专利名称：一种直链淀粉检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及检测仪器领域，具体涉及一种直链淀粉检测仪。
背景技术：
直链淀粉是由葡萄糖以α -1，4-糖苷键聚合而成的链状化合物，能被淀粉酶水解 为麦芽糖，直链淀粉在淀粉中的含量为10% 30%。能溶于热水而不成糊状，遇碘显蓝色。 直链淀粉是小麦、玉米、大米、高粱、马铃薯等农作物的主要营养成分，它的含量的多少影响 食品食用品质和工艺品质的重要因素，同时也是评定粮食经济价值高低的重要指标之一。大米的直链淀粉含量(Amylose Content, AC)是影响大米蒸煮和加工特性的最重 要因素之一。直链淀粉含量低的大米蒸煮后表现为粘性大、米饭软且有光泽，而直链淀粉含 量高的大米蒸煮时会接收较多的水分而不断膨胀，饭粒干燥、蓬松且色暗。直链淀粉含量对 米线的品质影响很大，用直链淀粉含量18% 24%的籼米加工米线，操作顺利，米线柔韧 光滑，有一定的弹性，色泽好，感官品质较好。直链淀粉含量越高，米线品质越好，但直链淀 粉含量过高时糊化变得困难。直链淀粉含量低于18 %，米线感官品质差，加工时甚至不能出 丝，粘着现象较严重。直链淀粉含量对米制品外观品质有重要的影响，直链淀粉含量低的大 米制成的食品晶莹剔透，色泽亮丽。而直链淀粉含量高的大米制成的食品暗淡无光，感观不 好。小麦直链淀粉含量对于淀粉的结晶、粘度、剪切度等许多特性有重要的影响。直链 淀粉含量较低的小麦品种或面粉在面条软度、粘性、光滑性、口感和综合评分等品质参数上 有较好的表现。直链淀粉含量高的小麦面粉制成的馒头体积小、韧性差，制成的面条易断， 直链淀粉含量适中或偏低的面粉制成的馒头和面条具有较好的韧性和食用品质。玉米直链淀粉是人类主要的直链淀粉来源之一，是工业直链淀粉和以直链淀粉为 原料的深加工产业的主要原料。应用到30多个领域，如纸、包装、石油、环保、光纤、高精度 印刷线路板、电子芯片等行业。直链淀粉检测的方法主要比色法和近红外光谱法两种。比色法是检测直链淀粉含 量的经典法，是大多数国家标准的参照方法，虽然测定结果准确可靠，但检测时间较长。近 红外方法测量虽然速度快，对被测样品无损害，但是需要建立定标模型，需要参照权威认可 的实验室标准值才能够得到准确的数值。用比色法测定直链淀粉含量，国外起步较早，早 在1958年，Williams就提出了用比色法测定稻米直链淀粉含量，目前已经有商业化的仪 器，例如瑞典Foss公司的直链淀粉自动化分析仪FLAstar 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，难以在国内推广使用。而国内还停留在科 研样机的研究水平上，没有商业化的直链淀粉检测装置。近红外光谱法测定直链淀粉，国外 的起步也较早，目前也有商业化的仪器，例如德国Bruke公司的傅里叶近红外光谱仪，瑞典 FOSS公司的稻谷品质近红外光谱仪，这些仪器的近红外光谱模型不能适应我国的多品种谷 物类型要求，目前尚处于算法研究水平上。国内测定直链淀粉的仪器主要是紫外-可见分光度计，其原理为淀粉与碘形成碘_淀粉复合物，并具有特殊的颜色反应。支链淀粉与碘生成棕红色复合物，直链淀粉与碘 生成深蓝色复合物。在淀粉总量不变的条件下，将这两种淀粉分散液按不同比例混合，在一 定波长和酸度的条件下与碘作用，生成由紫红到深蓝一系列颜色，代表其不同直链淀粉与 支链淀粉含量比例，根据朗伯_比尔定律，吸光度与直链淀粉浓度呈线性关系，可用分光光 度法测定。紫外-可见分光度计需要的单色光由卤钨灯(波长范围是320-1100nm)发出的混 合光通过单色器分解而得到的，这样得到的单色光存在纯度和强度之间的矛盾。如果保证 光的强度，单色光不纯，非单色光引起对朗伯-比尔定律的偏离从而引起测量误差。如果保 证光的纯度，光强度不够，光穿透溶液的能力差，致使吸光度变小，由透射比示值误差理论 可知，吸光度如果很小，测量误差就很大。而且紫外-可见分光度计自动化程度低，操作过 程的很多环节需凭借操作人员的分析经验予以实施，不可避免产生人为操作误差。

