专利名称：一种便携式快速测定淀粉及淀粉酶的检测仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测仪器领域，特别是一种便携式快速测定淀粉及淀粉酶的检测仪。
背景技术：
随着社会的进步，人民生活水平的提高，对食品的要求也在不断提高。淀粉有直链淀粉和支链淀粉两类。食品中的淀粉含量多少往往表征着食品的优劣。例如，馒头主要是由面粉组成的，其中淀粉含量约70%，淀粉对面粉的品质有很大影响，进而直接影响馒头的质量。此外，淀粉的许多特性，如凝胶化、糊化、抗性等，决定了淀粉的最终用途，因此支链淀粉与直链淀粉的比例是淀粉加工业的重要参数。食品中的淀粉酶主要分布于大麦、小麦、甘薯、大豆、麦芽等。淀粉酶具有催化水解淀粉和糖原的作用，因此对人体消化含淀粉和糖等的食物具有促进作用。目前，最常用的淀粉检测方法是电势-电流测定或者比色测定。电势-电流测定是利用氧化还原特性产生的电位差来测定；比色测定是当用碘溶液进行检测时，直链淀粉液呈显蓝色，而支链淀粉与碘接触时则变为红棕色，因此可通过淀粉与碘作用后的颜色变化判断淀粉含量。当前主要采用的方法是比色法。淀粉酶可通过对淀粉的降解程度来表征， 即测定一定量淀粉经淀粉酶作用一分钟后的淀粉含量差值来表征。目前市场上现有的淀粉检测设备是直链淀粉检测仪，直链淀粉、支链淀粉检测试剂盒，尚没有一种能够同时测定支链淀粉和直链淀粉的测定仪器。另外，现有的检测装置检测结果比较模糊，这是因为待测样中往往既含有支链淀粉也含有直链淀粉，在同一个检测波长下会互相干扰，需要校正；淀粉酶主要通过试剂盒并利用分光光度计进行检测。现有的检测仪器大多是由国外公司生产，价格昂贵，设备笨重不利于携带；试剂盒无论国产还是进口，其价格高，且便携性差。本装置采用双波长法测定支链淀粉和直链淀粉，可有效地解决现有的物质互相干扰问题，此外，本装置可采用电池供电或外接电源，具有高度集成性，体积小、重量轻，便于携带，对于样品的快速检测具有很好的效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有淀粉检测装置的不足，提供一种便携式快速测定淀粉及淀粉酶的检测仪，与现有技术相比，可以有效提高淀粉检测准确度，检测时间短，降低检测成本和仪器成本，并方便操作。本发明的技术方案
一种便携式快速测定淀粉及淀粉酶的检测仪，包括仪表盒、光源、可变光栅、比色室、 比色池、光电检测器、显色液池、显色液、微型蠕动式液体输送器、控制芯片及电源板和显示屏，仪表盒包括盒体、底板、面板和侧板；光源、可变光栅、比色池、光电检测器、显色液池微型蠕动式液体输送器和控制芯片及电源板分别固定于器体的底板上；比色室为避光的长方型槽，比色室的沿光纤传输方向的两个侧面上设有透光孔，比色池置于比色室内的比色池转动架上并盛装待测液，光源、可变光栅、比色室的两个透光孔、检测用比色池和光电检测器的位置保证使光线呈直线传输；显色液池盛装显色液，显色液池、微型蠕动式液体输送器与比色池通过硅胶管连接并通过挤压力作用实现显色液的无压力输送；光源、可变光栅、比色池转动架、光电检测器、显示屏和微型蠕动式液体输送器分别通过导线与控制芯片及电源板连接；显示屏设于仪表盒的面板上。所述光源为氘灯，光源经过可变光栅后的波长分别为490nm和620nm。所述比色室为避光的长方体玻璃容器，比色室内的比色池转动架上设有八个比色池并沿圆周方向均勻排列，比色池为圆型玻璃容器并设有刻度标记，比色池可方便的从比色池转动架上取出和放入。