一种锌离子含量快速检测的试剂盒的制作方法

本发明涉及一种锌离子含量快速检测的试剂盒，属于重金属快速检测领域。

背景技术：

锌是动物和人类营养中必需的微量元素，它与蛋白质关系较为密切，经常作为一种催化剂，结构或调节因子而存在，参与了体内营养物质的代谢过程，并影响动物的繁殖和免疫。在配合饲料中添加高锌促生长会导致畜禽体内和粪便中的锌含量显著提高。研究表明，高剂量的锌往往会导致动物中毒，并使动物肠道内增加一定比例抗痕量元素锌的大肠杆菌，这些耐药菌可以从动物转移到人。同时高锌也会导致动物体肠道对锌以及其它营养物质的生物利用度降低。高锌的粪便进入土壤后，长期会影响土壤中的食物链和周围的环境。欧盟2014年规定的限量标准：母猪、仔猪全价饲料中锌含量不得超过150mg/kg，鸡全价饲料中锌含量不得超过140mg/kg。

现有的饲料和水中锌检测方法仍以原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体-原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱分析和原子荧光光谱分析等传统方法为主。但是此类方法需要昂贵的大型仪器，复杂的样品前处理过程，以及专业技术人员操作，无法在短时间内对大量样品进行检测，因此不适合于基层实验室中的推广应用。近年来，研究人员建立了多种快速检测方法，包括电化学检测、荧光测定法和比色检测法等。电化学检测法有着良好的灵敏度和选择性，但是制备和修饰电极过于复杂，不适合与常规实验室推广应用。文献报道的大部分荧光检测法和比色法均易受基质溶液和其它离子的干扰，仅限于在水样中锌离子的检测。综上，目前缺少一种可以用于复杂基质如饲料、畜禽养殖废弃物和污水中锌离子高通量、快速检测的方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种锌离子含量快速检测的试剂盒。

本发明提供的一种锌离子含量快速检测的试剂盒，其包括参数采集试剂、参数采集设备和可读性载体；

所述参数采集试剂包括采集所述可读性载体中涉及的各项参数的试剂；

所述参数采集设备包括采集所述可读性载体中涉及的各项参数的设备；

所述可读性载体上记载了如下测定锌离子含量的步骤：

1)吸光值的检测

标准曲线组：配制至少3种不同浓度的锌离子标准溶液，将所述锌离子标准溶液分别与5-br-paps工作液混合，测定混合后体系在552nm下的吸光值，记为a；

样品组：将待测样品溶液与空白溶液混合，测定混合后体系在552nm下的吸光值，记为a1；

将所述待测样品溶液与所述5-br-paps工作液混合，测定混合后体系在552nm下的吸光值，记为a2；

所述5-br-paps工作液为5-br-paps溶液、柠檬酸钠溶液、去铁敏溶液和水杨醛肟溶液的混合液；

所述空白溶液为碳酸盐缓冲溶液；

2)计算锌离子标准溶液标准曲线的斜率

根据式ⅰ对吸光度值a进行校正，得到校正吸光值，记为ac，

式ⅰ中，表示所述5-br-paps工作液的浓度，单位为μl/ml；vpaps、vzn分别表示步骤1)中加入的所述5-br-paps工作液和所述锌离子标准溶液的体积，单位为μl；βpaps为0.0026；

以所述校正吸光值为纵坐标，以所述锌离子标准溶液的浓度为横坐标，进行线性拟合，得到所述锌离子标准溶液在552nm下的标准曲线的斜率，记为βzn；根据式ⅱ得到βzn-paps：

式ⅱ中，mpaps、mzn、mzn-paps分别表示5-br-paps、锌和zn-paps复合物的相对分子质量，单位为g/m；vpaps和vzn分别为加入的所述5-br-paps工作液和所述锌离子标准溶液的体积，单位为ml；βpaps为0.0026；

