賽默飛分光光度計BioMate 160光譜測定詳解

一、儀器概述

賽默飛分光光度計BioMate 160是一款集精密光學(xué)系統(tǒng)與智能數(shù)據(jù)處理功能于一體的高性能分析儀器，廣泛用于科研實驗室和質(zhì)量控制部門。其核心功能之一就是光譜測定，即在一定波長范圍內(nèi)記錄樣品對光的吸收或透射情況，從而反映其分子結(jié)構(gòu)、濃度特征及反應(yīng)動態(tài)。

光譜測定不僅是基礎(chǔ)物理化學(xué)實驗的重要環(huán)節(jié)，也在生命科學(xué)、藥學(xué)、環(huán)境檢測、食品安全等領(lǐng)域具有不可替代的地位。BioMate 160憑借其寬波長范圍、高靈敏度檢測器與先進(jìn)的軟件算法，能夠提供準(zhǔn)確、快速的光譜掃描和分析。

二、光譜測定的原理

光譜測定的基礎(chǔ)是物質(zhì)分子對不同波長光的吸收特性。當(dāng)單色光通過樣品溶液時，部分光被吸收，其余光被透射。透射光的強(qiáng)度與樣品濃度、光程及分子吸收能力相關(guān)。

其核心公式為比爾-朗伯定律：

$$A=?\log T=\epsilon ?c?l$$

其中：

• A：吸光度（Absorbance）

• T：透射比（Transmittance）

• ε：摩爾吸光系數(shù)

• c：濃度

• l：光程

通過對不同波長下的吸收強(qiáng)度進(jìn)行連續(xù)測定，即可得到完整的光譜曲線。峰值位置反映了分子的電子躍遷能級，峰強(qiáng)度與濃度相關(guān)，譜帶形狀則提供了分子結(jié)構(gòu)或環(huán)境信息。

三、BioMate 160光學(xué)配置與優(yōu)勢

1. 寬波長范圍

• 190–1100 nm，覆蓋紫外、可見及近紅外區(qū)域。

• 適用于核酸、蛋白等生物分子以及有機(jī)無機(jī)物的光譜分析。

2. 雙光源系統(tǒng)