所述显色液池为不透光防腐蚀高分子聚丙烯材料制成的液体容器，容器上部设有加液孔。所述显色液由I2-KI溶液和缓冲液组成，I2-KI溶液与缓冲液的体积比为5:2-4 ； I2-KI溶液中I2与KI的质量比为13:35 ；缓冲液由Na2HPO4, KH2PO4, MgSO4和水组成，IL缓冲液中 Na2HPO4 的量为 0. 34-1. 37g ；KH2PO4 的量为 4. 27g ；MgSO4 的量为 0. 23-0. 69g，余量为水。所述控制芯片中预设有可编程程序，可编程程序包括淀粉检测标准程序及淀粉检测程序、淀粉酶活性检测标准程序及淀粉酶活性检测程序，其中淀粉检测程序为预设直链淀粉和支链淀粉25°C下的标准曲线并通过拟合公式计算得出测定值即为淀粉含量值，淀粉酶活性测定程序是设定淀粉酶活性为一分钟转化1微克淀粉的酶量，再通过检测1分钟淀粉的实际消耗量，计算得出淀粉酶活性。所述仪表盒的面板上设有功能键，功能键包括淀粉键、淀粉酶键、上调键、下调键、 设置键和确定键；仪表盒的侧板上设有电池接口、电源接口和电源开关。本发明的工作程序
将配好的显色液放入显色液池中；将待测液加入比色池；通过微型蠕动式液体输送泵向比色池中注入显色液并避光混合；可见光源经可变光栅后射出光波长分别为490nm和 620nm，分别射入比色池；光经比色池中的液体吸收后，其余光透过溶液后射入光电检测器； 光电检测器的感应装置接收光信号，经光电转换装置后输出电信号；通过导线将电信号传入微电脑芯片；经微电脑芯片中的预编程序计算后的数值即为淀粉含量或酶活性数值。本发明的工作原理
吸光度A与检测电压之间的关系为，式中=Utl为标准电压、u为检测电压，通过该式即可可计算出吸光度A。光电检测器的感应装置接收光信号并经光电转换装置后转换为电信号， 该电信号经微电脑芯片计算后转换为数字信号输出，即得到淀粉含量或淀粉酶活性。所述淀粉标准曲线为25°C下的标准曲线。所述测定值为回归校正值，即建立一个不同温度下测量值与25°C下的回归校正值，其关系式为
式中Κ25 为25°C下的回归校正值、α为回归系数、Kt为温度t下的测量值。
本发明的优点和有益效果是本发明提供的淀粉及淀粉酶便携仪器结构简单、成本低、精度高、易于操作且安全可靠；能够快速准确测定直链淀粉和支链淀粉，同时通过测定水解淀粉含量实现测定淀粉酶活；可通过电池供电，实现野外操作，便携性好，适用性强。
图1为该检测仪工作流程示意图。图2为该检测仪内部结构示意图。图3为该检测仪工作原理图。图4为该检测仪面板设置示意图。图5为该检测仪侧板设置示意图。图中1.仪表盒 2.光源 3.可变光栅 4.比色室 5.比色池 6.光电检测器 7.显色液池 8.显色液 9.微型蠕动式液体输送器
10.控制芯片及电源板 11显示屏 12.比色池转动架 13.硅胶管14.淀粉键 15.淀粉酶键 16.上调键 17.下调键18.设置键19.确定键20.电池接口 21.电源接口 22.电源开关
具体实施例方式本发明通过以下实施例进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说明性的， 而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。