3)吸光度值a2与a1的差值记为δa，根据式ⅲ得到所述待测样品溶液中锌离子的浓度czn-sample，

式ⅲ中，βzn-paps为通过所述式ⅱ的测定值，mpaps、mzn、mzn-paps分别表示5-br-paps、锌和zn-paps复合物的相对分子质量，单位为g/m；vpaps和vzn分别为加入的所述5-br-paps工作液和所述锌离子标准溶液的体积，单位为ml，表示所述5-br-paps工作液的浓度，单位为μg/ml；βpaps为0.0026。

本发明中，所述5-br-paps的中文名称为2-(5-溴-2-吡啶偶氮)-5-[n-正丙基-n-(3-磺酸丙基)氨基]苯酚。

上述的试剂盒中，所述待测样品溶液为待测样品的三氯乙酸溶液的提取液；

所述待测样品为饲料、畜禽养殖废弃物、污水和饮用水中的至少一种；

当所述待测样品为固体样本时，具体可为饲料和/或畜禽养殖废弃物，所述待测样品与所述三氯乙酸溶液的质量体积比为1g：(50～200)ml；

当所述待测样品为液体样本时，具体可为污水和/或饮用水，所述待测样品与所述三氯乙酸溶液的体积比为1：0.2～10；

所述吸光值的检测采用酶标板和酶标仪。

本发明中，三氯乙酸的英文简称为tca；

所述畜禽养殖废弃物为本领域公知的常识。

所述待测样品经过稀释之后进行测定，则根据以下公式计算待测样品中锌浓度：

式ⅸ中，ωzn表示待测样品中锌离子的含量；czn-sample表示待测样品上清液中锌离子的浓度，单位为μg/ml，vtca表示tca提取液的体积，单位为ml；m表示待测样品的质量，单位为μg。

上述的试剂盒中，所述5-br-paps工作液中5-br-paps溶液、柠檬酸钠溶液、去铁敏溶液和水杨醛肟溶液的浓度依次可为：0.5～1.0mm、0.85～1.00m、3200ppm和25～30mm；

所述待测样品溶液与所述5-br-paps工作液的体积比可为1：5；

所述碳酸缓冲溶液的浓度可为0.2m；

所述待测样品溶液与空白溶液的体积比可为1：5；

所述锌离子标准溶液的质量体积浓度可为0～8μg/ml，具体可为0、0.1、0.5、1、2、4、6、8μg/ml。

上述的试剂盒中，所述可读性载体为试剂盒说明书；所述测定锌离子含量的步骤的内容印刷在卡片上；

所述可读性载体为计算机可读载体。

本发明还提供了一种测定锌离子含量的方法，包括以下步骤：

1)吸光值的检测：

标准曲线组：配制至少3种不同浓度的锌离子标准溶液，将所述锌离子标准溶液分别与5-br-paps工作液混合，测定混合后体系在552nm下的吸光值，记为a；

样品组：将待测样品溶液与空白溶液混合，测定混合后体系在552nm下的吸光值，记为a1；

将所述待测样品溶液与所述5-br-paps工作液混合，测定混合后体系在552nm下的吸光值，记为a2；

所述5-br-paps工作液为5-br-paps溶液、柠檬酸钠溶液、去铁敏溶液和水杨醛肟溶液的混合液；

所述空白溶液为碳酸缓冲溶液；

2)计算锌离子标准溶液标准曲线的斜率

根据式ⅰ对吸光度值a进行校正，得到校正吸光值，记为ac，

式ⅰ中，表示所述5-br-paps工作液的浓度，单位为μl/ml；vpaps、vznn分别表示步骤1)中加入的所述5-br-paps工作液和所述锌离子标准溶液的体积，单位为μl；βpaps为0.0026；

以所述校正吸光值为纵坐标，以所述锌离子标准溶液的浓度为横坐标，进行线性拟合，得到所述锌离子标准溶液在552nm下的标准曲线的斜率，记为βzn；根据式ⅱ得到βzn-paps，

式ⅱ中，mpaps、mzn、mzn-paps分别表示5-br-paps、锌和zn-paps复合物的相对分子质量，单位为g/m；vpaps和vzn分别为加入的所述5-br-paps工作液和所述锌离子标准溶液的体积，单位为ml；βpaps为0.0026；

