單光源多通道自動切換檢測裝置研究

劉科勇 張冠文 劉日威 倪樹標

摘 要：食品安全檢測設備通常采用比色法進行測量，即采用一束單色光照射溶液，然后用接收管檢測溶液對光的吸收，檢測的吸光度值與濃度成比例。當樣品量大，需要提高效率的時候，通常是增加多套光源和接收管，形成多個通道同時工作。這樣一方面增加成本，另一方面會存在通道間偏差，造成各樣品間的測量誤差。而單光源多通道自動切換檢測裝置，采用的是同一光源和同一個接收管，不存在樣品間測量誤差。另外多通道樣品盤采用圓形轉盤設計，節省空間，利用步進電機帶動，程序控制，自動切換。操作人員只要放好樣品，就可以根據程序控制自動切換測量，非常方便高效。

關鍵詞：單光源;多通道;自動切換檢測

0 引言

食品安全檢測的原理就是：被檢食品樣品中的相關指標成分與顯色劑在一定的條件下發生特異性反應，可生成不同顏色深度的產物，這些產物對不同波長可見光會產生有選擇性吸收，顏色的深淺即吸光度的高低與樣品中該指標成分的濃度成相關性，并在適當的濃度范圍內服從朗伯—比爾定律。因此檢測的吸光度值經儀器內置的標準曲線軟件自動計算可得出樣品中該指標成分的準確濃度及是否超標的結果。本裝置實現了多通道連續檢測，提高樣品處理效率，而且是同一光源和同一接收管檢測，樣品間測量誤差小，結果更準確。具體實施方式：在光源和接收管之間安裝圓形轉盤，轉盤底部安裝同步齒輪并由步進電機帶動。轉盤底部安裝擋光片，用光電開關檢測轉動角度的位置。

1食品安全檢測酶抑制法檢測原理

如果農產品中不含有機磷或氨基甲酸酯類農藥，乙酰膽堿的酶活性就不會被抑制，試樣中的基質就會被分解，加入顯色劑使分解的產物與之發生顏色反應;相反如果含有機磷和氨基甲酸酯的農藥，乙酰膽堿的酶活性就會被抑制 ，加入顯色劑后基質不能被酶分解，因而不能發生顏色反應。原理如圖1所示。

有機磷和氨基甲酸酯類農藥會對乙酰膽堿酯酶產生抑制作用，使乙酰膽堿不能被分解而累積，從而使動物的神經生理傳遞過程受到影響，導致動物的中毒或者死亡。

2單光源多通道自動切換檢測裝置原理

單光源多通道自動切換檢測裝置由單光源發射，然后通過自動切換裝置切換不同的通道，光源分別通過通道1到通道6，最后到接收管。系統原理，如下圖2所示。

3單光源多通道自動切換檢測裝置結構設計

圓形轉盤1由上下兩個合金圓盤和中間的支撐結構組成。上面的金屬圓盤開六個方型孔用于放比色皿8，六個孔是圓心對稱均勻排列的，兩個圓盤中間是空的，光線能夠通過比色皿。轉盤下面安裝同步齒輪9，通過同步帶8和步進電機2連接，轉盤下面的金屬圓盤安裝檔光片11，當擋光片11擋住光電開關10的時候，轉動停止。光線從光源發射4射出，通過比色皿，比色皿的透光面垂直于光線，比色皿的中心位于光源透鏡7的焦點f，最后到達接收管5。接器前也裝有聚焦透鏡用于收集更多的光。兩個透鏡焦距相同，兩個透鏡間距離是2倍焦距。如下圖3所示。

本設計的優點是：（1）單光源多通道自動切換檢測，光源可以是LED或由分光系統產生（2）圓形轉盤由步進電機自動控制，轉動的角度和精度能有效控制。（3）轉盤外帶有光電開關，可以檢測轉盤的到位情況（4）光源和接收器前都裝有透鏡，透鏡的焦點f。兩透鏡的距離為2f，樣品孔在中間1f處，保證光束的聚焦。

4實驗測試

1、選取待檢的中藥材樣品，切碎或研磨至粉末狀，稱取1g至離心管中2、向離心管中加入8mL正己烷，搖勻。3、把樣品放置于振蕩器中，反復振蕩15分鐘。4、用濾紙和漏斗把樣品液過濾到10mL圓底管中，后把樣品一起倒入濾紙里，用1mL正己烷沖洗過濾兩遍。5、用氮吹儀在不加熱的狀態下把圓底管中的溶液充分吹干。6、向吹干的管中加入5mL緩沖液，輕輕混勻，然后靜置2分鐘，制成待測液7、用一體機和酶試劑測量待測液。在通道1到通道6下記錄相關數據，（見表1）。通過實驗數據可以看出，不同通道下抑制率基本上在65.38左右， 吸光度值在0.27左右，所以通過單光源多通道自動切換，在不同通道下儀器檢測出來的數值相對穩定。

5結論

目前多通道的食品安全檢測儀，大多數是采用不同的光源與不同的接受管檢測。而本設計采用的是同一光源，同一接收管檢測。從實驗的數據可以看出，采用這樣的設計不同通道間的平行性和穩定性更好，數據更準確。此單光源多通道的檢測研制，將為農殘品農藥殘留的檢測提供便利，為農業、科研、市場等相關領域。也可廣泛用于各級食品安全監管部門、農產品生產批發基地及環境保護等領域的農殘品農藥殘留檢測，具有廣泛的前景和潛在的經濟效益。