一种便携式快速测定淀粉及淀粉酶的检测仪，如图2、图4、图5所示，包括仪表盒 1、光源2、可变光栅3、比色室4、比色池5、光电检测器6、显色液池7、显色液8、微型蠕动式液体输送器9、控制芯片及电源板10和显示屏11，仪表盒1包括盒体、底板、面板和侧板；光源2、可变光栅3、比色室4、光电检测器6、显色液池7、微型蠕动式液体输送器9和控制芯片及电源板10分别固定于器体的底板上；比色室4为避光的长方型槽，比色室4的沿光纤传输方向的两个侧面上设有透光孔，比色池5置于比色室4内的比色池转动架12上并盛装待测液，光源2、可变光栅3、比色室4的两个透光孔、检测用比色池5和光电检测器6的位置保证使光线呈直线传输；显色液池7盛装显色液，显色液池7、微型蠕动式液体输送器9与比色池5通过硅胶管13连接并通过挤压力作用实现显色液8的无压力输送；光源2、可变光栅3、比色池转动架12、光电检测器6、显示屏11和微型蠕动式液体输送器9分别通过导线与控制芯片及电源板10连接；显示屏11设于仪表盒1的面板上。所述仪表盒1的面板上设有功能键，功能键包括淀粉键14、淀粉酶键15、上调键16、下调键17、设置键18和确定键19 ；仪表盒1的侧板上设有电池接口 20、电源接口 21和电源开关22。该实施例中，仪表盒1为长方体，其尺寸为长300mm、宽220mm、高IOOmm ；光源2 为氘灯，可变光栅采用天津市拓普仪器有限公司产品，光源经过可变光栅后的波长分别为 490nm和620nm ；比色室4为避光的长方体不锈钢槽并设有可以打开的盖子，，长方体的尺寸为长70mm、宽70mm、高100mm，比色室4内的比色池转动架12上设有八个比色池5并沿圆周方向均勻排列，比色池5为圆型玻璃容器并设有刻度标记，比色池5的容积为細1 ；显色液池7为不透光防腐蚀高分子聚丙烯材料制成的长方体液体容器，其尺寸为长30mm、宽30mm、 高50mm，容器上部设有加液孔；显色液8由I2-KI溶液和缓冲液组成，I2-KI溶液与缓冲液的体积比为5:3 ；I2-KI溶液中I2与KI的质量比为13:35 ；缓冲液由Na2HPO4, KH2PO4, MgSO4和水组成，IL缓冲液中Na2HPO4的量为0. 64g ；KH2PO4的量为4. 27g ；MgSO4的量为0. 23g，余量为水；微型蠕动式液体输送器9选用型号为WX-10B，天利(中国)流体技术有限公司产品； 控制芯片10选用西门子S7-200 PLC产品。图3为该检测仪工作原理图。直链淀粉标准曲线的制作方法吸取2mg/ml直链淀粉标准溶液0. 1,0. 2,0. 3、 0. 4,0. 5,0. 6,0. 7,0. 8,0. 9,1. Oml分别放入10只不同的50ml容量瓶中，加入蒸馏水20ml， 加入缓冲溶液调至PH 5.5，加入碘试剂0.&11，并用蒸馏水定容；以蒸馏水为空白，用Icm 比色皿在490nm和620nm两波长下分别测定吸光度，即得Δ A直=A620nm_A490nm以Δ A直为纵坐标，直链淀粉含量为横坐标，制备直链淀粉标准曲线。支链淀粉标准曲线的制作方法吸取2mg/ml支链淀粉标准溶液0. 5,1. 0,1. 5、
2.0,2. 5,3. 0,3. 5,4. 0,4. 5,5. Oml分别放入10只不同的50ml容量瓶中，加入蒸馏水20ml， 加入缓冲溶液调至PH 5.5，加入碘试剂0.&11，并用蒸馏水定容；以蒸馏水为空白，用Icm 比色皿在490nm和620nm两波长下分别测定吸光度，即得ΔΑ支=A620nm- A490nm。以ΔΑ 支为纵坐标，支链淀粉含量为横坐标，制备支链淀粉标准曲线。
本发明的工作程序，如图1所示，将配好的显色液通过管路输送至显色液池；将