实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种直链淀粉检测仪，操作方便，体积 小，精度高稳定性好。为了解决以上问题，本实用新型提供了一种直链淀粉检测仪，其特征在于，包括 激光发射器、光电检测单元、进样器、模拟输入模块和控制单元；其中所述进样器中装有预处理后的检测的溶液；所述进样器将所述激光发射器发出的激光转换为光信号，并将所述光信号输送至 所述光电检测单元；所述光检测单元将所述光信号转换为电信号后提供给所述模拟输入模块，由所述 模拟输入模块转换为数字信号后发送给所述控制单元；所述控制单元根据吸光度和检测电压之间的关系式d = Ig-计算得出直链淀粉
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含量；其中A为吸光度，U0为标准电压，U为检测电压。优选的，所述光电检测单元具体为光电检测电路以及安装在所述光电检测电路 上的光电池；光信号通过光电池转化为电流信号传输给光电检测电路。优选的，所述光电检测电路具体为低输入阻抗电流-电压转换电路A1以及二级 放大电路A2 ；所述A1与所述A2之间串联一电阻R ^将电流信号转换为电压信号发送给A2, A2将所述电压信号放大并发送给模拟输入模块。优选的，所述进样器具体为比色皿、蠕动泵、吸入管和吸出管，所述蠕动泵将需要 检测的溶液通过所述吸入管送入所述比色皿中，所述比色皿中的溶液吸收部分激光后并将 剩余激光透射给所述光电检测单元，所述蠕动泵将所述比色皿中的溶液通过所述吸出管吸
出ο优选的，所述激光的波长为600nm 650nm。优选的，所述比色皿的光程为0. 5cm 1. 5cm。本实用新型提供一种直链淀粉检测仪，包括激光发射器、光电检测单元、进样器、 模拟输入模块和控制单元；其中所述进样器中装有预处理后的检测的溶液；所述进样器 将所述激光发射器发出的激光转换为光信号，并将所述光信号输送至所述光电检测单元；所述光检测单元将所述光信号转换为电信号后提供给所述模拟输入模块，由所述模拟输入 模块转换为数字信号后发送给所述控制单元；所述控制单元根据吸光度和检测电压之间的
关系式J = Ig^H十算得出直链淀粉含量；其中A为吸光度，Utl为标准电压，u为检测电压。
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本实用新型提供的直链淀粉检测仪使用激光检测，精度高稳定性好，仪器体积小组成简单。
图1本实用新型提供的直链淀粉检测仪示意图；图2本实用新型提供的直链淀粉检测仪光电检测电路图；图3本实用新型提供的直链淀粉检测流程图；图4本实用新型提供的直链淀粉检测仪软件造作窗口 ；图5本实用新型提供的直链淀粉检测仪软件控制台窗口 ；图6本实用新型提供的直链淀粉检测仪软件标样设定窗口 ；图7本实用新型提供的直链淀粉检测仪软件标样信息显示窗口 ；图8本实用新型提供的直链淀粉检测仪软件待测样品质量设定窗口 ；图9本实用新型提供的直链淀粉检测仪软件待测样品信息显示窗口。
具体实施方式
为了进一步了解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型的优选实施方案进行 描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点而不是对本实 用新型专利要求的限制。本实用新型提供了一种直链淀粉检测仪，包括激光发射器、光电检测单元、进样 器、模拟输入模块、控制单元；其中所述进样器中装有预处理后的检测的溶液；所述进样器将所述激光发射器发出的激光转换为光信号，并将所述光信号输送至 所述光电检测单元；所述光检测单元将所述光信号转换为电信号后提供给所述模拟输入模块，由所述 模拟输入模块转换为数字信号后发送给所述控制单元；所述控制单元根据吸光度和检测电压之间的关系式J = Ig^i计算得出直链淀粉
