CN201514380U - 用于液体中蛋白质含量测定的荧光检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于荧光技术快速测定液体样品中蛋白质含量的检测装置，它主要包括：激发光源、整形透镜、旋转盘、样品池、信号接收装置、电路控制系统和信号处理系统，旋转盘上沿圆周方向均匀分布有多个凹槽，样品池置于凹槽中，转动旋转盘可对多个样品进行连续检测。首先，指示剂与检测的液态样品中的蛋白质结合得到荧光物质，荧光物质经激发后产生荧光，信号接收装置接收到荧光信号后，将其送入信号处理系统转变为电压信号，从而计算得到液态样品中的蛋白质的含量信息。本实用新型能够对液态样品中的蛋白质含量实现连续、高效、快速的检测，特别适用于液态牛奶蛋白质的含量分析。

Description

用于液体中蛋白质含量测定的荧光检测装置

技术领域

本实用新型属于涉及一种检测液体中蛋白质含量的检测装置。

背景技术

蛋白质含量是评价牛奶重要质量标准，目前常用的蛋白质含量测定方法主要有凯氏定氮法、吸光光度法、浊度法、荧光光度法，以及新发展起来的共振瑞利散射法、高效液相色谱法、毛细管电泳分析法。目前检测奶粉中蛋白质的国际通行方法是凯氏定氮法，这种方法检测蛋白质含量时，是先测总氮含量，再根据总氮含量推算蛋白质含量。然而这种方法可以通过人为添加化学物质轻易地改变检测结果，也因此国内屡次发生牛奶制品的重大安全事故。同时，该方法亦存在检测步骤繁琐、所需测定时间长、需要配备专门的仪器设备，难以实现在牛奶的收集、运输、加工、销售等流通环节对其蛋白质含量进行快速检测。其他的测定方法，亦存在检测时间长、检测设备价格高昂等缺点，不适合对牛奶中蛋白质含量进行现场快速、高效检测。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有的蛋白质检测方法的弊端，提供一种直接针对液体中蛋白质含量进行检测的检测装置。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于液体中蛋白质测定的检测装置，它包括沿光路依次布置的：

激发光源，用于激发待检测的液态样品中的蛋白质与指示剂结合后所产生的荧光物质；

整形透镜，用于将所述的激发光源发出的光束会聚或转变成平行光；

样品池，用于盛装待检测的液态样品及作为指示剂与待测样品的反应器皿；

信号接收装置，用于接收上述样品池中的荧光物质在所述的激发光源的激发下所发出的荧光；

该检测装置还包括信号处理系统，该信号处理系统与所述的信号接收装置信号连接，所述的信号处理系统用于将所述的信号接收装置接收到的光强信号转换为电信号，并对该电信号进行处理并比较，计算得到所述的液态样品中蛋白质的含量信息；

所述的检测装置还包括旋转盘和用于驱动所述的旋转盘转动的电机，所述的旋转盘上沿圆周方向均匀分布有N个凹槽，所述的样品池置于所述的凹槽中，所述的N为2～100中的任意自然数。利用电机驱动旋转盘转动，就可以快速转换样品池，进而提高检测的效率。

本实用新型的检测过程如下：首先，取少量液态样品于样品池中，该样品池可以是微量荧光比色皿，也可以采用石英、玻璃或透光塑料的比色皿；然后，向样品池中加入定量的指示剂，该指示剂选用本身无荧光的指示剂，该指示剂能够与液体中的蛋白质结合或发生作用，形成荧光物质；利用激发光源对该荧光物质照射后，该荧光物质会被激发，并产生一定强度的荧光，该荧光的强度与蛋白质含量相关。通过信号接收装置能够测得荧光的光强信息，经信号处理系统分析计算后，就可以得到液态样品中的蛋白质含量。

