CN109115553B - 一种封闭式内循环微量植物组织水分高效提取装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种封闭式内循环微量植物组织水分高效提取装置，包括加热蒸发装置、冷凝装置和动力装置；所述加热蒸发装置由电炉、石棉网、第一烧杯、试管、第一双孔橡皮塞、第一玻璃导管、第二玻璃导管和第一支架组成，所述试管固定在第一支架上，试管置于第一烧杯内部，所述第二烧杯放置在第二支架上，所述沉降管固定在第三支架上，沉降管置于第二烧杯内；所述动力装置由电源、开关、导线、以及医用微型抽气泵组成；植物组织用量少，提取效率高，速度快。多次提取测试发现，采用该方法1h即可提取0.8g剪碎的苹果叶片、根系以及枝条中98％以上的水分，而对0.3g剪碎苹果叶片水分提取率可达99.41％，均满足稳定同位素丰度的测试要求。
Description
技术领域：
本发明涉及一种封闭式内循环微量植物组织水分高效提取装置。
背景技术：
氢氧稳定同位素已广泛应用于生态学众多领域，为SPAC水分利用来源提供了一个非常有效的方法。而在SPAC氢氧同位素示踪研究中，土壤和植物体内水分的提取是最关键的环节之一，不同方法的提取率及提取过程中是否发生蒸馏将影响氢氧同位素的测定和分析，直接影响结果的正确性。常用的植物组织水分提取方法主要有真空蒸馏法、共沸蒸馏法和压挤提取法等。
以上三种方法分别存在以下缺点：
真空蒸馏法需要真空泵等复杂的设备，同时存在提取效率低、用时较长以及收集不易的缺点。采用该方法在1h内对1g橘树叶片和茎水分提取率分别为79.8％和77.7％。
共沸蒸馏所需装置相对简单，但是同样存在提取率低，收集不易等且装置不密封等问题，另外由于共沸物常为具有一定毒性的有机溶剂如甲苯、二甲苯、正己烷等，也可能对后期氢氧同位素测定存在干扰，同时对实验的安全性提出了更高的要求。采用该方法在1h内对1g橘树茎和叶的水分提取率分别为56.6％和88％。
压挤提取水分的方法对设备有很高的要求，同时存在难以操作，无法提取微量植物组织中水分等缺点，且该方法提取的水分往往混有植物组织中的其他物质，会对氢氧同位素丰度测定造成严重干扰。
针对以上植物组织水分提取方法存在的缺陷，设计一套新型封闭式内循环高效提取植物组织水分的装置，达到高效提取微量植物组织中的水分的目的，对解决目前SPAC系统中氢氧同位素标记所面临的微量植物组织水分提取困难的关键问题具有重要意义。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：解决目前土壤－植物－大气连续体(SPAC)中氢氧同位素标记技术所面临的设备昂贵、提取效率低、难以有效收集提取出的水分、共沸物有毒且因其往往含有氢氧元素会对实验结果产生影响等关键问题。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种封闭式内循环微量植物组织水分高效提取装置，包括加热蒸发装置、冷凝装置和动力装置；
所述加热蒸发装置由电炉、石棉网、第一烧杯、试管、第一双孔橡皮塞、第一玻璃导管、第二玻璃导管和第一支架组成，所述石棉网置于电炉上，所述第一烧杯放置在石棉网上，所述试管固定在第一支架上，并且试管置于第一烧杯内部，所述第一双孔橡皮塞塞在试管的管口，第一玻璃导管、第二玻璃导管均安装在第一双孔橡皮塞上，并且第一玻璃导管、第二玻璃导管下端均延伸至试管内，所述第一玻璃导管、第二玻璃导管上端在第一双孔橡皮塞外露出0.8～1.2cm；
所述冷凝装置由第二烧杯、沉降管、第二双孔橡皮塞、第三玻璃导管、第四玻璃导管、第二支架和第三支架组成，所述第二烧杯放置在第二支架上，所述沉降管固定在第三支架上，并且沉降管置于第二烧杯内，所述第二双孔橡皮塞塞在沉降管的管口，第三玻璃导管、第四玻璃导管均安装在第二双孔橡皮塞上，并且第三玻璃导管、第二玻璃导管下端均延伸至沉降管内，所述第三玻璃导管、第四玻璃导管上端在第二双孔橡皮塞外露出0.8～1.2cm；