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含量，其中A为吸光度，U0为标准电压，U为检测电压。本实用新型提供的淀粉检测仪依照的原理是淀粉与碘形成碘_淀粉复合物，会 具有特殊的颜色反应。支链淀粉与碘生成棕红色复合物，直链淀粉与碘生成深蓝色复合物。 在淀粉总量不变的条件下，将这两种淀粉分散液按不同比例混合，在一定波长和酸度的条 件下与碘作用，生成由紫红到深蓝一系列颜色，代表其不同直链淀粉与支链淀粉含量比例， 根据吸光度与直链淀粉浓度成线性关系，测定直链淀粉的含量。按照本实用新型，如图1所示，1为激光发射器、2为比色皿、3为光电检测电路、4 为光电池、5为吸入管、6为吸出管、7为蠕动泵、8为模拟输入模块、9为控制单元。本实用新型提供的激光发射器为本领域人员熟知的激光发射器，发射的激光是能量集中而且颜色单一的光束，不会造成光纯度和光强度之间成反比的现象，稳定了光信号 的质量也稳定了最终检测结果的质量，本实用新型使用的波长为600nm 650nm的激光， 在这一波长范围内的激光能够很好的被给中淀粉溶液所部分吸收，从而测得更加准确的数 据。本实用新型提供的进样器具体为比色皿2、吸入管5、吸出管6、蠕动泵7，检测仪开 始检测样品前，蠕动泵上设置有单片机可以接收启动指令控制蠕动泵启动，由单片机控制 泵的转动速度和进样时间，LED数码管显示进样体积。自带的面板有启/停、正转、反转三 个按键。具有提供智能化控制的外控接口。从其面板的三个按键处引线到7012数字量I/O 口，控制单元通过输出指令可以控制I/O 口来实现智能控制泵的启/停、正转、反转。其中正 转就是将蠕动泵内的溶液通过吸入管进入到比色皿中，而反转则是比色皿中的溶液通过吸 出管流回蠕动泵。本实用新型提供的比色皿光程优选为0. 5cm 1. 5cm，更优选为0. 8cm 1. 2cm0本实用新型提供的光电检测单元具体包括光电检测电路与光电池，其中光电池 优选为硅光电池光电转换效率高，照度特性的线性度好、硅光电池的响应时间为10. 3s 10.6s。光谱响应范围是400nm-1100nm。本实用新型提供的光电检测单元利用了硅光电池 比较适合接收可见光以及具有短路电流随光照强度线性增大的特性，能够更精确的转化光 信号。光电池的短路电流与入射光强度之间在一定范围内呈线性关系，即电流信号与溶液 的吸光度成正比，在光电检测电路中，光电池以电流源的形式接入。由于电流信号非常微 弱，选用两级斩波稳零集成运算放大器ICL7650组成检测电路。第一级放大电路A1是一低 输入阻抗电流-电压转换电路，使得硅蓝光电池工作在电流输出区，具有较好的线性关系， 将弱电流信号转变为与之成正比的电压信号；第二级放大电路A2将电压信号放大，使输出 信号幅度在0 5V之间。配合调节5K，50K的电位器，使得检测电路稳定输出0 5V的电 压。本实用新型提供的模拟输入7012模块为本领域人员熟知的数据处理和数/模转 换模块，可以将电压信号转换成控制单元代码并通过相应的串口输出给控制单元，使数据 完整确切的转换。本实用新型提供的控制单元优选为计算机，因其具有强大的数据处理和 管理控制功能，可以即时控制检测的各个步骤，并且将直链淀粉检测仪的各个部件统一操
作、管理减少了检测步骤，省时省力，最终通过J = 1S^i计算出吸光度。本实用新型提供的直链淀粉仪使用时，首先制备直链淀粉标准溶液、支链淀粉标 准溶液、待测样品溶液。按照本实用新型各个溶液的制备方法为首先标定lmol/L的氢氧化钠溶液和lmol/L的醋酸溶液放置在容量瓶中。然后称 重量为1 10的碘和碘化钾固体，用蒸馏水溶解并稀析至IOOmL,作为碘储备液。取IOmL 碘储备液稀至IOOmL,作为碘试剂。然后标定0. 09mol/L的NaOH溶液。再制备直链淀粉标准溶液，称取重量0. IOOOg纯度为100%的直链淀粉，放入 IOOmL容量瓶中，加入ImL无水乙醇湿润样品，再加入9mL lmol/L的氢氧化钠溶液于沸水浴 中分散lOmin，迅速冷却后，用水定容100mL。制备直链淀粉标准溶液，称取重量0. IOOOg纯度为100 %的支链淀粉，放入IOOmL容量瓶中，加入ImL无水乙醇湿润样品，再加入9mLlmol/L的氢氧化钠溶液于沸水浴中加热 lOmin，迅速冷却后，用水定容lOOmL。最后制备待测样品溶液，将待测样品用80目筛子过筛后，称取待测样品0. IOOOg, 放入IOOmL容量瓶中，加入ImL无水乙醇湿润样品，再加入9mL lmol/L的氢氧化钠溶液于 沸水浴中分散lOmin，迅速冷却后，用水定容100mL。