3.6-3. 7ml待测液加入比色池；通过微型蠕动式液体输送泵向比色池中注入0. 20-0. 30ml 显色液并避光混合；可见光源经可变光栅后射出光波长分别为490nm和620nm，分别射入比色池；光经比色池中的液体吸收后，其余光透过溶液后射入光电检测器；光电检测器的感应装置接收光信号，经光电转换装置后输出电信号；通过导线将电信号传入微电脑芯片； 经微电脑芯片中的预编程序计算后的数值即为淀粉含量或酶活性数值。以下为利用该检测仪快速测定淀粉及淀粉酶的实施例。实施例1
检测小麦中淀粉提取物的淀粉含量
在仪器面板上选择淀粉键。称取一定量的小麦经研磨萃取后制成淀粉溶液，在检测室中放入参比液，取3. 7ml加入比色池(2)中，根据显示屏提示选择确定键，在微电脑控制下注入显色液0. 15ml，避光混合，并将比色池移动至光检测区；根据显示屏提示，选择确定后，氘灯发出的光经可变光栅后射入比色池中，检测波长490nm和620nm下的吸收光，经检测器收集信号送入微电脑芯片进行处理，并将数据换算成25°C下的回归值后与仪器中内置的标准曲线进行比对，以测定待测样品溶液的直链淀粉、支链淀粉以及总淀粉含量，由显示屏输出数据(包括直链淀粉、支链淀粉以及总淀粉含量)。整个检测在2分钟内完成。实施例2
检测厨余垃圾降解中淀粉酶降解能力
在仪器面板上选择淀粉酶键。称取一定量降解前的厨余垃圾和一定量的待测样品经研磨萃取后分别制成淀粉溶液，在检测室中放入参比液，根据显示屏提示选择是否使用仪器内置淀粉溶液(此处选择否)，分别取3. 8ml待测样品加入比色池(2)中，根据显示屏提示选择确定键，在微电脑控制下注入显色液0. 17ml，避光混合，并将比色池移动至光检测区；根据显示屏提示，选择确定后，氘灯发出的光经可变光栅后射入比色池中，检测波长490nm和 620nm下的吸收光，经检测器收集信号送入微电脑芯片进行处理，并将数据换算成25°C下的回归值后与仪器中内置的标准曲线进行比对，分别测定降解前厨余垃圾提取液和待测样品溶液的直链淀粉、支链淀粉以及总淀粉含量，由微电脑芯片根据淀粉酶活计算公式得到酶活性数据并由显示屏输出数据(包括直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量以及酶活性)。整个检测在2分钟内完成。
实施例3
检测淀粉酶制剂的活力
在仪器面板上选择淀粉酶键。将淀粉酶制成溶液，在检测室中放入参比液，根据显示屏提示选择是否使用仪器内置淀粉溶液(此处选择是)，将0. Iml淀粉酶溶液加入到比色池中，后仪器自动向比色池中加入3. 7ml内置淀粉溶液及相应的显色液0. 17ml，避光混合，并将比色池移动至光检测区；根据显示屏提示，选择确定后，氘灯发出的光经可变光栅后射入比色池中，检测波长490nm和620nm下的吸收光，经检测器收集信号送入微电脑芯片进行处理，并将数据换算成25°C下的回归值后与仪器中内置的标准曲线进行比对，分别测定淀粉溶液和待测样品溶液的直链淀粉、支链淀粉以及总淀粉含量，由微电脑芯片根据淀粉酶活计算公式得到酶活性数据并由显示屏输出数据(包括直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量以及酶活性)。整个检测在2分钟内完成。
权利要求