3)吸光度值a2与a1的差值记为δa，根据式ⅲ得到所述待测样品溶液中锌离子的浓度czn-sample，

式ⅲ中，βzn-paps为通过所述式ⅱ的测定值，mpaps、mzn、mzn-paps分别表示5-br-paps、锌和zn-paps复合物的相对分子质量，单位为g/m；vpaps和vzn分别为加入的所述5-br-paps工作液和所述锌离子标准溶液的体积，单位为ml；表示所述5-br-paps工作液的浓度，单位为μg/ml；βpaps为0.0026。

本发明所述方法中，所述待测样品中锌离子快速测定计算表被提供，在excel表格中已经输入相应公式；先输入不同浓度的锌标准液的吸光值，会自动生成锌标准曲线图并计算出校正后的βzn和βzn-paps，最后输入待测样品的吸光度值和背景值，即可得到所述待测样品中锌离子的浓度。

上述的方法中，步骤1)中，所述待测样品溶液为待测样品的三氯乙酸溶液的提取液；

所述待测样品为饲料、粪便、污水和饮用水中的至少一种；

当所述待测样品为固体样本时，具体可为饲料和/或畜禽养殖废弃物，所述待测样品与所述三氯乙酸溶液的质量体积比为1g：(50～200)ml；

当所述待测样品为液体样本时，具体可为污水和/或饮用水，所述待测样品与所述三氯乙酸溶液的体积比为1：0.2～10；

所述吸光值的检测采用酶标板和酶标仪。

上述的方法中，所述5-br-paps工作液中5-br-paps溶液、柠檬酸钠溶液、去铁敏溶液和水杨醛肟溶液的浓度依次可为：0.5～1.0mm、0.85～1.00m、3200ppm和25～30mm；

所述待测样品溶液与所述5-br-paps工作液的体积比可为1：5；

所述碳酸缓冲溶液的浓度可为0.2m；

所述待测样品溶液与空白溶液的体积比可为1：5；

所述锌离子标准溶液的质量体积浓度可为0～8μg/ml，具体可为0、0.1、0.5、1、2、4、6、8μg/ml。

本发明进一步提供了参数采集试剂、参数采集设备和可读性载体在制备测定锌离子含量的试剂盒中的应用，其中，所述参数采集试剂包括采集所述可读性载体中涉及的各项参数的试剂；

所述参数采集设备包括采集所述可读性载体中涉及的各项参数的设备；

所述可读性载体上记载了如下测定锌离子含量的步骤：

1)吸光值的检测：

标准曲线组：配制至少3种不同浓度的锌离子标准溶液，将所述锌离子标准溶液分别与5-br-paps工作液混合，测定混合后体系在552nm下的吸光值，记为a；

样品组：将待测样品溶液与空白溶液混合，测定混合后体系在552nm下的吸光值，记为a1；

将所述待测样品溶液与所述5-br-paps工作液混合，测定混合后体系在552nm下的吸光值，记为a2；

所述5-br-paps工作液为5-br-paps溶液、柠檬酸钠溶液、去铁敏溶液和水杨醛肟溶液的混合液；

所述空白溶液为碳酸缓冲溶液；

2)计算锌离子标准溶液标准曲线的斜率

根据式ⅰ对吸光度值a进行校正，得到校正吸光值，记为ac，

式ⅰ中，表示所述5-br-paps工作液的浓度，单位为μl/ml；vpaps、vzu分别表示步骤1)中加入的所述5-br-paps工作液和所述锌离子标准溶液的体积，单位为μl；βpaps为0.0026；

以所述校正吸光值为纵坐标，以所述锌离子标准溶液的浓度为横坐标，进行线性拟合，得到所述锌离子标准溶液在552nm下的标准曲线的斜率，记为βzu；根据式ⅱ得到βzu-paps，

式ⅱ中，mpaps、mzu、mzu-paps分别表示5-br-paps、锌和zu与5-br-paps复合物的相对分子质量，单位为g/m；vpaps和vzu分别为加入的所述5-br-paps工作液和所述锌离子标准溶液的体积，单位为ml；βpaps为0.0026；

