专利名称：一种果蔬中农药残留量快速检测的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种农药残留量的检测装置，特别涉及一种果蔬中农药残留量快速检测的装置。
背景技术：
使用酶抑制法检测有机磷和氨基甲酸酯类农药残留已经有50余年的历史。其基本原理是根据有机磷和氨基甲酸酯类农药能抑制昆虫中枢和周围神经系统中乙酰胆碱酯酶的活性。根据这一毒理学原理，目前果蔬中有机磷和氨基甲酸酯类农药残留量的快速检测主要采用胆碱酯酶作为检测用酶，并同时采用光度法来检测该酶被抑制的程度，从而判断出样品中农药残留的闻低。然而，由于目前市场上大多以试剂盒和简单光度速测仪的形式来实现快速检测， 检测时有颜色的果蔬样液与液态酶抑制及其后的催化反应体系混在一起，严重干扰了光度法检测结果的准确率。因此，在使用酶抑制法快速检测果蔬中农药残留时，通常会因抑制后，液态的检测用酶无法与果蔬样液有效地分离，导致不准确的检测结果，甚至发生结论错判的严重后果。
发明内容本实用新型的目的之一为了解决上述的技术问题而提出了一种果蔬中农药残留量快速检测装置。本实用新型的技术方案一种果蔬中农药残留量快速检测装置，包括显色池、废液池、样液供给装置、显色液供给装置、缓冲液供给装置、底物供给装置、样液泵、底物泵、显色液泵、缓冲液泵、阀门系统和一个电子测控系统，另外还包括用于承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶的反应器；所述的用于承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶的反应器能够在果蔬残留量测定过程中，实现液体自由流出而固定化的果蔬农药残留量检测所用酶不能流出反应器，即优选进出口分别带有过滤装置的封闭型反应器，所述的过滤装置为60 — 80目的滤布或金属滤网；所述的进出口分别带有过滤装置的封闭型反应器优选为柱式、盘管式；当所述的进出口分别带有过滤装置的封闭型反应器为柱式时，径高比优选为I :5 - I 10 ；当所述的进出口分别带有过滤装置的封闭型反应器为盘管式时，其拉直后的径高比优选为I :5 — I :10 ;所述的反应器的材质为不锈钢、玻璃、硬塑料或其它硬质材料代替，优选为不锈钢、玻璃或硬塑料；所述的果蔬样液供给装置通过三通阀I分别与样液泵和用于承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶的反应器的进口相连；所述的缓冲液供给装置通过三通阀III分别与缓冲液泵和用于承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶的反应器的进口相连；所述的底物供给装置通过三通阀II分别与底物泵和用于承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶的反应器的进口相连；所述的显色液供给装置通过三通阀IV分别与显色泵和显色池相连；所述的承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶反应器的出口通过三通阀V后，其中一路通过两通阀I后进入废液池，一路进入显色池，显色池底部的出口还设有比色通道，在比色通道的一边设有光电发射管，对应的另一侧设有光电接收管，即在比色通道内进行光吸收值分析，同时比色通道出来的管道上设有两通阀II并经管道进入到废液池中，所述的废液池上设有排放口；所述的显色池、缓冲液供给装置、用于承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶的反应器及相互之间连接的管道分别设有温度传感器和加热装置；所述的电子测控系统，由信号采集及放大模块、人机交互模块、温控模块、泵阀控制模块和中央处理器(CPU)组成；其中温度控制模块包括温度传感器和加热装置；泵阀控制模块即对上述的样液泵、底物泵