1.一种便携式快速测定淀粉及淀粉酶的检测仪，其特征在于包括仪表盒、光源、可变光栅、比色室、比色池、光电检测器、显色液池、显色液、微型蠕动式液体输送器、控制芯片及电源板和显示屏，仪表盒包括盒体、底板、面板和侧板；光源、可变光栅、比色池、光电检测器、显色液池微型蠕动式液体输送器和控制芯片及电源板分别固定于器体的底板上；比色室为避光的长方型槽，比色室的沿光纤传输方向的两个侧面上设有透光孔，比色池置于比色室内的比色池转动架上并盛装待测液，光源、可变光栅、比色室的两个透光孔、检测用比色池和光电检测器的位置保证使光线呈直线传输；显色液池盛装显色液，显色液池、微型蠕动式液体输送器与比色池通过硅胶管连接并通过挤压力作用实现显色液的无压力输送；光源、可变光栅、比色池转动架、光电检测器、显示屏和微型蠕动式液体输送器分别通过导线与控制芯片及电源板连接；显示屏设于仪表盒的面板上。
2.根据权利要求1所述便携式快速测定淀粉及淀粉酶的检测仪，其特征在于所述光源为氘灯，光源经过可变光栅后的波长分别为490nm和620nm。
3.根据权利要求1所述便携式快速测定淀粉及淀粉酶的检测仪，其特征在于所述比色室为避光的长方体玻璃容器，比色室内的比色池转动架上设有八个比色池并沿圆周方向均勻排列，比色池为圆型玻璃容器并设有刻度标记，比色池可方便的从比色池转动架上取出和放入。
4.根据权利要求1所述便携式快速测定淀粉及淀粉酶的检测仪，其特征在于所述显色液池为不透光防腐蚀高分子聚丙烯材料制成的液体容器，容器上部设有加液孔。
5.根据权利要求1所述便携式快速测定淀粉及淀粉酶的检测仪，其特征在于所述显色液由I2-KI溶液和缓冲液组成，I2-KI溶液与缓冲液的体积比为5:2-4 ；I2-KI溶液中I2与 KI的质量比为13:35 ；缓冲液由Νει2ΗΡ04、KH2PO4, MgSO4和水组成，IL缓冲液中Na2HPO4的量为 0. 34-1. 37g ；KH2PO4 的量为 4. 27g ；MgSO4 的量为 0. 23-0. 69g，余量为水。
6.根据权利要求1所述便携式快速测定淀粉及淀粉酶的检测仪，其特征在于所述控制芯片中预设有可编程程序，可编程程序包括淀粉检测标准程序及淀粉检测程序、淀粉酶活性检测标准程序及淀粉酶活性检测程序，其中淀粉检测程序为预设直链淀粉和支链淀粉 25°C下的标准曲线并通过拟合公式计算得出测定值即为淀粉含量值，淀粉酶活性测定程序是设定淀粉酶活性为一分钟转化1微克淀粉的酶量，再通过检测1分钟淀粉的实际消耗量， 计算得出淀粉酶活性。
7.根据权利要求1所述便携式快速测定淀粉及淀粉酶的检测仪，其特征在于所述仪表盒的面板上设有功能键，功能键包括淀粉键、淀粉酶键、上调键、下调键、设置键和确定键；仪表盒的侧板上设有电池接口、电源接口和电源开关。
全文摘要
一种便携式快速测定淀粉及淀粉酶的检测仪，包括仪表盒、光源、可变光栅、比色室、比色池、光电检测器、显色液池、显色液、微型蠕动式液体输送器、控制芯片及电源板和显示屏，光源、可变光栅、比色室的两个透光孔、检测用比色池和光电检测器的位置保证使光线呈直线传输，显色液池盛装显色液，显色液池、微型蠕动式液体输送器与比色池通过硅胶管连接，各用电组件分别通过导线与控制芯片及电源板连接。本发明的优点是该淀粉及淀粉酶便携仪器结构简单、成本低、精度高、易于操作且安全可靠；能够快速准确测定直链淀粉和支链淀粉，同时通过测定水解淀粉含量实现测定淀粉酶活；可通过电池供电，实现野外操作，便携性好，适用性强。
文档编号G01N21/31GK102262064SQ20111019527
公开日2011年11月30日 申请日期2011年7月13日 优先权日2011年7月13日
发明者刘乐, 李维尊, 李铁龙, 王雁南, 鞠美庭 申请人:南开大学