3)吸光度值a2与a1的差值记为δa，根据式ⅲ得到所述待测样品溶液中锌离子的浓度czu-sample，

式ⅲ中，βzu-paps为通过所述式ⅱ的测定值，mpaps、mzu、mzu-paps分别表示5-br-paps、锌和zu与5-br-paps复合物的相对分子质量，单位为g/m；vpaps和vzu分别为加入的所述5-br-paps工作液和所述锌离子标准溶液的体积，单位为ml，表示所述5-br-paps工作液的浓度，单位为μg/ml；βpaps为0.0026。

上述的应用中，所述可读性载体上：所述待测样品溶液为待测样品的三氯乙酸溶液的提取液；

所述待测样品为饲料、畜禽养殖废弃物、污水和饮用水中的至少一种；

当所述待测样品为固体样本，具体可为饲料和/或畜禽养殖废弃物，所述待测样品与所述三氯乙酸溶液的质量体积比为1g：(50～200)ml；

当所述待测样品为液体样本时，具体可为污水和/或饮用水，所述待测样品与所述三氯乙酸溶液的体积比为1：0.2～10；

所述吸光值的检测采用酶标板和酶标仪。

上述的应用中，所述5-br-paps工作液中5-br-paps溶液、柠檬酸钠溶液、去铁敏溶液和水杨醛肟溶液的浓度依次可为：0.5～1.0mm、0.85～1.00m、3200ppm和25～30mm；

所述待测样品溶液与所述5-br-paps工作液的体积比可为1：5；

所述碳酸缓冲溶液的浓度可为0.2m；

所述待测样品溶液与空白溶液的体积比可为1：5；

所述锌离子标准溶液的质量体积浓度可为0～8μg/ml，具体可为0、0.1、0.5、1、2、4、6、8μg/ml。

本发明具有以下优点：

1)本发明充分利用了统计学剖分方法，加大了检测的准确性。

2)本发明检测方法无需复杂的样品前处理和贵重仪器。

3)本发明检测方法既可用于简单水样，也适用于复杂基质如动物饲料，基本消除了其他成分对检测的干扰。

4)本发明检测方法成本低，抗干扰能力强，检测限低，既可用酶标仪进行定量检测，也可以用肉眼观察，比较锌标准溶液产生的颜色，对锌离子浓度进行半定量检测。

5)本发明采用采用酶标板作为载体，可一次对大批量样品进行检测。

附图说明

图1校正后的锌检测标准曲线

图2其它重金属离子对本发明试剂盒测定锌的干扰试验

图3本试剂盒测定与传统的原子吸收光谱法测定的对比试验结果

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、

1)参数采集试剂组成：

a液：三氯乙酸溶液，配制方法：三氯乙酸固体溶于纯水中，浓度为1g/100ml(1％,w/v)。

b液：5-br-paps溶液。配制方法：称取适量的5-br-paps、无水碳酸钠、碳酸氢钠、柠檬酸钠、去铁敏固体，溶于纯水中，终浓度分别为5g/100ml(5％，w/v)、2g/100ml(2％,w/v)、2g/100ml(2％,w/v)、10g/100ml(10％,w/v)、3.2g/100ml(3.2％，w/v)

c液：水杨醛肟溶液。配制方法：取水杨醛肟溶于水溶液中，浓度为1.25g/100ml(1.25％，w/v)

d液：5-br-paps工作溶液，将b液与c溶液以4：1(v/v)比例混合，现配现用。

e液：空白5-br-paps工作液，配制方法：将不含5-br-paps的b液与c液以4：1(v/v)比例混合。

f液：锌标准溶液0、0.1、0.5、1、2、4、6、8μg/ml，分别记为f1-f8标准液。

2)样品前处理：

饲料样品(配合饲料、浓缩饲料或预混料)：样品与a液(三氯乙酸溶液)混合，比例为1g：(50～200)ml，振荡3分钟，定量滤纸过滤或10000rpm离心10分钟，取上清液。

