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1、紫外可见分光光度计及其应用科技论文写作期末作业西北民族大学生命科学与工程学院11级生物技术(1)班符朝方学号:P112114841紫外可见分光光度计及其应用李诗哲西北民族大学生命科学与工程学院兰州 730100 摘要:紫外可见分光光度计对于分析人员来说是最有用的分析工具之一，几乎 每一个分析实验室都离不开紫外可见分光光度计。下面介绍了紫外分光光度计的原 理、结构及其特点，并介绍了它在生物领域的应用及其他方面的应用1引言:紫外可见分光光度计是一类很重要的分析仪器，无论在物理学、化学、 生物学、医学、材料学、环境科学等科学研究领域，还是在化工、医药、环境检 测、冶金等现代生产与管理行业，紫外可见分
2、光光度计都获得了日益广泛的应用。2原理:紫外可见分光光度法【1】紫外可见分光光度法是根据物质分子对波长为200760nm的电磁波的吸 收特性所建立起来的一种定性、定量和结构分析方法。操作简单、准确度高、重现 性好。波长长的光线能量小，波长短的光线能量大。分光光度测量是关于物质分子 对不同波长和特定波长处的辐射吸收程度的测量。物质的吸收光谱本质上就是物质 中的分子和原子吸收了人射光中的某些特定波长的光能量，相应地发生了分子振动 能级跃迁和电子能级跃迁的结果。由于各种物质具有不同的分子、原子和不同的分子空间结构，其吸收光能量的情况也就不会相同，因此，每种物质就有其特有的、 固定的吸收光谱曲线，可根
3、据吸收光谱上的某些特征波长处的吸光度的高低判别或测定该物质的含量，这是分光光度定性 和定量分析的基础。分光光度分析就是根据物质的吸收光谱研究物质的成分、结构 和物质间相互作用的有效手段。【2】2.1有机化合物的紫外可见吸收光谱 有机化合物的电子跃迁与紫外可见吸收光谱有关的电子有三种4，即形成单键的。电子、形成双 键的n电子以及未参与成键的n电子。跃迁类型有：o?o*、n?o *,n?n *、n?n四种。饱合有机化合物的电子跃迁类型为。？。*,n?。*跃迁，吸收峰一般出现在真 空紫外区，吸收峰低于200nm,实际应用价值不大。不饱合机化合物的电子跃迁类 型为n?n *,n?n *跃迁，吸收峰一般
4、大于200nm.2.2有机化合物的吸收带吸收带(absorp tion band):在紫外光谱中，吸收峰在光谱中的波带位置。根据 电子及分子轨道的种类，可将吸收带分为四种类型。(1) R吸收带(2) K吸收带(3) B吸收带(4) E吸收带2.3无机化合物的紫外可见吸收光谱无机化合物的UV-Vis光谱吸收光谱主要有：电荷 迁移跃迁及配位场跃迁。(1)电荷迁移光谱某些分子既是电子给体，又是电子受体，当电子受辐射能激发从给体外层轨道 向受体跃迁时，就会产生较强的吸收，这种光谱称为电荷迁移光谱。如苯酚基取代 物在光作用下的异构反应。（2）配位跃迁光谱在配体存在下过渡金属元素 5 个能量相等的 d 轨
5、道和斓系、婀系 7 个能量相等 的f轨道裂分，吸收辐射后，低能态的d电子或f电子可以跃迁到高能态的d或f 轨道上去。绝大多数过渡金属离子都具有未充满的 d 轨道，按照晶体场理论，当它们在溶液中与水或其他配体生成配合物时，受配体配位场的影响，原来能量相同的d轨道 发生能级分裂，产生d-d电子跃迁。必须在配体的配位场作用下才可能产生，所以 称为配位场跃迁;配体配位场越强，d轨道分裂能越大，吸收波长越短。吸收系 数。max较小（102），很少用于定量分析;多用于研究配合物结构及其键合理论。3 紫外分光光度计的结构、特点、用途、应用范围【3】3.1 紫外可见分光光度计的结构 紫外可见分光光度计主要由辐
