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赛默飞分光光度计BioMate测定流程

赛默飞(Thermo Fisher Scientific)推出的 BioMate 系列分光光度计 以其精确的光学系统、宽波长覆盖范围和智能化操作界面,被广泛应用于化学分析、生物样品测定、药物检测以及环境监测等实验中。

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一、前言

分光光度法是一种利用物质对特定波长光的吸收特性来进行定量或定性分析的经典光谱分析方法。
赛默飞Thermo Fisher Scientific)推出的 BioMate 系列分光光度计 以其精确的光学系统、宽波长覆盖范围和智能化操作界面,被广泛应用于化学分析、生物样品测定、药物检测以及环境监测等实验中。

在光谱分析中,科学合理的测定流程是确保结果准确性和重现性的关键。本文将详细介绍 BioMate 分光光度计的标准测定流程,包括前期准备、参数设置、测量操作、数据处理与质量控制,为实验人员提供规范化操作指导。


二、测定前准备

1. 实验环境要求

为保证测量结果的稳定性,实验环境应满足以下条件:

  • 温度:保持在 20–25℃,避免温差过大引起仪器漂移;

  • 湿度:控制在 40%–70% 范围内,防止光学元件受潮;

  • 照明:避免阳光直射或强光干扰;

  • 电源:220V ±10%,接地良好,电压稳定。

实验台应平整稳固,仪器底部需保持通风,以利于散热。

2. 仪器检查

在开机前,应完成以下检查步骤:

  • 检查电源线与数据线是否连接牢固;

  • 确认样品舱内无异物、无液体残留;

  • 确认比色皿槽干净透明,无灰尘或划痕;

  • 检查光源状态是否正常,如氘灯与钨灯均处于待机状态。

3. 比色皿准备

根据测定波段选择合适比色皿:

  • 紫外区(190–350 nm)使用石英比色皿;

  • 可见区(350–900 nm)使用光学玻璃或塑料比色皿。

比色皿在使用前应用蒸馏水或乙醇冲洗并擦干,外壁不得留有指纹或水滴。


三、仪器开机与初始化

1. 开机步骤

  1. 打开电源开关,仪器进入自检模式;

  2. 系统自动检测光源、波长驱动、电路及光电检测系统;

  3. 自检完成后屏幕显示主界面,状态栏提示“Ready”;

  4. 光源自动点亮并进入预热状态(约15–20分钟)。

2. 光源预热与切换

BioMate 采用双光源系统:

  • 氘灯:提供紫外光源;

  • 钨卤素灯:提供可见光源。

系统会根据测定波长自动切换光源。若需手动控制,可在“System Setup–Lamp Control”中选择开启或关闭。

3. 基线校准

基线校准用于消除光源能量差与光路误差。
操作步骤:

  1. 确保比色皿槽中为空;

  2. 在主界面选择“Baseline Correction”;

  3. 仪器自动扫描全波段并校正基线;

  4. 校准完成后系统显示“Baseline OK”。


四、测定模式选择

BioMate 提供多种测定模式,以适应不同实验需求。

模式名称功能说明
固定波长测定测量单一波长下的吸光度或透过率
波长扫描扫描指定范围的光谱曲线
定量分析建立标准曲线并计算样品浓度
时间扫描记录吸光度随时间变化,用于动力学研究
多波长测定在多波长下同时测量吸光度值

用户可根据实验目的在主界面直接点击相应图标进入。


五、固定波长测定流程

1. 设置测定参数

  1. 选择“Fixed Wavelength”模式;

  2. 输入测定波长(例如 280 nm);

  3. 设置测量单位(吸光度 A 或透过率 %T);

  4. 根据需要选择是否计算浓度(输入标准方程)。

2. 空白校正

将空白液体加入比色皿放入样品槽中,点击“Blank”,仪器自动校准零点,使吸光度为 0 或透过率为 100%。

3. 样品测定

  • 取出空白液比色皿,换入样品;

  • 点击“Measure”,系统立即显示吸光度值;

  • 若为多样品测量,可使用批量测定功能,自动编号并保存结果。

4. 数据保存

测定完成后,可点击“Save”将结果存储在内部存储器或外部 USB 设备中。


六、波长扫描测定流程

1. 参数设置

  1. 选择“Scan Mode”;

  2. 输入起始波长与终止波长(如 200–800 nm);

  3. 设定扫描步长(0.5–2 nm);

  4. 选择扫描速度(Slow/Medium/Fast);

  5. 可启用光谱平滑与基线修正功能。

2. 空白扫描

将空白比色皿置入样品槽,点击“Blank Scan”。系统记录空白光谱用于后续扣除背景信号。

3. 样品扫描

将样品比色皿放入样品槽,点击“Start Scan”。仪器自动扫描指定波段并绘制吸收光谱曲线。

4. 光谱分析

扫描结束后,系统自动识别主要吸收峰与谷值。用户可通过触控选择峰位,读取对应波长与吸光度数值。
光谱图可进行缩放、平滑和导出操作。


七、定量分析测定流程

1. 建立标准曲线

  1. 进入“Quantitative Mode”;