本实用新型更进一步的技术方案是：所述的激发光源为连续激发光源或脉冲激发光源。

进一步地说，所述的激发光源的发射波长为260～500nm。

更优选地，所述的激发光源为激光光源、汞灯、钨丝灯或LED光源。

更优选地，所述的激发光源为LED光源，且所述的激发光源的功率为0.08W～3W。

进一步地说，为提高入射光的能量和均匀性，所述的整形透镜包括沿光路方向依次设置的第一凸透镜、狭缝以及第二凸透镜，所述的狭缝位于所述的第二凸透镜的焦点处或焦点之外，狭缝能够提高整形透镜出射光的质量，去除多余的杂光；而第二凸透镜能够将经过狭缝出射的光线会聚，进一步地说，整形透镜的出射光束的大小以与样品池大小合适为宜。

更优地，所述的电机可以选用直流电机或步进电机，选用更优地，步进电机的步距角为[2π/N]；电机在每个检测位置处可静止1～4秒或以一定的角速度转动，保证荧光物质被激发光源激发。

更优地，所述的信号接收装置位于所述的旋转盘的转动中心处，相应地，激发光源和整形透镜可以设置在旋转盘的圆周外侧；或者所述的信号接收装置还可以位于所述的旋转盘的圆周外侧，而激发光源和整形透镜设置于旋转盘的转动中心处。

更优地，为进一步减少激发光源对检测结果的影响，所述的激发光源和整形透镜位于所述的样品池正上方或正下方，这样激发光源的入射方向与信号接收装置的不在一条直线上，降低激发光源的影响。

进一步地说，所述的检测装置还包括电路控制系统，所述的电路控制系统与所述的激发光源、电机以及信号接收装置电连接，电路控制系统用于控制和协调激发光源、电机以及信号接收装置的运行，或者电路控制系统用于控制激发光源、电机和信号接收装置的频率。

更优地，为滤除激发光和外界杂散光对信号接收装置的影响，更好的获得荧光物质所发出的荧光的光强信息，所述的样品池与所述的信号接收装置之间还设置有滤光片，该滤光片可选择性透过荧光物质所发出的荧光，而滤除激发光以及外界的杂散光。

进一步地说，所述的信号接收装置的前侧放置会聚透镜。该会聚透镜能够将荧光物质所发出的荧光会聚，从而便于信号接收器接收。

进一步地，所述的信号接收器为光电倍增管或光电二极管或光敏电阻或电荷耦合器件或雪崩二极管。

进一步地，所述的液态样品中含有单一的蛋白质，如牛奶蛋白、禽蛋蛋白或植物蛋白；或者所述的液态样品为含有多种蛋白质的混合物。

本实用新型利用液体中蛋白质与指示剂结合后产成的荧光物质受激发后能够产生荧光的特性，采用光电检测装置测量荧光光强，从而测定液体中的蛋白质含量。本实用新型与现有技术相比具有的优点是：本实用新型可用于检测含单一蛋白质或含多种蛋白质的液态样品，如牛奶蛋白、禽蛋蛋白或植物蛋白。由于利用本实用新型进行检测的液态样品无需预处理，因此其具有分析速度快、便于在线实时检测的优点，可满足奶源地现场测量的要求，或者用于其他液态食品或饮料中蛋白质含量的测量，本实用新型还可用于生化实验室或医院检验科。

附图说明

图1是本实用新型的光路示意图；

图2是本实用新型的旋转盘的立体图；

图3是本实用新型的激发光源从样品池上方入射的示意图。

其中：1、激发光源；2、第一凸透镜；3、滤波狭缝；4、第二凸透镜；5、样品池；6、滤光片；7、会聚透镜；8、信号接收装置；9、旋转盘；10、凹槽。

具体实施例

下面结合附图对本实用新型进行详细叙述。

如附图1所示，本实用新型公开了一种检测装置，应用于液体中蛋白质含量的检测，其主要是通过向液态样品中添加指示剂，使指示剂与蛋白质结合后产生的荧光物质受激发光，通过接收发光光强测定液态样品中蛋白质含量。