、显色液泵、缓冲液泵、三通阀I、三通阀III、三通阀II、三通阀IV、三通阀V、两通阀I及两通阀II等执行启停的控制模块；上述的电子测控系统其工作路线如下人机交互模块下达指令到中央处理器，中央处理器根据下达的指令开启泵阀控制模块将待测果蔬样品溶液、缓冲液、底物溶液或显色液等经过相应的泵及阀门系统后带至显色池或废液池中，位于显色池的比色通道旁的光电发射管发射出光源透过显色池的比色通道后由另一侧的光电接收管对透过的光进行采集，同时将采集到的光信号转换为电信号，电信号经过放大电路放大后被发送至中央处理器，由中央处理器负责对信号进行处理和比较，最后将得到的检测结果输出到人机交互模块的显示屏上；在整个测试过程中，中央处理器始终向温度控制模块下达指令，以保持上述的待测果蔬样品溶液、缓冲液、底物或显色液等流过的管道系统、反应器和显色池处于恒定温度，进而减弱和消除环境温度变化对检测造成的干扰，本果蔬中农药残留量快速检测装置的温度的控制通过PID控制对关键点进行精确地温度控制，其控制精度在±0. 5°C范围内。利用上述的一种果蔬中农药残留量快速检测的装置对果蔬中农药残留量进行快速检测，其工作过程如下(I)、将果蔬中农药残留量检测所用酶固定化到进出口分别带有过滤装置的封闭型反应器上，保证液体可以自由进出，而固定化的果蔬中农药残留量检测所用的酶则被封闭在反应器内；所述的果蔬中农药残留量检测所用酶为胆碱酯酶、非胆碱酯酶的B-酯酶、酪氨酸酶、碱性磷酸酶、酸性磷酸酶或乙酰乳酸合酶；其中所述的胆碱酯酶可为乙酰胆碱酯酶或丁酰胆碱酯酶；其中农药快速检测所用酶在反应器中的固定化方法可以采用物理吸附、包埋、共价结合、交联或两种以上固定化方法的结合使用，如吸附+交联、吸附+包埋等；本实用新型的实施例中仅以物理吸附中的离子交换吸附或共价结合中碳二亚胺法进行举例，但并不限于其他的固定化酶的方法在本实用新型中的应用；(2)、将果蔬样液供给装置中的待测果蔬样品溶液通过样液泵推入固定化有农药快速检测所用酶的反应器内，这时待测果蔬样品溶液中可能含有的农药残留与农药快速检测所用酶进行酶抑制反应，酶抑制反应过程控制温度在农药快速检测所用酶最适温度范围内，优选控制酶抑制反应时间为8-20min ；所述的待测果蔬样品溶液的制备过程如下将果蔬样品切成Icm左右见方碎片，按质量体积比计算，即果蔬样品缓冲液为I :1-5混合，在室温下搅拌，静置，过滤，获得待测果蔬样品溶液；(3)、步骤(2)酶抑制反应完成后，将缓冲液供给装置中的缓冲液通过缓冲泵推入固定化有农药快速检测所用酶的反应器中进行冲洗，并作为废液排出到废液池，直至反应器中的流出液为缓冲液时，停止冲洗，这时含有残留农药的待测果蔬样品溶液本身的颜色也随之被带走；( 4 )、步骤(3 )冲洗完后将底物溶液供给装置中的底物溶液通过底物泵推入固定化有农药快速检测所用酶的反应器中，控制温度为农药快速检测所用酶最适温度范围内，优选停留时间为3-5min，使固定化的农药快速检测所用酶催化底物发生水解反应；所述的底物为农药快速检测所用酶可作用的专一底物，其随农药快速检测所用酶的不同，底物不同；(5)、步骤(4)底物水解完后，将缓冲液供给装置中的缓冲液通过缓冲泵推入到固定化有农药快速检测所用酶的反应器中，步骤(4 )底物水解反应产生的底物的水解产物则被缓冲液带出固定化有农药快速检测所用酶的反应器并进入到显色池中；与此同时，将显色液供给装置中的显色液通过显色泵推入到显色池中与上述产生的底物的水解产物进行显色反应后，优选显色反应3-5min，测定显色池中的显色反应后的吸光度值A3 ；所述的显色液与农药残留量检测所用酶和底物组成的体系相适应；(6)、将等比例的缓冲液和显色液分别推入显色池混合，作为空白对照，测得吸光度值为Al，待测样品溶液和对照样液都使用该吸光度值作为空白对照吸光度；(7)、用等量的缓冲液代替待测果蔬样品溶液作为对照样液，重复上述步骤(2)至步骤(5)，测定显色池中的显色反应后所得的对照样液的吸光度值A2;(8)、通过上述步骤(5)、步骤(6)和步骤(7)的测定结果，计算农药快速检测所用酶的抑制率抑制率=[(六241)-(六3-六1)]/(六2-六1)*100%；其中Al为空白对照的吸光度值；A2为对照样液的吸光度值；A3为待测果蔬样品溶液最终经显色反应后的吸光度值；根据国标GBT5009. 