小型快速過氧化氫檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

石鑫 吳再輝 史健松 侯玥

摘?要：目的：采用比色分析的原理實(shí)現(xiàn)可以定量檢測(cè)過氧化氫含量的便攜式設(shè)備。方法：該設(shè)備采用單片機(jī)為主控模塊，利用單色光源和信號(hào)放大系統(tǒng)，構(gòu)建光電信號(hào)采集及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。并對(duì)設(shè)備的性能進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果：該裝置操作簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確，在0.53～8.4mmol/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示其平均變異系數(shù)（CV）為2.21～2.78%，回收率分別為97.3%～104.9%。與UV-2550型分光光度計(jì)具有良好的相關(guān)性，R2=0.998。結(jié)論：便攜式過氧化氫檢測(cè)儀能夠快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)過氧化氫含量，適合監(jiān)管部門的現(xiàn)場(chǎng)操作以及市場(chǎng)的推廣。

關(guān)鍵詞：過氧化氫;系統(tǒng)設(shè)計(jì);便攜

Design and implementation of a portable hydrogen peroxide detector

Shi Xin1?Wu Zaihui2?Shi Jiansong2?Hou Yue?1*

1.School of Life Science and Technology，Changchun University of Science and Technology?JilinChangchun?130022;

2.Changchun Bit Medical Instruments Co.，Ltd.?JilinChangchun?130000

Abstract：Objective To develop a portable device for quantitative determination of hydrogen peroxide content by colorimetric analysis.Methods The device adopts single chip computer as the main control module，and uses monochrome light source and signal amplification system to construct photoelectric signal acquisition and data processing system.The performance of the equipment is verified.Results The device was simple，rapid and accurate.The linear relationship was good in the range of 0.53-8.4 mmol/L.The experimental results showed that the average coefficient of variation （CV） was 2.21-2.78% and the recovery was 97.3%-104.9% respectively.It has good correlation with UV-2550 spectrophotometer，R?2 = 0.998.Conclusion The portable hydrogen peroxide detector can detect the content of hydrogen peroxide quickly and accurately，and it is suitable for the on-site operation of supervision department and the promotion of market.

Key words：Hydrogen peroxide;System design;Portability

過氧化氫（H2O2）作為綠色化學(xué)產(chǎn)品，在食品工業(yè)、制藥工業(yè)、環(huán)境、臨床、紡織工業(yè)[1-5]等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。H2O2被一些食品企業(yè)用于消毒目的，在大多數(shù)國(guó)家，禁止將這種物質(zhì)添加到產(chǎn)食品中。[6]因此，快速，簡(jiǎn)單和準(zhǔn)確地檢測(cè)H2O2的濃度十分重要。目前，許多方法用于檢測(cè)H2O2，如熒光測(cè)定，[7]分光光度法，[8]滴定法，[9]化學(xué)發(fā)光[10]和電化學(xué)檢測(cè)。[11]其中，基于酶的分光光度法分析方法具有成本低、選擇性高、操作簡(jiǎn)單、靈敏度高等特點(diǎn)。然而，酶的保質(zhì)期短、易變性，以及它們對(duì)操作環(huán)境變化的敏感性，使其應(yīng)用受到了限制。[12]

因此，本文在傳統(tǒng)分光光度法分析的原理基礎(chǔ)之上，采用次血紅素六肽（DhHP-6）具有過氧化氫酶的催化特性，可催化H2O2分解導(dǎo)致色原顯色為原理，[13]結(jié)合近來光電傳感、單片機(jī)等技術(shù)的發(fā)展，研制一種便攜式H2O2檢測(cè)儀。其能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)H2O2的功能，具有操作簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。經(jīng)與島津UV-2550型紫外-可見分光光度計(jì)進(jìn)行對(duì)比，具有良好的相關(guān)性，可快速、簡(jiǎn)單的評(píng)估食品、環(huán)境等H2O2含量，能促進(jìn)基層單位對(duì)食品、環(huán)境H2O2濃度調(diào)查的開展。

1 儀器工作原理及總體結(jié)構(gòu)

1.1 工作原理

該設(shè)計(jì)的H2O2檢測(cè)儀是根據(jù)比色分析原理工作的光學(xué)分析儀器。其工作原理為將單色光與光電接收器水平置于比色皿兩側(cè)，由單色光源發(fā)出的光垂直入射內(nèi)置有色溶液的比色皿中，在比色皿另側(cè)的光電接收器使光電信號(hào)轉(zhuǎn)換，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)，

通過數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的存儲(chǔ)與輸出。H2O2與顯色劑反應(yīng)，在比色皿內(nèi)呈現(xiàn)顏色變化，濃度在一定范圍的H2O2與吸光度值之間符合Lambert-Beer定律，依公式可計(jì)算出被測(cè)物質(zhì)的濃度，儀器的工作原理如圖1所示。

A=Kbc

其中A為吸光度;K為摩爾吸收系數(shù);b為比色皿厚度;c為吸收物質(zhì)的濃度。