖面图之二；图中：1-紫外LED光源，2-衍生反应管，3-反光板，4-衍生器架，5-金属棒，6-支撑金属棒，7-LED基板和8-散热片。
图2为实施例1的检测谱图。
具体实施方式
一种黄曲霉毒素和磺胺类药物的光衍生化器，由紫外LED光源1、衍生反应管2、反光板3、衍生反应管支架4、金属棒5、支撑金属棒6、LED基板7和散热片8组成，其特征在于：
衍生反应管2“8字形”缠绕在2根水平放置的平行的金属棒5之间；在2根金属棒5之间还设置有2根以上水平放置的支撑金属棒6，支撑金属棒6位于衍生反应管2的下方；所有金属棒5和支撑金属棒6的上表面均位于同一平面；支撑金属棒6将缠绕在2根金属棒5之间的衍生反应管2支撑至处于同一平面，形成一衍生反应管2的长方形区域；
一只或二只以上沿直线排布的紫外LED光源1位于衍生化反应管2的上方作为光衍生反应的激发光源；一只或二只以上的紫外LED光源1焊接在LED基板7的下表面；紫外LED光源1位于衍生反应管2的上方，LED基板7的下表面与衍生反应管2长方形区域所在平面平行；一只或二只以上沿直线排布的紫外LED光源1所处直线与长方形区域内的衍生反应管2平行、且紫外LED光源1所处直线于长方形区域所在平面投影通过衍生反应管2长方形区域的中心；紫外LED光源1与衍生反应管2之间设有一定距离；
反光板3是一上表面为平面的结构，反光板3位于衍生反应管2的下方，反光板3上表面与衍生反应管2长方形区域所处平面平行，且反光板3与衍生反应管2之间设有一定距离；散热片8紧贴于LED基板7上表面用于紫外LED光源的散热；LED基板7、散热片8、金属棒5、支撑金属棒6和反光板3均设置于衍生反应管支架4上，衍生反应管支架4用来支撑和固定LED基板7、散热片8、金属棒5、支撑金属棒6和反光板3。
紫外LED光源1的中心波长在280-380nm之间，发散角60-140°；所述紫外LED光源1与光衍生反应管2之间设有一定距离是指它们之间留有间隙，使紫外LED光源1均匀地照射在衍生反应管2上；紫外LED光源1与衍生反应管2的距离为3-7毫米。
衍生反应管2的材质为透明的FEP管或PFA管或石英管；其内径0.15-0.5毫米，外径0.3-1.6毫米，长0.5-12米，内容积100微升到1000微升；反光板3与衍生反应管2之间设有一定距离是指它们之间留有间隙，用来提高反光效率；衍生反应管2与反光板3之间距离0.3-6毫米。
反光板3的材质为抛光不锈钢板或抛光铝板，反光板同时兼散热功能。
LED基板7和散热片8的材质为导热良好的金属材料，如铝或铜，且LED基板7和散热片8紧密贴合，利于散热。
衍生反应管支架4的材质为热导率高的金属材料，如铝、铜或合金材料。
金属棒5的材质为抗腐蚀金属材料，如不锈钢或铝合金等。
衍生反应管2从前向后或从后向前“8字形”缠绕在2根水平放置的平行的金属棒5之间；所述“8字形”缠绕是指同一根衍生反应管2缠绕时在一根金属棒5的上表面绕过后就绕至另一根金属棒5的下表面，然后再从该根金属棒5的上表面绕回后再绕至另一根金属棒5的下表面。
相邻匝数衍生反应管2之间互相贴接。
一只或二只以上的紫外LED光源1焊接在LED基板7上且焊接后具有同一高度，即紫外LED光源1下端处于同一水平面上。
实施例1
一种高效液相色谱(HPLC)柱后光衍生化器，激发光源为3只大功率中心波长365nm紫外LED，发散角120°，额定电流500mA；紫外LED光源与衍生反应管的距离5mm；衍生反应管为高透明的FEP管，内径0.35mm，外径1.6mm，长1.5m，衍生池体积144μL，衍生反应管与反光板距离4mm；反光板为不锈钢抛光板；LED基板和散热片的材质为金属铝；衍生器架的材质为金属铝；金属棒的材质为不锈钢。将该光化学衍生器与AccuOpt FD-1200S型荧光检测器(大连科美精密仪器有限公司)联接评价其性能。液相色谱条件为：色谱柱：C18柱，4.6mm×150mm×5μm；流动相A甲醇：流动相B纯水＝45:55；流动相流速：0.8mL/min；进样：20μL0.6ppb黄曲霉毒素混标。N2000色谱工作站(浙江大学)用于信号采集。
实验结果：
图2为检测谱图：(1)直接进样，色谱分离后无衍生，用FD-1200S检测，对黄曲霉毒素B1检测下限为0.14ppb；(2)使用本发明光衍生化器，串联在色谱柱出口与检测器入口之间，对黄曲霉毒素B1检测灵敏度提高6.5倍，检测限为0.02ppb。作为对比，分别采用商品化的碘衍生化器(大连科美精密仪器有限公司)和低压汞灯光源的Pribolab KRC光衍生化器(新加坡Pribolab)进行实验。实验结果表明，碘衍生器使B1的灵敏度提高6.5倍，PribolabKRC光衍生化器使B1的灵敏度提高6.5倍，与本发明的光衍生化器相同。但是，本发明的光衍生化器的峰展宽最小，B1的半峰宽仅0.316min，而碘衍生器和Pribolab KRC光衍生化器的B1的半峰宽都是0.38min，且用本发明光衍生化器的出峰时间比碘衍生器和Pribolab KRC光衍生化器早50s，说明衍生池体积更小，分析时间缩短。