该检测装置包括沿光路依次布置的：

激发光源1，用于激发待检测的液态样品中的蛋白质与指示剂结合后的荧光物质，使之产生荧光，该激发光源1可以选择连续激发的光源或脉冲式激发光源，脉冲式激发光源即仅在对各液态样品进行检测时发光，脉冲式激发光源的好处是节能和减少入射光对信号接收装置8的影响，此外，激发光源1可选用激光光源、汞灯、钨丝灯或LED光源，本实施例中，激发光源1采用大功率的LED光源，其波长为360nm，功率为1W；

整形透镜，整形透镜包括沿光路方向依次设置的第一凸透镜2、狭缝3以及第二凸透镜4，狭缝3位于第二凸透镜2的焦点处或焦点附近，激发光源1发出的光束经过整形透镜后会聚出射，或者转变成平行光出射；

样品池5，样品池5中装有待检测的液态样品，样品池5放置在旋转盘9上，旋转盘9的下方设置有用于驱动旋转盘9转动的电机，其中，旋转盘9上沿圆周方向均匀分布有N个用于固定样品池5的凹槽10，N为2～100中的任意自然数，优选地N≥10。通过电机带动旋转盘9转动，可以快速实现多个待测的样品池5之间的切换，从而提高检测速度；该电机可以采用连续运行或间隔运行的模式，只要保证每个样品池5的检测时间在1～4秒左右时间，而荧光物质可以被激发即可；

滤光片6，其不仅可以滤除激发光，而且可以去除外界的各种杂散光，减少激发光和杂散光对检测结果的影响；

信号接收装置8，用于接收液态样品中荧光物质发出的荧光，信号接收装置8包括前放置一会聚透镜7，该会聚透镜7用于收集荧光信号，提高信号接收器的接收效率，信号接收器可以选择光电倍增管(PMT)或光电二极管或光敏电阻或电荷耦合器件或雪崩二极管，本实施例中，该信号接收器采用Hamamatsu生产的光电倍增管H9656-20，其可以将荧光光强灵敏地转变为电压信号。

本实用新型的检测装置还包括信号处理系统和电路控制系统(图中未显示)，信号处理系统用于将信号接收装置8接收到的光强信号转换为电信号，对该电信号进行处理并计算得到该荧光物质的含量信息，进而得到液态样品中蛋白质的含量；电路控制系统与激发光源1、电机以及信号接收装置8电连接。

本实用新型的工作过程如下：在样品池5中，指示剂与检测的牛奶样品中的蛋白质发生结合，生成荧光物质，激发光源1发出的光束经过整形透镜后转换为会聚或平行光束照射在液态样品上，使荧光物质得到激发并产生强烈的荧光，向各个方向发散的荧光，首先经过滤光片6滤除激发光和杂散光，再经过会聚透镜7将光束会聚到信号接收器上，通过信号接收器将光强信号转变为电压信号，并通过后继电路的处理、计算得到液态样品中的蛋白质的含量信息。

进一步地说，信号接收装置8可以设置于旋转盘9的转动中心处，激发光源1和整形透镜位于旋转盘9的圆周外侧，并且激发光源1和整形透镜位于信号接收装置8到样品池5的连线的延长线上，即激发光源1、整形透镜、样品池5和信号接收装置8均处于同一水平高度；或者信号接收装置还可以位于所述的旋转盘的圆周外侧，而激发光源和整形透镜设置于旋转盘的转动中心处。然而这样，会有部分激发光源的出射光不经过样品池5直接进入信号接收装置，影响实际检测结果。因此，在优选实施例中所述的激发光源和整形透镜位于所述的样品池正上方或正下方，这样激发光源的与信号接收装置不在一条直线上，就可以降低激发光源的影响。