各个溶液制备完成后，为了能够达到检测的目的，首先要对检测仪进行基线校准， 校准时要配制空白检测溶液并显色，进过直链淀粉检测仪的空白试验检测得到基线，然后 将直链淀粉标准溶液和支链淀粉标准溶液按照配比混合得到6个不同配比的标准检测溶 液并显色，将这6个不同的标准检测溶液在直链淀粉检测仪中进行检测，得到数据并绘制6 条标准工作曲线。然后再将待测品溶液显色，将其在直链淀粉检测仪中进行检测，得到的数 据通过计算机处理与标准工作曲线进行对比得到待测品的直链淀粉含量结果。按照本实用 新型所谓显色即将配置好的溶液与醋酸溶液、碘试剂混合并保持lOmin，溶液显出具有特征 的红棕到蓝紫的之间的一系列颜色的过程。空白检测溶液配制及显色的过程具体为空白检测溶液的制备及预处理依取 5mL0. 9mol/L的氢氧化钠溶液至一个IOOmL的容量瓶中，依次取50mL蒸馏水、ImL lmol/L 的醋酸溶液、ImL碘试剂，用蒸馏水定容至IOOmL后显色lOmin。标准检测溶液的配制及显色过程为取6个IOOmL容量瓶，分别加入lmg/mL马铃 薯直链淀粉标准溶液0、0. 25,0. 50、1. 00、1. 50,2. 00mL，再依次加入支链淀粉标准溶液5、 4. 75,4. 50,4. 00,3. 50,3. 00mL，总量为 5mL。另取 1 个 IOOmL 的容量瓶，加入 0. 09mol/L 氢 氧化钠溶液5mL作空白。然后于各瓶中依次加入约50mL水、ImL lmol/L的乙酸及ImL碘试 剂。用水定容后显色lOmin。待测品溶液的显色处理为称取0. IOOOg粗淀粉的样品于IOOmL容量瓶中，加ImL 无水乙醇，充分湿润样品，再加入9mL lmol/L氢氧化钠溶液于沸水浴中分散lOmin，迅速 冷却，用水定容；取20mL分散液于50mL具备刻度试管中，加入7 IOmL石油链，间歇摇动 lOmin，静止15min，分层后用连接在水泵上的吸管抽吸，吸去上部石油醚层，重复以上操作 2 3次；取待测样品溶液5mL，放入IOOmL的容量瓶中。依次加入50mL蒸馏水、ImL Imol/ L的醋酸、ImL碘试剂。用蒸馏水定容至IOOmL后显色lOmin。按照本实用新型检测过程分为3个阶段，第一阶段为基线校准，即空白检测，将显 色好的空白检测溶液加入蠕动泵中，在图4所示的窗口中的串口选择选项中选择串口 1，控 制台中选择基线校准，然后点击确定，计算机发出启动命令通过串口 1传输给模拟输入模 块，经过其分析数据后，将启动命令传输给蠕动泵上的单片机，单片机判断启动命令的来源 开始启动蠕动泵，将空白检测溶液通过吸入管注入比色皿中，打开激光发射器，调整其发射 激光的波长在600nm 650nm之间，激光穿过比色皿射在硅光电池上，开始一系列的信号转 换，最后得到一个电压信号Utl由光电检测电路传输给模拟输入模块，由其对电压信号进行 数/模转换再通过串口 1传输回计算机，这是计算机中的数据处理单元对改电压信号的数 据进行分析，并在图4左侧窗口中校准基线，并保存数据。第二阶段为标准工作曲线的绘制，在图4窗口的控制台中选择标样检测，然后在 标样编号对话框中填写标准检测溶液编号，在直链淀粉含量对话框中填写标准检测溶液 中的直链淀粉的含量如图6所示，然后点击确定，计算机控制检测启动并开始按照第一阶段步骤检测6组标准检测溶液，得到电压U11 U16，然后根据检测电压和吸光度的关系式 ^ 二 Ig 计算出6组标准检测溶液的吸光度A1 A6，又根据已知的直链淀粉含量可以在图
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4窗口左侧得到标准工作曲线。其中χ轴为吸光度，y轴为直链淀粉含量。得到标准工作曲 线后保存结果，计算机会自动储存结果。如果标准工作曲线结果不满意或者由于操作问题 导致了误差，可以通过控制台中的删除标样选项来删除测定结果，要说明的是，没测试一组 标准检测溶液都要观察结果是否有问题，如果结果有问题及时删除并重复检测。按照本实 用新型，标准检测溶液的检测结果如图7所示。第三阶段为待测样品的检测，在图4窗口的控制台中选择样品检测，然后在弹出 样品编号对话框中填写编号，在样品质量对话框中填写待测样品质量如图8所示，然后点 击确定，计算机控制检测启动并开始按照第一阶段步骤检测待测样品溶液，得到电压u，并
根据检测电压和吸光度的关系式^ =得到待测样品的吸光度A，根据其在标准工作曲
