单光源多通道自动切换检测装置研究

刘科勇 张冠文 刘日威 倪树标

摘 要：食品安全检测设备通常采用比色法进行测量，即采用一束单色光照射溶液，然后用接收管检测溶液对光的吸收，检测的吸光度值与浓度成比例。当样品量大，需要提高效率的时候，通常是增加多套光源和接收管，形成多个通道同时工作。这样一方面增加成本，另一方面会存在通道间偏差，造成各样品间的测量误差。而单光源多通道自动切换检测装置，采用的是同一光源和同一个接收管，不存在样品间测量误差。另外多通道样品盘采用圆形转盘设计，节省空间，利用步进电机带动，程序控制，自动切换。操作人员只要放好样品，就可以根据程序控制自动切换测量，非常方便高效。

关键词：单光源;多通道;自动切换检测

0 引言

食品安全检测的原理就是：被检食品样品中的相关指标成分与显色剂在一定的条件下发生特異性反应，可生成不同颜色深度的产物，这些产物对不同波长可见光会产生有选择性吸收，颜色的深浅即吸光度的高低与样品中该指标成分的浓度成相关性，并在适当的浓度范围内服从朗伯—比尔定律。因此检测的吸光度值经仪器内置的标准曲线软件自动计算可得出样品中该指标成分的准确浓度及是否超标的结果。本装置实现了多通道连续检测，提高样品处理效率，而且是同一光源和同一接收管检测，样品间测量误差小，结果更准确。具体实施方式：在光源和接收管之间安装圆形转盘，转盘底部安装同步齿轮并由步进电机带动。转盘底部安装挡光片，用光电开关检测转动角度的位置。

1食品安全检测酶抑制法检测原理

如果农产品中不含有机磷或氨基甲酸酯类农药，乙酰胆碱的酶活性就不会被抑制，试样中的基质就会被分解，加入显色剂使分解的产物与之发生颜色反应;相反如果含有机磷和氨基甲酸酯的农药，乙酰胆碱的酶活性就会被抑制 ，加入显色剂后基质不能被酶分解，因而不能发生颜色反应。原理如图1所示。

有机磷和氨基甲酸酯类农药会对乙酰胆碱酯酶产生抑制作用，使乙酰胆碱不能被分解而累积，从而使动物的神经生理传递过程受到影响，导致动物的中毒或者死亡。

2单光源多通道自动切换检测装置原理

单光源多通道自动切换检测装置由单光源发射，然后通过自动切换装置切换不同的通道，光源分别通过通道1到通道6，最后到接收管。系统原理，如下图2所示。

3单光源多通道自动切换检测装置结构设计

圆形转盘1由上下两个合金圆盘和中间的支撑结构组成。上面的金属圆盘开六个方型孔用于放比色皿8，六个孔是圆心对称均匀排列的，两个圆盘中间是空的，光线能够通过比色皿。转盘下面安装同步齿轮9，通过同步带8和步进电机2连接，转盘下面的金属圆盘安装档光片11，当挡光片11挡住光电开关10的时候，转动停止。光线从光源发射4射出，通过比色皿，比色皿的透光面垂直于光线，比色皿的中心位于光源透镜7的焦点f，最后到达接收管5。接器前也装有聚焦透镜用于收集更多的光。两个透镜焦距相同，两个透镜间距离是2倍焦距。如下图3所示。

本设计的优点是：（1）单光源多通道自动切换检测，光源可以是LED或由分光系统产生（2）圆形转盘由步进电机自动控制，转动的角度和精度能有效控制。（3）转盘外带有光电开关，可以检测转盘的到位情况（4）光源和接收器前都装有透镜，透镜的焦点f。两透镜的距离为2f，样品孔在中间1f处，保证光束的聚焦。

4实验测试

1、选取待检的中药材样品，切碎或研磨至粉末状，称取1g至离心管中2、向离心管中加入8mL正己烷，摇匀。3、把样品放置于振荡器中，反复振荡15分钟。4、用滤纸和漏斗把样品液过滤到10mL圆底管中，后把样品一起倒入滤纸里，用1mL正己烷冲洗过滤两遍。5、用氮吹仪在不加热的状态下把圆底管中的溶液充分吹干。6、向吹干的管中加入5mL缓冲液，轻轻混匀，然后静置2分钟，制成待测液7、用一体机和酶试剂测量待测液。在通道1到通道6下记录相关数据，（见表1）。通过实验数据可以看出，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，所以通过单光源多通道自动切换，在不同通道下仪器检测出来的数值相对稳定。

5结论

目前多通道的食品安全检测仪，大多数是采用不同的光源与不同的接受管检测。而本设计采用的是同一光源，同一接收管检测。从实验的数据可以看出，采用这样的设计不同通道间的平行性和稳定性更好，数据更准确。此单光源多通道的检测研制，将为农残品农药残留的检测提供便利，为农业、科研、市场等相关领域。也可广泛用于各级食品安全监管部门、农产品生产批发基地及环境保护等领域的农残品农药残留检测，具有广泛的前景和潜在的经济效益。