6、射源、单色器、试样容器、检测器和显示装置等 部分组成。辐射源:必须具有稳定的、有足够输出功率的、能提供仪器使用波段的连续光 谱，如钨灯、卤钨灯（波长范围3502500纳米），氖灯或氢灯（180460纳米），或 可调谐染料激光光源等。单色器:它由人射、出射狭缝、透镜系统和色散元件（棱镜 或光栅）组成，是用以产生高纯度单色光束的装置。其功能包括将光源产生的复合光分解为单色光和分 出所需的单色光束。试样容器:又称吸收池。供盛放试液进行吸光度测量之用，分为石英池和玻璃 池两种，前者适用于紫外到可见区，后者只适用于可见区。容器的光程一般为 0.5 一 10 厘米。检测器:又称光电转换器。常用的有光电管或
7、光电倍增管，后者较前者更灵 敏，特别适用于检测较弱的辐射。近年来还使用光导摄像管或光电二极管矩阵作检 测器，具有快速扫描的特点。显示装置:这部分装置发展较快。较高级的光度计， 常备有微处理机、荧光屏显示和记录仪等，可将图谱、数据和操作条件都显示出 来。3.2 主要特点:3.2.1 应用广泛在国际上发表的有关分析的论文中，光度法约占 28% 。由于各种各样的无机物 和有机物在紫外一可见区域都有吸收，因此均可借此方法加以测定。在食品行业， 紫外可见分光光度计被广泛应用于食品检测之中，得到越来越多的重视。3.2.2 仪器价格相对低廉且分析成本低紫外可见分光光度计价格相对低廉，分析成本低，在使用过程中
8、仪器几乎没有 什么耗损。食品企业大多属于中小企业，规模不大且利润薄，降低食品检测费用尤 为重要，用紫外可见分光光度计作为主要检测仪器可以大大减轻企业检测成本 紫 外可见分光光度计具有灵敏度高、选择性好、准确度高、使用浓度范围广、分析成 本低、操作简便、快速、应用广泛等特点。3.23 仪器类型:紫外可见分光光度计主要分为单波长单光束直读式分光光度计、单波长双光束 自动记录式分光光度计和双波长双光束分光光度计三种类型。3.2.4 应用范围:紫外可见分光光度计主要应用范围有:定量分析、定性和结构分析、反应动力 学研究、研究溶液平衡等。 定量分析:广泛用于各种物料中微量、超微量和常量的无机和有机物质的
9、测 定。定性和结构分析:紫外吸收光谱还可用于推断空间阻碍效应、氢键的强度、互 变异构、几何异构现象等。反应动力学研究:研究反应物浓度随时间而变化的函数 关系，测定反应速度和反应级数，探讨反应机理。研究溶液平衡:如测定络合物的 组成、稳定常【4】3.2.5操作简便、快速 对一些保质期较短的食品检测要求操作简便、快速，比如鲜牛奶的保质期短 （仅1天时间），对它的检测必须要求简便、快速，用紫外可见分光光度计就可以很 好满足此要求。3.2.6准确度高 对于一般的分光光度法来说，浓度测量的相对误差在1 %-3%范围内，如采用示 差分光光度法测量，则误差往往可减少到千分之几。4紫外分光光度计在生物领域的应
10、用【5】4.1光度测量 在食品生产中为了保证有颜色的饮料（如可乐、果汁及茶饮料）产品的颜色一 致，可以在可见光区用紫外可见分光光度计来测定其吸光度值，使色差符合产品要 求。在发酵业中也可通过测定吸光度值来确定产品的发酵完成程度。对于一些成分 比较单一的产品也可通过测定吸光度值来确定产品合格与否。比如，判定营养增强 剂维生素B1的质量就可以在400 nm下测定其吸光度值，当其值不超过0.020时， 即可确定为合格品。. 2成分的定性分析物质的吸收光谱本质上就是物质中的分子和原子吸收了人射光中的某些特定波 长的光能量，相应发生了分子振动能级跃迁和电子能级跃迁的结果。由于各种物质 具有各自不同的分子
11、?原子和不同的分子空间结构，其吸收光熊量的情况也就不会 相同，因此，每种物质就有其特有的、固定的吸收光谱曲线，可根据吸收光谱上的 某些特性波长处的最大吸收峰(峰值)和波形图来判断某种物质是否存在。在食品生 产中会使用一些食品添加剂，为了确定食品添加剂的质量，可以用紫外可见分光光 度计对其进行光谱扫描。例如，对食品中涉及的一些复合甜味剂、复合防腐剂和复 合鲜味剂等就可以用紫外可见分光光度计进行一个全面扫描以排除违禁添加剂的使 用。另外，此方法还可以在物质结构分析方面作为红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)、质谱(MS)等方法的辅助手段。【6】4.2成分的定量分析 对于食品卫生安全检测中一些含量需
