专利名称：一种快速测定活性污泥胞内储存物质含量的红外光谱方法
技术领域：
本发明涉及一种快速测定活性污泥胞内储存物质含量的红外光谱方法，特别涉及一种废水生物处理反应器中活性污泥胞内储存物质聚β-羟基丁酸酯(PHB)含量的红外光谱快速定量分析方法。
背景技术：
聚羟基脂肪酸酯(PHAs)是一类可生物降解塑料的简称，PHB是最简单也是最常见的一种ΡΗΑ，可以由很多种细菌所合成(Sudesh K. et al. Prog. Polym. Sci. 2000,25，1503)，也可取自活性污泥。一般生物合成PHB含量的测定，需先采用有机溶剂萃取法将PHB从细胞胞内提取出来，比较费时耗力，并需大量采用有机试剂，污染环境(沈忠耀，化工时刊，1997，11，40)。现在PHB含量的主要测定方法是使用气相色谱法(Riis et al. J. Chromatogr : 1988，445，285)。在PHB的GC测定以及样品纯化过程中都需要用氯仿作为溶剂，而氯仿的使用不仅增加提取成本，尤其会造成环境污染，影响人体健康。因此，建立新型简便准确的PHB测定方法是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速测定活性污泥胞内储存物质含量的红外光谱方法。本发明提供的测定活性污泥胞内储存物质的含量的方法，包括如下步骤I)利用近红外光谱仪对活性污泥胞内储存物质进行测定，获得中红外光谱谱图；2)以蛋白质特征吸收峰为内标，对所述步骤I)得到的中红外光谱谱图进行归一化处理，得到归一化处理后的中红外光谱谱图；3)利用现有技术测定所述步骤I)中活性污泥中胞内储存物质的含量；4)建立关于所述步骤2)得到的归一化处理后的中红外光谱谱图中的光谱信号与所述步骤3)得到的所述胞内储存物质含量的中红外光谱多元校正模型；5)利用所述近红外光谱仪对待测活性污泥进行测定，获得中红外光谱谱图，根据所述步骤4)得到的中红外光谱多元校正模型及所得中红外光谱谱图中的光谱信号，即由所述中红外光谱多元校正模型得到所述待测活性污泥胞内储存物质的含量，完成所述活性污泥胞内储存物质含量的测定。上述测定方法的步骤2)和步骤5)中，对于细胞内蛋白质含量的变化，相对与PHB含量的变化来说是微乎其微的，因此可视蛋白质的含量是不变的。所述蛋白质的特征吸收峰为酰胺I峰，该酰胺I峰的波数为1654CHT1。所述步骤3)中，所述现有技术为气相色谱法。所述步骤4)中，采用PLS即偏最小二乘法建立中红外光谱的多元校正模型，以校正集的预测均方根误差RMSEC作为模型评判标准以确定PLS的最佳因子数。模型对未知样本的预测效果采用相对偏差来评价。
该方法步骤4)和步骤5)中，中红外光谱谱图的光谱信号可为包含所述活性污泥胞内储存物质和蛋白质特征吸收峰对应的波数的中红外光谱谱图中的吸光度。上述方法中，采用气相色谱法对活性污泥样品中胞内储存物质PHB的含量进行定量测定，并以此含量作为对照值；所有活性污泥样品的中红外光谱都是采用傅里叶变换近红外光谱仪，在室温下用进行样品透射测定。中红外光谱的测试范围从^OOcn^-^OcnT1，采样间隔为3. 856cm—1。仪器的分辨率为4. 0cm—1。每张光谱都是扫描32次后的平均结果。所有活性污泥样品在冷冻干燥之 后，无需其他前处理，均采用KBr压片法直接测定。对于每个样品，测定其红外光谱3-5次，取其平均光谱，再以蛋白质特征吸收峰为内标，对所有活性污泥样品的中红外光谱图进行归一化处理。本发明的优点在于I、样品前处理简单，无需复杂提取过程。2、操作简单，测定快速，无需使用多余有机试剂。3、测定结果准确可靠，相对偏差不超过8%。本发明为活性污泥胞内储存物质PHB的定量分析测定提供了一个新途径。
