小型快速過氧化氫檢測儀的設計和實現

石鑫 吳再輝 史健松 侯玥

摘?要：目的：采用比色分析的原理實現可以定量檢測過氧化氫含量的便攜式設備。方法：該設備采用單片機為主控模塊，利用單色光源和信號放大系統，構建光電信號采集及數據處理系統。并對設備的性能進行了驗證。結果：該裝置操作簡便、快速、準確，在0.53～8.4mmol/L范圍內線性關系良好，實驗結果顯示其平均變異系數（CV）為2.21～2.78%，回收率分別為97.3%～104.9%。與UV-2550型分光光度計具有良好的相關性，R2=0.998。結論：便攜式過氧化氫檢測儀能夠快速、準確的檢測過氧化氫含量，適合監管部門的現場操作以及市場的推廣。

關鍵詞：過氧化氫;系統設計;便攜

Design and implementation of a portable hydrogen peroxide detector

Shi Xin1?Wu Zaihui2?Shi Jiansong2?Hou Yue?1*

1.School of Life Science and Technology，Changchun University of Science and Technology?JilinChangchun?130022;

2.Changchun Bit Medical Instruments Co.，Ltd.?JilinChangchun?130000

Abstract：Objective To develop a portable device for quantitative determination of hydrogen peroxide content by colorimetric analysis.Methods The device adopts single chip computer as the main control module，and uses monochrome light source and signal amplification system to construct photoelectric signal acquisition and data processing system.The performance of the equipment is verified.Results The device was simple，rapid and accurate.The linear relationship was good in the range of 0.53-8.4 mmol/L.The experimental results showed that the average coefficient of variation （CV） was 2.21-2.78% and the recovery was 97.3%-104.9% respectively.It has good correlation with UV-2550 spectrophotometer，R?2 = 0.998.Conclusion The portable hydrogen peroxide detector can detect the content of hydrogen peroxide quickly and accurately，and it is suitable for the on-site operation of supervision department and the promotion of market.

Key words：Hydrogen peroxide;System design;Portability

過氧化氫（H2O2）作為綠色化學產品，在食品工業、制藥工業、環境、臨床、紡織工業[1-5]等領域具有廣泛的應用。H2O2被一些食品企業用于消毒目的，在大多數國家，禁止將這種物質添加到產食品中。[6]因此，快速，簡單和準確地檢測H2O2的濃度十分重要。目前，許多方法用于檢測H2O2，如熒光測定，[7]分光光度法，[8]滴定法，[9]化學發光[10]和電化學檢測。[11]其中，基于酶的分光光度法分析方法具有成本低、選擇性高、操作簡單、靈敏度高等特點。然而，酶的保質期短、易變性，以及它們對操作環境變化的敏感性，使其應用受到了限制。[12]

因此，本文在傳統分光光度法分析的原理基礎之上，采用次血紅素六肽（DhHP-6）具有過氧化氫酶的催化特性，可催化H2O2分解導致色原顯色為原理，[13]結合近來光電傳感、單片機等技術的發展，研制一種便攜式H2O2檢測儀。其能夠實現現場實時檢測H2O2的功能，具有操作簡單、快速、準確的特點。經與島津UV-2550型紫外-可見分光光度計進行對比，具有良好的相關性，可快速、簡單的評估食品、環境等H2O2含量，能促進基層單位對食品、環境H2O2濃度調查的開展。

1 儀器工作原理及總體結構

1.1 工作原理

該設計的H2O2檢測儀是根據比色分析原理工作的光學分析儀器。其工作原理為將單色光與光電接收器水平置于比色皿兩側，由單色光源發出的光垂直入射內置有色溶液的比色皿中，在比色皿另側的光電接收器使光電信號轉換，再經A/D轉換將模擬信號變成數字信號，

通過數據處理和計算，實現實驗結果的存儲與輸出。H2O2與顯色劑反應，在比色皿內呈現顏色變化，濃度在一定范圍的H2O2與吸光度值之間符合Lambert-Beer定律，依公式可計算出被測物質的濃度，儀器的工作原理如圖1所示。

A=Kbc

其中A為吸光度;K為摩爾吸收系數;b為比色皿厚度;c為吸收物質的濃度。