所述动力装置由电源、开关、导线、以及流量为0.28L/min的医用微型抽气泵组成，所述医用微型抽气泵通过开关、导线连接至电源；
所述第二玻璃导管和第三玻璃导管分别通过第一管路、第二管路密封连接至医用微型抽气泵，所述第一玻璃导管与第四玻璃导管之间通过第三管路密封连接；
所述第一烧杯中加水至试管高度的3/4位置处，所述第二烧杯中加入具有制冷作用的物质至沉降管高度的1/3位置处。
作为优选，所述沉降管底部呈倒立圆锥形。
作为优选，所述第二烧杯中加入具有制冷作用的物质为冰水混合物、冰渣、干冰或液氮中的一种。
作为优选，所述第一玻璃导管、所述第二玻璃导管、所述第三玻璃导管、所述第四玻璃导管的外径均为4mm。
作为优选，所述第一玻璃导管的长度为10cm，第二玻璃导管和第四玻璃导管的长度为5cm，第三玻璃导管的长度为13cm。
与现有技术相比，本发明的有益之处是：
1、植物组织用量少，提取效率高，速度快。多次提取测试发现，采用该方法1h即可提取0.8g剪碎的苹果叶片、根系以及枝条中98％以上的水分，而对0.3g剪碎苹果叶片水分提取率可达99.41％，均满足稳定同位素丰度的测试要求。
2、微量水分易收集，沉降管底部呈倒立圆锥形，有利于提取的微量水分积聚，可以通过1mL移液枪或注射器进行高效收集。
3、本装置简单成本低，所涉及的配件简单常见，价格便宜。
附图说明：
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本装置结构的整体结构示意图。
图2是本装置中加热蒸发装置结构示意图。
图3是本装置中冷凝装置结构示意图。
图4是本装置中动力装置示意图。
具体实施方式：
下面结合具体实施方式对本发明进行详细描述：
如图1至图3所示的一种封闭式内循环微量植物组织水分高效提取装置，包括加热蒸发装置1、冷凝装置2和动力装置3；所述加热蒸发装置1由电炉6、石棉网7、第一烧杯8、试管9、第一双孔橡皮塞12、第一玻璃导管10、第二玻璃导管11和第一支架41组成，所述石棉网7置于电炉6上，所述第一烧杯8放置在石棉网7上，所述试管9固定在第一支架41上，并且试4管9置于第一烧杯8内部，所述第一双孔橡皮塞12塞在试管9的管口，第一玻璃导管10、第二玻璃导管11均安装在第一双孔橡皮塞12上，并且第一玻璃导管10、第二玻璃导管11下端均延伸至试管9内，所述第一玻璃导管10、第二玻璃导管11上端在第一双孔橡皮塞12外露出0.8～1.2cm；所述冷凝装置2由第二烧杯13、沉降管14、第二双孔橡皮塞17、第三玻璃导管15、第四玻璃导管16、第二支架42和第三支架43组成，所述第二烧杯13放置在第二支架42上，所述沉降管14固定在第三支架43上，并且沉降管14置于第二烧杯13内，所述第二双孔橡皮塞17塞在沉降管14的管口，第三玻璃导管15、第四玻璃导管16均安装在第二双孔橡皮塞17上，并且第三玻璃导管15、第四玻璃导管16下端均延伸至沉降管14内，所述第三玻璃导管15、第四玻璃导管16上端在第二双孔橡皮塞17外露出0.8～1.2cm；所述动力装置3由电源18、开关19、导线20、以及流量为0.28L/min的医用微型抽气泵21组成，所述医用微型抽气泵21通过开关19、导线20连接至电源18；所述第二玻璃导管11和第三玻璃导管15分别通过第一管路51、第二管路52密封连接至医用微型抽气泵21，所述第一玻璃导管10与第四玻璃导管16之间通过第三管路53密封连接；所述第一烧杯8中加水至试管9高度的3/4位置处，所述第二烧杯13中加入具有制冷作用的物质至沉降管14高度的1/3位置处。
所述沉降管14底部呈倒立圆锥形，有利于提取的微量水分积聚，可以通过1mL移液枪或注射器进行高效收集。
所述第二烧杯13中加入具有制冷作用的物质为冰水混合物、冰渣、干冰或液氮中的一种。所述第一玻璃导管10、所述第二玻璃导管11、所述第三玻璃导管15、所述第四玻璃导管16的外径均为4mm。