199-2003进行判断农药超标或符合标准。上述测定过程中各步骤中所述的缓冲液均由缓冲液供给装置提供的同一缓冲溶液，并与农药残留量检测所用的酶的种类相适应。另外，仅以农药快速检测所用的乙酰胆碱酯酶为例，应用本实用新型的一种果蔬中农药残留快速检测装置对生菜中农药残留量快速检测进行应用。但并不限制其他适用于农药快速检测所用的非胆碱酯酶的B-酯酶、酪氨酸酶、碱性磷酸酶、酸性磷酸酶或乙酰乳酸合酶等酶应用本实用新型的果蔬中农药残留快速检测装置对生菜或其他果蔬中农药残留量快速检测方面的应用，只是在使用其他适用于农药快速检测所用的非胆碱酯酶的B-酯酶、酪氨酸酶、碱性磷酸酶、酸性磷酸酶或乙酰乳酸合酶等酶时，对于其作用的底物及显色所用的显色液，缓冲液等都要根据所用酶进行相应的调整，但整个机理是一致的。本实用新型的有益效果本实用新型的一种果蔬中农药残留量快速检测装置，由于采用了用于承载固定化果蔬中农药残留量检测所用酶的反应器，使得果蔬残留农药检测过程中的酶抑制反应后可以将反应液排空，从而使得待测果蔬样液脱离与底物的水解反应及显色反应产物的接触。因此由于待测果蔬样品溶液本身所带颜色物质与最终反应产物完全被物理隔离，因此使用本实用新型的一种果蔬中农药残留量快速检测装置对果蔬中农药残留量进行快速检测时，可完全排除待测果蔬样液本身颜色对检测结果的干扰。本实用新型的一种果蔬中农药残留快速检测装置应用于果蔬中农药残留量快速检测时，由于酶抑制反应、酶催化底物水解反应全部都在同一个封闭的反应器内进行，因此环境因素变化带来的影响控制在最低限度，使得检测结果相对更准确。
图I、实施例I中所述的一种果蔬中农药残留量快速检测装置的结构原理示意图；图2、承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶的反应器的结构示意图；图3、本实用新型的一种利用固定化酶法进行果蔬中农药残留量检测装置的电子测控系统控制原理框图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细描述，但不用来限制本实用新型的范围。本实用新型的实施例中所用的试剂的配制如下I、pH8. O的磷酸盐缓冲溶液按每升计算，分别取11. 9g无水磷酸氢二钾与3. 2g磷酸二氢钾，用蒸馏水溶解后并定容至IOOOmL即可；2、显色剂溶液分别取160mg 二硫代二硝基苯甲酸(DTNB)和15. 6mg碳酸氢钠,用20mL, pH8. O的磷酸盐缓冲溶液溶解，4°C冰箱中保存；3、底物溶液取25. Omg硫代乙酰胆碱，加3. OmL蒸馏水溶解，摇匀后置4°C冰箱中保存备用，保存期不超过两周；4、乙酰胆碱酯酶溶液根据酶的活性情况，用PH8. O的磷酸盐缓冲溶液溶解，3min的吸光度变化Λ OD值应控制在O. 3以上。摇匀后置4°C冰箱中保存备用，保存期不超过四天。实施例I一种果蔬中农药残留量快速检测装置，其结构原理示意图如图I所示，包括显色池6、废液池8、样液供给装置22、显色液供给装置21、缓冲液供给装置20、底物供给装置19、样液泵4、底物泵3、显色液泵I、缓冲液泵2、阀门系统和一个电子测控系统，另外还包括用于承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶的反应器5 ；所述的样液泵4、底物泵3、显色液泵I、缓冲液泵2均选用柱塞泵，且分别设有相应的位置传感器，且所述的各柱塞泵的启动由其对应的步进电机来控制；所述的阀门系统包括三通阀115、三通阀11113、三通阀1114、三通阀IV12、三通阀V16、两通阀17和两通阀1118，且各阀门均采用电磁阀。