图I为活性污泥样品、PHB标准品及牛血清蛋白的红外谱图。图2为校正集各样品经过归一化处理之后的红外谱图。图3为PLS因子数选择图。图4为校正集中污泥样品中PHB含量的红外光谱预测结果。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。下述实施例中，如无特殊说明，均为常规方法。实施例II)利用近红外光谱仪对活性污泥胞内储存物质进行测定，获得中红外光谱谱图；将冷冻干燥后的42个活性污泥样品(均来自于活性污泥聚集器)采用傅里叶变换近红外光谱仪在室温下用进行样品透射测定。该中红外光谱的测试范围从400001^-4000^1,采样间隔为3. 856cm^0仪器分辨率为4. OcnT1。每张光谱都是扫描32次后的平均结果。所有活性污泥样品均采用KBr压片法直接测定。对于每个样品，测定其红外光谱3-5次，取其平均光谱；所得该活性污泥样品、PHB标准品及牛血清蛋白的红外谱图如图I所示。由图I可知，在该活性污泥样品的中红外谱图中，既包括PHB1726CHT1左右的特征吸收峰，也涵盖1654CHT1左右的蛋白质的酰胺I峰以及1540CHT1左右蛋白质的酰胺II峰，还包含其他一些胞内物质的吸收峰，比如1285CHT1及1050CHT1左右的核酸的磷酸双酯骨架上P = O伸缩振动的吸收峰,具体如表I所示。表I、活性污泥样品中的特征吸收峰列表
权利要求
1.一种测定活性污泥胞内储存物质的含量的方法，包括如下步骤 1)利用近红外光谱仪对活性污泥胞内储存物质进行测定，获得中红外光谱谱图； 2)以蛋白质的特征吸收峰为内标，对所述步骤I)得到的中红外光谱谱图进行归一化处理，得到归一化处理后的中红外光谱谱图； 3)利用现有技术测定所述步骤I)中活性污泥中胞内储存物质的含量； 4)建立关于所述步骤2)得到的归一化处理后的中红外光谱谱图中的光谱信号与所述步骤3)得到的所述胞内储存物质含量的中红外光谱多元校正模型； 5)利用所述近红外光谱仪对待测活性污泥进行测定，获得中红外光谱谱图，以所述蛋白质的特征吸收峰为内标，对所得中红外光谱谱图进行归一化处理，得到归一化处理后的待测活性污泥的中红外光谱谱图，根据所述步骤4)得到的中红外光谱多元校正模型及所述归一化处理后的待测活性污泥的中红外光谱谱图的光谱信号，即由所述中红外光谱多元校正模型得到所述待测活性污泥胞内储存物质的含量，完成所述活性污泥胞内储存物质含量的测定。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述活性污泥胞内储存物质为聚β_羟基丁酸酯。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于所述步骤2)和步骤5)中，所述蛋白质的特征吸收峰均为酰胺I峰。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述酰胺I峰的波数均为1654cm—1。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于所述步骤3)中，所述现有技术为气相色谱法。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于所述步骤4)中，所述建立中红外光谱多元校正模型步骤中，建立的方法为偏最小二乘法。
全文摘要
本发明公开了一种快速测定活性污泥胞内储存物质含量的红外光谱方法。该方法，包括1)利用近红外光谱仪对活性污泥胞内储存物质进行测定，获得中红外光谱谱图；2)以蛋白质特征吸收峰为内标，对步骤1)得到的中红外光谱谱图进行归一化处理；3)利用现有技术测定步骤1)中活性污泥中胞内储存物质的含量；4)建立关于归一化处理后的中红外光谱谱图中的光谱信号与胞内储存物质含量的中红外光谱多元校正模型；5)利用近红外光谱仪对待测活性污泥进行测定，获得中红外光谱谱图，归一化后根据多元校正模型及所得谱图光谱信号，得到所述待测活性污泥胞内储存物质的含量，完成所述活性污泥胞内储存物质含量的测定。
文档编号G01N21/35GK102768193SQ20111011355
公开日2012年11月7日 申请日期2011年5月4日 优先权日2011年5月4日
发明者俞汉青, 张梦霖, 盛国平 申请人:中国科学技术大学