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线中的位置可以得出待测样品中的直链淀粉的含量，结果如图9所示。本实用新型提供一种直链淀粉检测仪，其特征在于，包括激光发射器、光电检测 单元、进样器、模拟输入模块和控制单元；其中所述进样器中装有预处理后的检测的溶 液；所述进样器将所述激光发射器发出的激光转换为光信号，并将所述光信号输送至所述 光电检测单元；所述光检测单元将所述光信号转换为电信号后提供给所述模拟输入模块， 由所述模拟输入模块转换为数字信号后发送给所述控制单元；所述控制单元根据吸光度和
-— ‘u -
检测电压之间的关系式J = ^gj计算得出直链淀粉含量；其中A为吸光度，Utl为标准电压，
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u为检测电压。本实用新型提供的直链淀粉检测仪使用激光检测，精度高稳定性好，仪器体 积小组成简单。以上对本实用新型提供的一种直链淀粉检测仪进行了详细的介绍，本文中应用了 具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理 解本实用新型的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不 脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修 饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
权利要求一种直链淀粉检测仪，其特征在于，包括激光发射器、光电检测单元、进样器、模拟输入模块和控制单元；其中所述进样器中装有预处理后的检测的溶液；所述进样器将所述激光发射器发出的激光转换为光信号，并将所述光信号输送至所述光电检测单元；所述光检测单元将所述光信号转换为电信号后提供给所述模拟输入模块，由所述模拟输入模块转换为数字信号后发送给所述控制单元；所述控制单元根据吸光度和检测电压之间的关系式计算得出直链淀粉含量；其中A为吸光度，u0为标准电压，u为检测电压。FSA00000068569000011.tif
2.根据权利要求1所述的直链淀粉检测仪，其特征在于，所述光电检测单元具体为光 电检测电路以及安装在所述光电检测电路上的光电池；光信号通过光电池转化为电流信号 传输给光电检测电路。
3.根据权利要求2所述的直链淀粉检测仪，其特征在于，所述光电检测电路具体为低 输入阻抗电流-电压转换电路A1以及二级放大电路A2 ；所述A1与所述^之间串联一电阻R ； A1将电流信号转换为电压信号发送给A2, A2将所述电压信号放大并发送给模拟输入模块。
4.根据权利要求1所述的直链淀粉检测仪，其特征在于，所述进样器具体为比色皿、 蠕动泵、吸入管和吸出管，所述蠕动泵将需要检测的溶液通过所述吸入管送入所述比色皿 中，所述比色皿中的溶液吸收部分激光后并将剩余激光透射给所述光电检测单元，所述蠕 动泵将所述比色皿中的溶液通过所述吸出管吸出。
5.根据权利要求4所述的直链淀粉检测仪，其特征在于，所述激光的波长为600nm 650nmo
6.根据权利要求5所述的直链淀粉检测仪，其特征在于，所述比色皿的光程为0.5cm 1. 5cm0专利摘要本实用新型提供一种直链淀粉检测仪，包括激光发射器、光电检测单元、进样器、模拟输入模块和控制单元；其中所述进样器中装有预处理后的检测的溶液；所述进样器将所述激光发射器发出的激光转换为光信号，并将所述光信号输送至所述光电检测单元；所述光检测单元将所述光信号转换为电信号后提供给所述模拟输入模块，由所述模拟输入模块转换为数字信号后发送给所述控制单元；所述控制单元根据吸光度和检测电压之间的关系式，计算得出直链淀粉含量。本实用新型提供的直链淀粉检测仪使用激光检测，精度高稳定性好，仪器体积小组成简单。
文档编号G01N21/31GK201628681SQ201020145969
公开日2010年11月10日 申请日期2010年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者王一鸣 申请人:王一鸣