所述的用于承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶的反应器5，其结构示意图如图2所示，其进出口分别带有过滤装置51、52的封闭型反应器，所述的过滤装置51、52为60-80目的金属滤网；所述的用于承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶的反应器5的径高比为I :5的·圆柱形反应器，即直径为6_，高度为30mm,其材质为不锈钢；所述的果蔬样液供给装置22通过三通阀115分别与样液泵4和用于承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶的反应器5的进口相连；所述的缓冲液供给装置20通过三通阀III13分别与缓冲液泵2和用于承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶的反应器5的进口相连；所述的底物供给装置19通过三通阀1114分别与底物泵3和用于承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶的反应器5的进口相连；所述的显色液供给装置21通过三通阀IV12分别与显色泵I和显色池6相连；所述的承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶反应器5的出口通过三通阀V16后，其中一路通过两通阀117后进入废液池8，一路进入显色池6，显色池6底部的出口还设有比色通道7，在比色通道的一边设有波长为410nm的光电发射管10，对应的另一侧设有光电接收管11，即在比色通道7内进行光吸收值分析，同时比色通道7出来的管道上设有两通阀1118并经管道进入到废液池8中，所述的废液池8上设有排放口，排放口上设有阀门9，该阀门9采用手动，也可采用自动，即实现废液池中的废液的排放；所述的电子测控系统的控制原理如图3，该系统主要由信号采集及放大模块、人机交互模块、温控模块、泵阀控制模块和中央处理器(CPU)组成；其中温度控制模块包括温度传感器和加热装置；泵阀控制模块即对上述的样液泵4、底物泵3、显色液泵I、缓冲液泵2、三通阀115、三通阀11113、三通阀1114、三通阀IV12、三通阀V16、两通阀17、和两通阀1118执行启停的控制的模块；上述的电子测控系统的工作路线如下人机交互模块下达指令到中央处理器，中央处理器根据下达的指令开启泵阀控制模块将待测果蔬样品溶液、缓冲液、底物溶液或显色液等经过相应的泵及阀门系统后带至光源即光电发射管10和信号检测器即光电接收管11所在的显色池或废液池中，光源即光电发射管10发出的光经信号检测器即光电接收管11采集，同时由放大模块将采集到的光信号转换为电信号，电信号经过放大电路放大后被发送至中央处理器，由中央处理器负责对信号进行处理和比较，最后将得到的检测结果输出到人机交互模块的显示屏上；显色池6、缓冲液供给装置20、用于承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶的反应器5及相互之间连接的管道分别设有温度传感器和加热装置，在整个测试过程中，中央处理器始终向温度控制模块下达指令，以保持上述的待测果蔬样品溶液、缓冲液、底物溶液或显色液流过的管道系统、反应器和显色池处于恒定温度，进而减弱和消除环境温度变化对检测造成的干扰，本果蔬中农药残留量快速检测装置的温度的控制通过PID控制对关键点进行精确地温度控制，其控制精度在±0. 5°C范围内。