12、要严格控制的成分项目可以用紫外可见分 光光度计来准确检测。食品中常用紫外可见分光光度计测定。4.3 DNA/蛋白分析DNA/蛋白质为生物大分子，所产生的紫外光吸收往往是其分子内的小基团所引 起的，例如嘌呤碱、嘧啶碱、酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和肽键等。嘌呤碱、嘧啶 碱以及由它们参与组成的核昔、核苷酸及核酸对紫外光有强烈的吸收，在吸收波长 260 nm处有最大吸收值。在蛋白质分子中，酪氨酸(TYR)、苯丙氨酸(Phe)、色氨 酸(Trp)残基的苯环含有共扼双键，该共扼双键对紫外光有吸收(其中最大吸收 Tyr在吸收波长274 nm; Phe在吸收波长257 nm; Trp在吸收波长280 nm)，从
13、而 导致蛋白质对紫外光有吸收。肽键对紫外光的最大吸收在吸收波长238 nm。利用 这个特性可以准确、可靠地测定乳制品中蛋白质含量。【7】二、紫外可见分光光度法在共辘亚油酸定量分析中的应用采用UV- 9100 型紫外可见分光光度计，测定了由植物油脂制得的共扼亚油酸共扼亚油酸甲酯、共 扼亚油酸三甘酯在不同浓度时在200nm- 300nm的吸光度，绘制出样品在不同浓度 时的吸光度曲线，找出适宜的浓度范围，用Microcal Software Origin Version 4. 0做回归分析，由线性回归给出样品浓度和吸光度的线性关系，为对实验结果 进行检验和校正，采用惠普8452A二极管阵列分光光度计
14、测定了同一批样品在不 同浓度范围内的吸光度，利用PEAutosystem XL- TurloMass测得样品中共扼亚油酸准确浓度，结合回归系数给出了用紫外可见分光光度计 快速测定样品中共扼亚油酸含量的经验公式。【8】4.4核酸分析工作中的应用 紫外可见分光光度计在氨基酸分析中的应用, 主要是用来对氨基酸的定量检 测。因为氨基酸对紫外光的主要吸收波长为230nm,所以，我们只要采用光度测量 模式，将紫外可见分光光度计仪器的波长GOTO到氨基酸的最大吸收峰230nm 上, 就可测试其吸光度大小, 从而计算出氨基酸的含量。但是, 因为氨基酸分析时,一 般是将它溶解在水中，而水在230 nm附近有很多
15、干扰吸收线，所以，在用紫外可 见分光光度计对氨基酸分析检测时, 要注意防止干扰的问题。此外, 还需注意:只 有少数氨基酸有紫外吸收， 多数氨基酸无紫外吸收或很弱， 测定时要衍生化后再 测。4.5糖类分析测试工作中的应用紫外可见分光光度计在糖的分析中， 主要是作定量检测。因为糖对紫外光的主 要吸收波长为218nm,所以，对糖类进行分析时，只要采用光度测量模式，将紫外 可见分光光度计仪器的波长GOTO到氨基酸的最大吸收峰218 nm上，就可测试其 吸光度大小， 从而计算出糖的含量。5紫外可见分光光度计在其他领域的应用5.1药品分析中的应用 我国和世界上许多国家的药典都明确规定, 许多药品都要求用紫
16、外可见分光光 度计作质量控制。因此, 紫外可见分光光度计已是制药行业和药检行业必备的分析 仪器。且规定，用于药品质控的紫外可见分光光度计，光谱带宽要求在2nm以 下。紫外可见分光光度计在药品检测中的应用已经非常广泛。其中, 使用紫外可见 分光光度计分析最多的药物有: 维生素、抗生素、解热药、去痛药、降血压药、安 定药、镇咳药、滴眼药、磺胺类药、利尿药、某些妇科药、痢疾药、腹泻药、抗肿 瘤药、抗结核药等。5.2石油油品分析 在石油开采、加工过程中， 石油有可能造成污染。在石油工业生产污水中，一 般将排水中石油含量规定为10mg/ L。而在地面水中，最高允许石油含量为0. 1,0. 3mg/ L。一般石油炼油厂中，石油所含的芳烃组成是相对稳定的，所测得标准油品 的吸收峰，都在221,225nm和251,2
