光学检测技术-张静

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1、第六章光学检测技术利用物质所具有的各种光学性质，对物质进行定性、定量及结构分析的技术。包括：旋光检测、荧光检测、分光光度检测、散射光谱检测等。生化领域常用：分光光度检测、旋光检测、荧光检测第一节旋光检测技术利用旋光计测量出旋光物质（光学活性物质）对偏振光旋转角度的方向（左旋或右旋）和大小，从而进行定性与定量分析的技术，称为旋光检测技术。旋光物质对偏振光的旋转方向和角度大小是该物质的固有特性。偏振光旋转的方向和角度称为旋光度。左旋（－），右旋（＋）。物质的旋光度主要取决于物质本身的结构，此外与入射光的波长及温度有关，对溶液而言，还与溶液性质、溶液浓度和溶液厚度有密切关系

2、。旋光法：应用旋光仪测量旋光性物质的旋光度以确定其含量的分析方法。旋光度和比旋光度是旋光性物质的主要物理性质。通过旋光度和比旋光度的测定，可以检查光学活性化合物的纯度，也可以定量分析有关化合物溶液的浓度。光是一种电磁波，即光波的振动方向与其前进方向互相垂直。自然光有无数个与光的前进方向互相垂直的光波振动面。若光线前进的方向指向我们，则与之互相垂直的光波振动平面可表示为如图（a），图中箭头表示光波振动的方向。若使自然光通过尼科尔棱镜，由于振动面与尼科尔棱镜的光轴平行的光波才能通过尼科尔棱镜，所以通过尼科尔棱镜的光，只有一个与光的前进方向互相垂直的光波振动面，如图（b）。

3、这种仅在一个平面上振动的光叫偏振光。自然光与偏振光通常用以下两种方法产生偏振光：尼科尔棱镜或偏振片。尼科尔棱镜一块方解石的菱形六面体末端的表面磨光，使镜角等于68°，将之对角切成两半，把切面磨成光学平面后，再用加拿大树胶粘起来，便成为一个尼科尔棱镜。其中非常光线MP由方解石到加拿大树胶是由光疏介质到光密介质，必将发生折射通过加拿大树胶，由棱镜的另一端面射出，从而产生了平面偏振光。偏振光的产生尼科尔棱镜示意图偏振片利用偏振片也能产生偏振光。它是利用某些双折射晶体（如电气石）的二色性，即可选择性吸收寻常光线，而让非常光线通过的特性，把自然光变成偏振光。分子结构中有不对称碳

4、原子，能把偏振光的偏振面旋转一定角度的物质称为光学活性物质。许多食品成分都具有光学活性，如单糖、低聚糖、淀粉以及大多数的氨基酸和羟酸等。其中能把偏振光的振动平面向右旋转的，称为“具有右旋性”，以（十）号表示；反之．称为“具有左旋性”，以（一）号表示。旋光性、旋光性物质旋光度偏振光通过光学活性物质的溶液时，其振动平面所旋转的角度叫做该物质溶液的旋光度，以α表示。旋光度的大小与光源的波长、温度、旋光性物质的种类、溶液的浓度及液层的厚度有关。对于特定的光学活性物质，在光源波长和温度一定的情况下，其旋光度α与溶液的浓度c和液层的厚度L成正比。即：α＝KcL比旋光度当旋光性物质

5、的浓度为100g/100ml，液层厚度为ldm（分米）时所测得的旋光度称为比旋光度，以表示。由上式可知：＝K×1×1＝K即：＝式中：[α]－－比旋光度，度；t－－温度，λ－－光源波长，nm；α－－旋光度，度；L－－液层厚度或旋光管长度，dm；c－－溶液浓度，g／ml。比旋光度与光的波长及测定温度有关。通常规定用钠光D线（波长589.3nm）在20℃时测定，在此条件下，比旋光度用表示因在一定条件下比旋光度是已知的，L为一定，故测得了旋光度就可计算出旋光质溶液中的浓度c。变旋作用定义具有光学活性的还原糖类（如葡萄糖，果糖，乳糖、麦芽糖等），在溶解之后，其旋光度起初迅速变化

6、，然后渐渐变得较缓慢，最后达到恒定值，这种现象称为变旋作用。这是由于有的糖存在两种异构体，即α型和β型，它们的比旋光度不同。这两种环型结构及中间的开链结构在构成一个平衡体系过程中，即显示出变旋光作用。变旋现象因此，在用旋光法测定蜂蜜，商品葡萄糖等含有还原糖的样品时，样品配成溶液后，宜放置过夜再测定。若需立即测定，可将中性溶液（pH=7）加热至沸，或加几滴氨水后再稀释定容；若溶液已经稀释定容，则可加入碳酸钠干粉至石蕊试纸刚显碱性。在碱性溶液中，变旋光作用迅速，很快达到平衡。但微碱性溶液不宜放置过久，温度也不可太高，以免破坏样品。旋光仪WXG型半荫旋光仪检糖计WZB自动旋

7、光仪WGX型半荫旋光仪结构和原理起偏棱镜一般用尼科尔（Nicol)棱镜，以获得偏振光。旋光管盛装待测液的玻璃管。检偏棱镜仍用尼科尔（Nicol)棱镜，用以检测从旋光管射出的偏振光振动平面与原来相比较的角度（可由刻度盘上的数值读出）。检糖计检糖计专用于糖类的测定。故刻度数值直接表示为蔗糖的百分含量（W/V），其测定原理与旋光计相同。在结构上有以下特点检糖计的基本光学元件自动旋光仪当检测池中放进存有被测溶液的试管后，由于溶液具有旋光性，使平面偏振光旋转了一个角度，零度视场便发生了变化，转动检偏镜一定角度，能再次出现亮度一致的视场。这个转角就是溶液的旋光度