应用实施例I利用实施例I所述的一种果蔬中农药残留量快速检测装置对生菜中农药残留量进行检测，具体包括如下步骤(I)、首先将乙酰胆碱酯酶通过离子交换的方法固定在40-60目的大孔径阳离子交换树脂颗粒D113 (安徽皖东树脂科技有限公司)上，得到固定化的乙酰胆碱酯酶；将O. 5g固定化有乙酰胆碱酯酶的树脂颗粒置于反应器5中，该反应器5可以保证液体可以自由进出而固定化的乙酰胆碱酯酶则被封闭在反应器5内；·(2)、将准备好的生菜样品溶液装入到果蔬样液供给装置22中，将5ml待测生菜样液提取液通过三通阀115首先进入到待测果蔬样品溶液泵4中，然后泵入反应器5内，于35°C下进行15min的酶抑制反应；所述的待测的生菜样品溶液的制备过程如下将生菜样品(经气相色谱检测没有有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的生菜)切成Icm左右见方碎片，用精确度为O. Olg电子台秤称取样品2. 0g，加入10. 0mLpH8. O的磷酸缓冲溶液，振荡搅拌I 2min，静置3 5min，过滤，获得待测的生菜样品溶液；(3)、将足量的pH8. O的磷酸盐缓冲液装入缓冲液供给装置20，通过三通阀III13将缓冲液装入到缓冲液泵2中，待步骤(2)中酶抑制反应结束后，将缓冲液泵2中的pH8. O的磷酸盐缓冲液泵入反应器5，将经酶抑制反应后的待测生菜样品溶液带出反应器5依次经三通阀V16、两通阀17至废液池8，直至待测生菜样品溶液本身颜色也随之全部被带走；(4)、将硫代乙酰胆碱底物溶液装入底物溶液供给装置19，通过三通阀II14将硫代乙酰胆碱底物溶液装入到底物溶液泵3中，待步骤(3)待测生菜样品溶液本身颜色被全部带走后，底物溶液泵3将O. ImL的硫代乙酰胆碱底物溶液泵入固定化有乙酰胆碱酯酶所在的反应器5中，控制温度为35°C停留3min，乙酰胆碱酯酶催化硫代乙酰胆碱底物发生水解反应；(5)、步骤(4)酶催化底物水解反应结束后，通过三通阀III13将3ml的pH8. O的磷酸盐缓冲液装入到缓冲液泵2中，待步骤(4)固定化的乙酰胆碱酯酶催化底物发生水解反应结束后通过缓冲液泵2将pH8.0的磷酸盐缓冲液持续泵入到反应器5中，步骤(4)固定化的乙酰胆碱酯酶催化底物发生水解反应产生的底物的水解产物则被PH8. O的磷酸盐缓冲液带出固定化有乙酰胆碱酯酶的反应器5并通过三通阀V16进入到显色池6中；同时将预先装入到显色液供给装置21的二硫代二硝基苯甲酸(DTNB)显色液通过三通阀IV12和显色液泵I将O. ImL 二硫代二硝基苯甲酸(DTNB)显色液泵入到显色池6中与上述的进入显色池6中的底物的水解产物进行显色反应，待显色反应3min后，于比色通道7中测定显色反应后的吸光度值A3为O. 855 ；(6)、将3ml的pH8. O的磷酸盐缓冲液和O. Iml的二硫代二硝基苯甲酸(DTNB)显色液溶液分别入显色池6中进行混合，作为空白对照，于比色通道7中测得吸光度值Al为O. 060 ；[0088](7)、用5ml的pH8. O的磷酸盐缓冲液代替待测生菜样品溶液作为对照样液，重复上述步骤(2)至步骤(5)，显色池6中的显色反应后，于比色通道7中测定所得的对照样液的吸光度值A2为O. 874 ；(8)、通过上述的步骤(5)、(6)及步骤(7)的测定结果，进行计算待测生菜样品对乙酰胆碱酯酶的抑制率，并根据国标GBT5009. 199-2003进行判断农药超标或符合标准；抑制率=[(A2-A1)-(A3-A1)]/(A2-A1)*100%=(O. 874-0. 855)/(0. 874-0. 060)*100%=2· 33% ；根据标准判断，该生菜样品中有机磷和氨基甲酸酯类农药残留未超标，与气相色谱的阴性结果吻合。由此可见，本实用新型的一种果蔬中农药残留快速检测装置，由于采用了用于承 载固定化果蔬中农药残留量检测所用酶的反应器，可以将果蔬残留农药检测过程中的经酶抑制反应后的待测果蔬样品溶液排空，从而使得果蔬样液脱离与底物的水解反应及显色反应产物的接触。因此由于待测果蔬样品溶液本身所带颜色物质与最终反应产物完全被物理隔离，因此使用本实用新型的一种果蔬中农药残留量快速检测装置对果蔬中的残留农药进行快速检测时，可完全排除待测果蔬样液本身颜色对检测结果的干扰，因此可以快速地得到更准确的结果。