本发明的光衍生化器连续使用3个月中，荧光检测黄曲霉毒素的灵敏度未见任何衰减。而Pribolab KRC光衍生化器连续使用三个月后，由于低压汞灯的寿命短，仅2000-3000h，其检测灵敏度已开始下降。可见，本发明光衍生化器的稳定性优于进口PribolabKRC光衍生化器。
实施例2
如实施例1所述的光化学衍生器，将其和岛津RF-20A荧光检测器联用分析检测4种磺胺类药物。RF-20A激发波长230nm，发射波长400nm。
实验结果：进样5ppb磺胺嘧啶(SDZ)，未联接光化学衍生器时RF-20A未检出；联接本发明光化学衍生器后，5ppb磺胺嘧啶(SDZ)可检出，检测信噪比15。
依据本发明实施例的设计思想对实施例的具体实施方式及应用范围进行修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的。本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的一般原理和新颖特点相一致的最宽的范围。凡依据本发明设计思想所做的任何无创造性劳动的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种黄曲霉毒素和磺胺类药物的光衍生化器，由紫外LED光源(1)、衍生反应管(2)、反光板(3)、衍生反应管支架(4)、金属棒(5)、支撑金属棒(6)、LED基板(7)和散热片(8)组成，其特征在于：
衍生反应管(2)“8字形”缠绕在2根水平放置的平行的金属棒(5)之间；在2根金属棒(5)之间还设置有2根以上水平放置的支撑金属棒(6)，支撑金属棒(6)位于衍生反应管(2)的下方；所有金属棒(5)和支撑金属棒(6)的上表面均位于同一平面；支撑金属棒(6)将缠绕在2根金属棒(5)之间的衍生反应管(2)支撑至处于同一平面，形成一衍生反应管(2)的长方形区域；
一只或二只以上沿直线排布的紫外LED光源(1)位于衍生化反应管(2)的上方作为光衍生反应的激发光源；一只或二只以上的紫外LED光源(1)焊接在LED基板(7)的下表面；紫外LED光源(1)位于衍生反应管(2)的上方，LED基板(7)的下表面与衍生反应管(2)长方形区域所在平面平行；一只或二只以上沿直线排布的紫外LED光源(1)所处直线与长方形区域内的衍生反应管(2)平行、且紫外LED光源(1)所处直线于长方形区域所在平面投影通过衍生反应管(2)长方形区域的中心；紫外LED光源(1)与衍生反应管(2)之间设有一定距离；
反光板(3)是一上表面为平面的结构，反光板(3)位于衍生反应管(2)的下方，反光板(3)上表面与衍生反应管(2)长方形区域所处平面平行，且反光板(3)与衍生反应管(2)之间设有一定距离；散热片(8)紧贴于LED基板(7)上表面用于紫外LED光源的散热；LED基板(7)、散热片(8)、金属棒(5)、支撑金属棒(6)和反光板(3)均设置于衍生反应管支架(4)上，衍生反应管支架(4)用来支撑和固定LED基板(7)、散热片(8)、金属棒(5)、支撑金属棒(6)和反光板(3)。
2.根据权利要求1所述的光化学衍生器，其特征在于：所述紫外LED光源(1)的中心波长在280-380nm之间，发散角60-140°；所述紫外LED光源(1)与光衍生反应管(2)之间设有一定距离是指它们之间留有间隙，使紫外LED光源(1)均匀地照射在衍生反应管(2)上；紫外LED光源(1)与衍生反应管(2)的距离为3-7毫米。
3.根据权利要求1所述的光衍生化器，其特征在于：所述衍生反应管(2)的材质为透明的FEP管或PFA管或石英管；其内径0.15-0.5毫米，外径0.3-1.6毫米，长0.5-12米，内容积100微升到1000微升；反光板(3)与衍生反应管(2)之间设有一定距离是指它们之间留有间隙，用来提高反光效率；衍生反应管(2)与反光板(3)之间距离0.3-6毫米。
4.根据权利要求1所述的光衍生化器，其特征在于：所述反光板(3)的材质为抛光不锈钢板或抛光铝板，反光板同时兼散热功能。
5.根据权利要求1所述的光衍生化器，其特征在于：所述LED基板(7)和散热片(8)的材质为导热良好的金属材料，如铝或铜，且LED基板(7)和散热片(8)紧密贴合，利于散热。
6.根据权利要求1所述的光衍生化器，其特征在于：所述衍生反应管支架(4)的材质为热导率高的金属材料，如铝、铜或合金材料。
7.根据权利要求1所述的光衍生化器，其特征在于：所述金属棒(5)的材质为抗腐蚀金属材料，如不锈钢或铝合金等。
8.根据权利要求1所述的光衍生化器，其特征在于：衍生反应管(2)从前向后或从后向前“8字形”缠绕在2根水平放置的平行的金属棒(5)之间；所述“8字形”缠绕是指同一根衍生反应管(2)缠绕时在第一根金属棒(5)的上表面绕过后就绕至第二根金属棒(5)的下表面，然后再从第二根金属棒(5)的上表面绕回后再绕至第一根金属棒(5)的下表面。
9.根据权利要求1或8所述的光衍生化器，其特征在于：相邻匝数衍生反应管(2)之间互相贴接。
10.根据权利要求1所述的光衍生化器，其特征在于：一只或二只以上的紫外LED光源(1)焊接在LED基板(7)上且焊接后具有同一高度，即紫外LED光源(1)下端处于同一水平面上。
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