基于比色原理的直链淀粉测定仪稳定性分析

　　引言

　　近年来,我国对农产品安全与品质检测技术极为重视,快速、准确地检测大米质量成为一个重要的研究课题。大米的品质检测项目分为内部品质和外观品质,内部品质包括直链淀粉含量、糊化温度、胶稠度等,其中最重要的是大米直链淀粉含量。大米的直链淀粉含量(amylose content,简称AC)是影响大米蒸煮和加工特性的最重要因素之一,常被用做蒸煮米质特性的评价指标,也是决定大米食用品质的最关键因素。大米直链淀粉测定仪的研究方面,国外起步较早,目前已经有商品化的仪器,例如瑞典Foss公司的直链淀粉自动分析仪FIAstar 5000Analyzer,美国O-I公司的FS-IV化学自动分析仪。但这些仪器价格昂贵。

　　在国内,大米直链淀粉测定仪的研究尚处于起步阶段,到目前为止,还没有商业化的仪器。笔者曾研制了一种基于比色原理的大米直链淀粉测定仪[1]。影响基于比色原理的仪器测量结果准确性的因素,一直是基于比色原理的分析方法和分析仪器研究的一个重要技术难点。本文拟在对直链淀粉测定仪稳定性进行系统分析的基础上,主要分析非单色光、杂散光对直链淀粉测定仪稳定性的影响。

　　1　直链淀粉测定仪的硬件结构

　　直链淀粉测定仪的测定原理朗伯比尔定律

　　式中　A——吸光度

　　c——待测物的浓度

　　k——吸光系数,它随不同的介质、环境、波长而异,可以表示一种物质的吸收特征,在数值上等于单位摩尔浓度在单位光程中所测得溶液的吸光度

　　l——光程长度(介质厚度),在这里为常数

　　本测定仪由激光光源,比色皿,光电检测单元、蠕动泵、PC104数据采集卡、微型计算机等组成。激光光源发出的光照到比色皿上,一部分被溶液吸收,一部分透射到光电池上,光电池将透射的光信号转变为电信号,检测电路再对电信号进行放大后送给ADP800数据采集卡,ADP800采集卡采集数据,进行模/数转换,最后由计算机单元分析处理数据,计算出大米直链淀粉含量。ADP800还有控制蠕动泵的启/停,正/反转功能。直链淀粉测定仪结构示意图如图1。

　　测定仪的光源采用激光光源,激光光源具有很高的单色性,可以很大程度地减小朗伯-比尔定律中非单色光引起的偏离,更好地保证了测量的高灵敏度和准确度。另外,激光光源的方向性好,光强度高,效率高,减小了杂散光的影响,待测物采用脱脂与不脱脂的前处理方法,都能保证测量精度。在已有的比色原理的直链淀粉测定仪器中,单色光是由卤钨灯(波长范围是320～1100nm)发出的混合光通过单色器分解得到的。这样得到的单色光,实际上是具有一定波长范围的谱带,谱带的宽度跟单色器狭缝的大小有关,狭缝越宽,谱带也愈宽,单色性愈差。对单色光纯度来说,狭缝是愈窄愈好,但狭缝越窄光的强度也就越弱,因此狭缝不能无限制的小。由此,形成单色光纯度和强度之间的矛盾。如果保证光的强度,单色光不纯,非单色光将偏离朗伯比尔定律从而引起测量误差。如果保证光的纯度,光强度不够,透过溶液的光强度更小,给后面电路处理带来困难。因此,采用分光法得到的单色光的纯度和强度的矛盾难以解决,影响此类仪器性能的提高。另外,分光系统比较复杂,可动部件较多,仪器的搬运或者移动位置等过程中,都可能造成部件的变动,从而引起波长的变化。