  2. 设定波长,如 350 nm;

  3. 依次测定不同浓度的标准溶液;

  4. 系统自动绘制浓度–吸光度曲线;

  5. 计算线性回归方程 A=kC+bA = kC + bA=kC+b 和相关系数 R2R^2R2

2. 测定未知样品

将未知样比色皿放入样品槽中测定吸光度,仪器自动计算浓度值并显示结果。
若启用了批量模式,可连续测量多组样品并输出平均值。

3. 校正与验证

在标准曲线建立后,可使用中间浓度样品验证线性范围是否有效。若误差大于 ±2%,应重新制备标准溶液。


八、时间扫描与动力学实验

1. 参数设定

  1. 进入“Time Scan”模式;

  2. 设定固定波长(如 340 nm);

  3. 输入采样间隔(如 2 秒)与总测定时间(如 300 秒)。

2. 测量与显示

点击“Start”,仪器实时记录吸光度随时间变化的曲线。
实验完成后,可通过线性拟合计算反应速率或动力学常数。

3. 数据输出

时间扫描结果可导出为 CSV 文件,用于后续的图表分析或数学建模。


九、数据处理与结果分析

1. 数据统计

系统自动计算:

  • 平均值、标准偏差(SD);

  • 相对标准偏差(RSD%);

  • 样品间比较与误差报告。

2. 图表生成

用户可在数据界面生成光谱图、定量曲线或时间曲线。
所有图形均可输出为 PDF、PNG 或 BMP 格式。

3. 报告生成

BioMate 内置报告模板,包含:

  • 实验参数;

  • 样品编号;

  • 吸光度与浓度数据;

  • 图谱与统计结果。

报告可直接打印或导出保存。


十、误差来源与控制

1. 光学误差

  • 光源衰减导致光强不足;

  • 波长校准偏差;

  • 比色皿污染或放置角度不一致。

控制措施:定期校准波长与吸光度,保持光学部件清洁。

2. 样品误差

  • 溶液混浊、含气泡或颗粒;

  • 样品浓度过高超出线性范围;

  • 稀释比例错误。

应确保样品澄清均匀,并通过预实验确定适当浓度。

3. 操作误差

  • 未进行空白校正;

  • 多次加样导致体积偏差;

  • 记录时间不统一。

应严格遵守操作顺序,保持实验条件一致。


十一、质量控制与仪器维护

1. 每日检测

  • 检查光源能量与基线漂移;

  • 扫描标准样品(如重铬酸钾)验证吸光度精度;

  • 记录仪器运行状态。

2. 周期性维护

周期项目内容
每周清洁样品舱使用无尘布与乙醇擦拭光学窗
每月波长校验使用氧化钬滤光片进行检测
每季度光源检测检查灯源能量输出与寿命
每年全面校准由专业人员进行仪器校正

3. 光源更换与调试

当系统提示“光源能量不足”时,应更换氘灯或钨灯。更换后需重新进行基线与波长校准。


十二、安全与注意事项

  1. 测定过程中应避免液体溅入样品舱;

  2. 光源工作时严禁打开光学舱盖,以防紫外灼伤;

  3. 操作完毕后先关闭光源再关闭电源,防止热冲击;

  4. 长时间不使用仪器时,应拔掉电源插头并加盖防尘罩;

  5. 比色皿使用完后应立即清洗干燥,防止污染或腐蚀。


十三、典型应用案例

1. 蛋白质测定

  • 波长:280 nm;

  • 空白液:缓冲液;

  • 浓度范围:0.1–1.0 mg/mL;

  • 应用:通过吸光度测定蛋白质含量,评估纯度。

2. 核酸浓度测定

  • 波长:260 nm;

  • 计算公式:浓度 (µg/mL) = 吸光度 × 50;

  • 纯度评估:A260/A280 比值应在 1.8–2.0 之间。

3. 化学比色分析

  • 比色反应:显色剂与金属离子形成络合物;

  • 波长选择:反应产物最大吸收峰处;

  • 应用:水质检测、药物分析等。


十四、数据存档与追踪

1. 数据命名规范

文件命名建议采用:
实验日期_样品编号_测定模式
如:2025-10-29_S03_Scan.csv

2. 数据备份

  • 每次实验结束后应导出数据至外部存储设备;

  • 建立实验数据库,按项目与日期分类存档;

  • 对关键数据进行双重备份(本地与云端)。

3. 审计追踪

BioMate 支持操作日志记录,包括:

  • 操作者姓名与登录时间;

  • 测定参数修改记录;

  • 数据导出与报告打印记录。

这些记录可用于 GLP 或 ISO 实验室的审计追溯。