3)检测：

标准曲线组：酶标板孔中每孔加入40μl不同浓度的锌标准液(f1-f8液)，随后每孔加入200μl5-br-paps工作液。

样品组：每个样品测定需四个酶标板孔：两个背景孔和两个样品孔。背景孔中加入40μl样品上清液和200μlb液(空白溶液)；样品孔中加入40μl样品上清液和200μla液(5-br-paps工作溶液)，均做两个平行。

所有酶标板孔于室温(25℃)反应30分钟后，置于酶标仪读数，检测波长为552nm。

4)浓度计算：

原理：①计算βzn的值：根据3)中的操作步骤，测定552nm下各浓度锌标准溶液产生的吸光值a，根据下式对吸光值进行校正，获得校正吸光值ac：

其中，为paps在工作液中的浓度，v为各溶液体积。

以校正吸光值ac为纵坐标，以锌标准溶液浓度为横坐标，进行线性拟合，获得标准曲线的斜率，设为βzn。

②然后通过以下公式计算βzn-paps:

③记录样品中背景孔和样品孔的吸光值，分别记录为a1和a2，计算δa＝a2—a1，将

δa值代入如下公式中，即可得到样品溶液中锌离子浓度。

式中，czn-sample为锌离子浓度(μg/ml)；v为各溶液的体积；m为相对分子质量(g/m)，βpaps为paps标准溶液在552nm下测定获得的标准曲线斜率，为0.0026，已预先测定，由本试剂盒提供。

校正的标准曲线如图1所示，标准曲线方程为y＝0.2173x+0.056，其中βzn＝0.2173。

最低检测线(lod)可根据公式计算：

其中s代表空白标准溶液的测定偏差，a代表标准曲线的截距值，k代表标准曲线的斜率。经计算，本方法的最低检测限为0.038μg/ml。

根据以下公式计算样品中锌浓度：

其中，ωzn是样品中锌含量，czn-sample样品上清液中锌浓度，vtca是tca提取液的体积，m是样品质量。

实施例2、添加回收试验

取饮用水、猪配合饲料、鸡配合饲料、宠物饲料，采用原子吸收法测定各样品中锌的含量。随后往各样本中添加高浓度的锌标准溶液，至饲料中添加浓度为0、50、100、200、500mg/kg，血清和水中添加浓度0、0.5、1.0、2.0、5.0μg/ml，每个浓度4个平行。采用本试剂盒进行测定。将测定值除以添加值计算回收率，同时计算4个平行测定的相对标准偏差。结果如表1所示。由表1中结果表明：在添加的浓度范围内，平均回收率在98.69％—123.58％之间，相对标准偏差小于16％。

表1本试剂盒测定动物饲料、宠物饲料和饮用水中锌含量的添加回收试验结果

实施例3、其它重金属离子的干扰试验

在饲料中常量元素，微量元素及可能还有的有害元素对本试剂盒方法造成的偏差分析试验。首先测定4μg/mlzn²⁺标准溶液产生的吸收值，计为ab，然后在4μg/mlzn²⁺标准溶液中分别添加1-1000μg/ml的fe³⁺，fe²⁺,zn²⁺,mg²⁺,mn²⁺，和1-10000μg/ml的ca²⁺和f^-，每种溶液反应产生的吸光值，计为at，以at和ab值按下列公示计算干扰率(i.p.)：

结果如图2所示，产生5％干扰率的离子浓度分别为15、100、100、40、1000和>1000μg/ml的fe²⁺、fe³⁺、cn²⁺、mg²⁺、mn²⁺、ca²⁺和f^-，说明本试剂盒测定锌的特异性和选择性较好。

实施例4、实际样本测定(与原子吸收光谱测定法的比较)

采用本发明试剂盒方法测定采集的猪、鸡配合饲料78个，测定结果与传统的原子吸收光谱法比较并进行线性回归分析。结果如图3，表2所示。结果表明：本发明试剂盒测定结果与原子吸收法测定结果基本一致，相关性大于0.99。说明本发明试剂盒可用于实际样品的检测。

表2原子吸收光谱法与试剂盒检测结果比较