附图3所示的为本实用新型优选实施例，信号接收装置8位于旋转盘9的转动中心处，激发光源1和整形透镜位于旋转盘9的正上方(说明书中所述的上、下位置关系与附图3中的上、下位置关系相同)，样品池5的上方具有口部，激发光源1在样品池5的口部入射，这样激发光源1射出的光束就不会进入到信号接收器中，从而消除干扰。如图3所示，旋转盘9上开设有36个用于安放样品池5的凹槽10，这样可以一次放置36个样品，进行检测时，将需要进行检测的样品池5旋转到检测光路上，激发光源1发射激发光，信号接收器获取荧光的光强信息，就能对该样品进行检测。将旋转盘旋转10°就可以将下一个检测样品池转换到检测光路上，进行检测。

在本实用新型的检测装置中，激发光源1的激发频率、旋转盘9的旋转角度和位置、信号接收装置8的检测都是在电路控制系统的控制下协调进行的。因此，用户只要将需要检测的液态样品放于样品池5内，并放置在旋转盘9上的凹槽10上，就能进行自动检测，因此操作非常方便。

Claims (10)

1.一种用于液体中蛋白质含量测定的荧光检测装置，其特征在于它包括沿光路依次布置的：

激发光源(1)，用于激发待检测的液态样品中的蛋白质与指示剂结合后所产生的荧光物质；

整形透镜，用于将所述的激发光源(1)发出的光束会聚或转变成平行光；

样品池(5)，用于盛装待检测的液态样品及作为指示剂与待测样品的反应器皿；

信号接收装置(8)，用于接收上述样品池(5)中的荧光物质在所述的激发光源(1)的激发下所发出的荧光；

该检测装置还包括信号处理系统，该信号处理系统与所述的信号接收装置(8)信号连接，所述的信号处理系统用于将所述的信号接收装置(8)接收到的光强信号转换为电信号，并对该电信号进行处理并比较，计算得到所述的液态样品中蛋白质的含量信息；

所述的检测装置还包括旋转盘(9)和用于驱动所述的旋转盘(9)转动的电机，所述的旋转盘(9)上沿圆周方向均匀分布有N个凹槽(10)，所述的样品池(5)置于所述的凹槽(10)中，所述的N为2～100中的任意自然数。

2.根据权利要求1所述的用于液体中蛋白质含量测定的荧光检测装置，其特征在于：所述的激发光源(1)为连续激发光源或脉冲激发光源，所述的激发光源(1)的波长为260～500nm。

3.根据权利要求1所述的用于液体中蛋白质含量测定的荧光检测装置，其特征在于：所述的整形透镜包括沿光路方向依次设置的第一凸透镜(2)、狭缝(3)以及第二凸透镜(4)。

4.根据权利要求3所述的用于液体中蛋白质含量测定的荧光检测装置，其特征在于：所述的狭缝(3)位于所述的第二凸透镜(4)的焦点处。

5.根据权利要求1所述的用于液体中蛋白质含量测定的荧光检测装置，其特征在于：所述的电机为直流电机或步进电机。

6.根据权利要求1所述的用于液体中蛋白质含量测定的荧光检测装置，其特征在于：所述的激发光源(1)和整形透镜位于所述的样品池(5)正上方或正下方。

7.根据权利要求1所述的用于液体中蛋白质含量测定的荧光检测装置，其特征在于：所述的信号接收装置(8)位于所述的旋转盘(9)的转动中心处，或者所述的信号接收装置(8)位于所述的旋转盘(9)的圆周外侧。

8.根据权利要求1所述的用于液体中蛋白质含量测定的荧光检测装置，其特征在于：所述的检测装置还包括电路控制系统，所述的电路控制系统与所述的激发光源(1)、电机以及信号接收装置(8)电连接。

9.根据权利要求1所述的用于液体中蛋白质含量测定的荧光检测装置，其特征在于：所述的样品池(5)与所述的信号接收装置(8)之间还设置有滤光片(6)。

10.根据权利要求1所述的用于液体中蛋白质含量测定的荧光检测装置，其特征在于：所述的信号接收装置(8)的前侧还设置有会聚透镜(7)。

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