所述第一玻璃导管10的长度为10cm，第二玻璃导管11和第四玻璃导管16的长度为5cm，第三玻璃导管15的长度为13cm。
实施例一：
在1L的烧杯13中加入冰水混合物至沉降管14的1/3处，外径为18mm的试管9中加入剪碎的植物组织0.8g，在1L烧杯8中加水至试管的3/4处，通过电炉6加热使烧杯8中的水沸腾，同时打开电源开关19使抽气泵21运行，促使装置内部气体定向流通。1h后用先关闭电炉6和0.28L/min医用微型抽气泵21的电源18，取出内径为18mm的沉降管14并用腕力甩动，使冷凝在沉降管14管壁上的水积聚至底部，最后用1mL移液枪或注射器收集沉降管14中的提取到的水。
需要强调的是：对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (3)
1.一种封闭式内循环微量植物组织水分高效提取装置，其特征在于：包括加热蒸发装置(1)、冷凝装置(2)和动力装置(3)；
所述加热蒸发装置(1)由电炉(6)、石棉网(7)、第一烧杯(8)、试管(9)、第一双孔橡皮塞(12)、第一玻璃导管(10)、第二玻璃导管(11)和第一支架(41)组成，所述石棉网(7)置于电炉(6)上，所述第一烧杯(8)放置在石棉网(7)上，所述试管(9)固定在第一支架(41)上，并且试管(9)置于第一烧杯(8)内部，所述第一双孔橡皮塞(12)塞在试管(9)的管口，第一玻璃导管(10)、第二玻璃导管(11)均安装在第一双孔橡皮塞(12)上，并且第一玻璃导管(10)、第二玻璃导管(11)下端均延伸至试管(9)内，所述第一玻璃导管(10)、第二玻璃导管(11)上端在第一双孔橡皮塞(12)外露出0.8～1.2cm；
所述冷凝装置(2)由第二烧杯(13)、沉降管(14)、第二双孔橡皮塞(17)、第三玻璃导管(15)、第四玻璃导管(16)、第二支架(42)和第三支架(43)组成，所述第二烧杯(13)放置在第二支架(42)上，所述沉降管(14)固定在第三支架(43)上，并且沉降管(14)置于第二烧杯(13)内，所述第二双孔橡皮塞(17)塞在沉降管(14)的管口，第三玻璃导管(15)、第四玻璃导管(16)均安装在第二双孔橡皮塞(17)上，并且第三玻璃导管(15)、第四玻璃导管(16)下端均延伸至沉降管(14)内，所述第三玻璃导管(15)、第四玻璃导管(16)上端在第二双孔橡皮塞(17)外露出0.8～1.2cm；
所述动力装置(3)由电源(18)、开关(19)、导线(20)、以及流量为0.28L/min的医用微型抽气泵(21)组成，所述医用微型抽气泵(21)通过开关(19)、导线(20)连接至电源(18)；
所述第二玻璃导管(11)和第三玻璃导管(15)分别通过第一管路(51)、第二管路(52)密封连接至医用微型抽气泵(21)，所述第一玻璃导管(10)与第四玻璃导管(16)之间通过第三管路(53)密封连接；
所述第一烧杯(8)中加水至试管(9)高度的3/4位置处，所述第二烧杯(13)中加入具有制冷作用的物质至沉降管(14)高度的1/3位置处；
所述沉降管(14)底部呈倒立圆锥形；
所述第二烧杯(13)中加入具有制冷作用的物质为冰水混合物、冰渣、干冰或液氮中的一种。
2.根据权利要求1所述的封闭式内循环微量植物组织水分高效提取装置，其特征在于：所述第一玻璃导管(10)、所述第二玻璃导管(11)、所述第三玻璃导管(15)、所述第四玻璃导管(16)的外径均为4mm。
3.根据权利要求1所述的封闭式内循环微量植物组织水分高效提取装置，其特征在于：所述第一玻璃导管(10)的长度为10cm，第二玻璃导管(11)和第四玻璃导管(16)的长度为5cm，第三玻璃导管(15)的长度为13cm。
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