以上所述仅是本实用新型的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种果蔬中农药残留量快速检测的装置，其特征在于包括显色池、废液池、样液供给装置、显色液供给装置、缓冲液供给装置、底物供给装置、样液泵、底物泵、显色液泵、缓冲液泵、阀门系统、反应器和一个电子测控系统； 所述的反应器，即为在果蔬农药残留量快速测定过程中，使固定化的果蔬农药残留量检测所用酶不能流出反应器，而液体能够流出的反应器； 所述的果蔬样液供给装置通过三通阀I分别与样液泵和用于承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶的反应器的进口相连； 所述的缓冲液供给装置通过三通阀III分别与缓冲液泵和用于承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶的反应器的进口相连； 所述的底物供给装置通过三通阀II分别与底物泵和用于承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶的反应器的进口相连； 所述的显色液供给装置通过三通阀IV分别与显色泵和显色池相连； 所述的承载固定化果蔬农药残留量检测所用酶反应器的出口通过三通阀V后，其中一路通过两通阀I后进入废液池，一路进入显色池，显色池底部的出口还设有比色通道，在比色通道的一边设有光电发射管，对应的另一侧设有光电接收管，即在比色通道内进行光吸收值分析，同时比色通道出来的管道上设有两通阀II并经管道进入到废液池中，所述的废液池上设有排放口； 所述的电子测控系统，由信号采集及放大模块、人机交互模块、温控模块、泵阀控制模块和中央处理器组成，人机交互模块下达指令到中央处理器，中央处理器开启泵阀控制模块将待测果蔬样品溶液、缓冲液、底物溶液或显色液经过相应的泵及阀门系统后带至显色池或废液池中，位于显色池的比色通道旁的光电发射管发射出光源透过显色池的比色通道后由另一侧的光电接收管对透过的光进行采集，同时由放大模块将采集到的光信号转换为电信号，电信号经过放大电路放大后被发送至中央处理器，由中央处理器负责对信号进行处理和比较，最后将得到的检测结果输出到人机交互模块的显示屏； 在整个测试过程中，中央处理器始终向温度控制模块下达指令，以保持上述的待测果蔬样品溶液、缓冲液、底物溶液或显色液流过的管道系统、反应器和显色池处于恒定温度。
2.如权利要求I所述的一种果蔬中农药残留量快速检测的装置，其特征在于所述的反应器为进出口分别带有过滤装置的封闭型反应器，其中所述的过滤装置为60 — 80目的滤布或金属滤网。
3.如权利要求2所述的一种果蔬中农药残留量快速检测的装置，其特征在于所述的进出口分别带有过滤装置的封闭型反应器为柱式或盘管式。
4.如权利要求3所述的一种果蔬中农药残留量快速检测的装置，其特征在于所述的进出口分别带有过滤装置的封闭型反应器的材质为不锈钢、玻璃或硬塑料。
5.如权利要求4所述的一种果蔬中农药残留量快速检测的装置，其特征在于所述的样液泵、底物泵、显色液泵、缓冲液泵均为柱塞泵。
专利摘要本实用新型公开了一种果蔬中农药残留快速检测装置，包括显色池、废液池、样液供给装置、显色液供给装置、缓冲液供给装置、底物供给装置、样液泵、底物泵、显色液泵、缓冲液泵、阀门系统、反应器和一个电子测控系统。应用本实用新型的一种果蔬中农药残留量快速检测装置对果蔬中农药残留量进行快速检测，可完全排除待测果蔬样液本身颜色对检测结果的干扰。同时本实用新型的一种果蔬中农药残留快速检测装置在应用于果蔬中农药残留量快速检测时，由于酶抑制反应、酶催化底物水解反应全部都在同一个封闭的反应器内进行，因此环境因素变化带来的影响控制在最低限度，使得检测结果相对更准确。
文档编号C12M1/34GK202730130SQ2012204218
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者赖智勇 申请人:赖智勇