• 氘燈用于紫外區(qū)（190–350 nm）。

• 鎢鹵素?zé)粲糜诳梢?近紅外區(qū)（350–1100 nm）。

• 自動切換，保證光強(qiáng)穩(wěn)定與壽命延長。

3. 單色器設(shè)計

• 采用高精度凹面光柵，具有高分辨率與低雜散光特性。

• 波長精度可達(dá)±0.3 nm，重復(fù)性≤0.1 nm。

4. 檢測器

• 高靈敏度硅光二極管，響應(yīng)速度快，噪聲低。

• 線性范圍寬，適合高濃度和低濃度樣品。

5. 掃描能力

• 支持快速光譜掃描與高精度慢速掃描。

• 最小步進(jìn)可達(dá)0.1 nm，滿足細(xì)致光譜解析需求。

四、光譜測定的方法與模式

1. 波長掃描

• 在設(shè)定波長范圍內(nèi)（如200–800 nm），以固定步長逐點掃描。

• 輸出完整光譜曲線，展示峰值、肩峰及吸收谷。

• 常用于樣品定性分析，如物質(zhì)鑒別或純度檢查。

2. 多波長測定

• 選定幾個關(guān)鍵波長，同時記錄吸光度。

• 用于多成分樣品的定量分析。

• 軟件可解算出各組分的濃度。

3. 定點光譜測定

• 在固定波長下長期監(jiān)測吸光度隨時間的變化。

• 應(yīng)用于動力學(xué)實驗和反應(yīng)速率研究。

4. 全波段光譜掃描

• 掃描整個190–1100 nm波段。

• 獲取樣品的整體光譜特征，適合未知物初步分析。

五、操作步驟

1. 樣品準(zhǔn)備

• 樣品需澄清透明，無氣泡和懸浮物。

• 紫外區(qū)需用石英比色皿，可見區(qū)可用玻璃或塑料比色皿。

• 光程通常為10 mm，若信號過強(qiáng)可稀釋樣品。

2. 儀器預(yù)處理

• 打開電源預(yù)熱，確保光源穩(wěn)定。

• 進(jìn)行波長校準(zhǔn)和基線校正。

3. 實驗設(shè)置

• 在菜單中選擇光譜掃描模式。

• 輸入起始波長、終止波長、步進(jìn)值和掃描速度。

• 放入空白比色皿做基線校正。

4. 樣品測定

• 將比色皿放入樣品架，保持清潔和正確方向。

• 儀器開始自動掃描并繪制光譜曲線。

5. 結(jié)果分析

• 讀取吸收峰位置、峰高和半峰寬。

• 與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫比對，或用于定量計算。

六、應(yīng)用案例

1. 核酸與蛋白光譜測定

• DNA/RNA在260 nm有強(qiáng)吸收峰，蛋白在280 nm有峰值。

• 通過A260/A280比值可判斷核酸純度。

• 應(yīng)用于分子生物學(xué)實驗前的質(zhì)量檢測。

2. 無機(jī)離子分析

• 金屬離子與顯色劑形成絡(luò)合物，在特定波長處吸收。

• 如Fe3?與鄰菲羅啉在510 nm處有特征吸收。

3. 有機(jī)化合物鑒別

• 芳香族化合物在200–300 nm區(qū)有特征吸收峰。

• 可用于藥物分子或色素的定性鑒別。

4. 環(huán)境監(jiān)測

• 水體中硝酸鹽在220 nm與275 nm處有特征吸收。

• 光譜測定可快速評估水質(zhì)污染水平。

5. 食品檢測

• 維生素、色素與防腐劑均有特征光譜。

• 通過光譜掃描可定量檢測食品添加劑含量。

七、數(shù)據(jù)處理與報告

1. 光譜數(shù)據(jù)平滑

• 軟件提供多種平滑算法，減少噪聲干擾。

2. 基線校正

• 自動扣除溶劑背景，保證結(jié)果準(zhǔn)確。

3. 峰值解析

• 自動標(biāo)記峰位，輸出峰值波長和強(qiáng)度。

4. 多組數(shù)據(jù)對比

• 支持疊加光譜，便于比較不同樣品或處理條件的差異。

5. 實驗報告生成

• 可直接輸出曲線圖與數(shù)值表格。

• 支持導(dǎo)出Excel、PDF等格式，便于歸檔與分享。

八、實驗注意事項

1. 比色皿選擇

• 紫外區(qū)必須使用石英比色皿。

• 使用時避免手指接觸光學(xué)面，保持干凈無劃痕。

2. 樣品濃度

• 吸光度應(yīng)保持在0.1–1.0范圍，過高需稀釋。

• 稀釋倍數(shù)需記錄，以便換算實際濃度。

3. 儀器維護(hù)

• 定期更換光源燈管。

• 保持光學(xué)腔室干燥清潔，防止灰塵干擾。

4. 環(huán)境條件

• 避免強(qiáng)光直射和高濕環(huán)境。

• 建議在恒溫條件下操作，減少熱漂移。

九、擴(kuò)展功能與未來發(fā)展

• 動力學(xué)監(jiān)控：結(jié)合溫控附件，實時監(jiān)測反應(yīng)速率。

• 自動進(jìn)樣系統(tǒng)：提升大批量樣品光譜檢測效率。

• 數(shù)據(jù)庫比對：與標(biāo)準(zhǔn)光譜庫聯(lián)用，實現(xiàn)物質(zhì)快速鑒別。

• 與多組學(xué)結(jié)合：光譜數(shù)據(jù)可作為蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)的輔助信息。

• 人工智能分析：未來可利用AI算法進(jìn)行光譜自動解析，提高數(shù)據(jù)解讀效率。

十、總結(jié)

賽默飛分光光度計BioMate 160在光譜測定方面具備高精度、寬波段、功能豐富、操作簡便的優(yōu)勢。無論是核酸蛋白的純度檢測，還是化學(xué)物質(zhì)的定性定量分析，抑或環(huán)境與食品樣品的質(zhì)量監(jiān)控，均能提供快速可靠的數(shù)據(jù)。

憑借靈活的測定模式、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力與穩(wěn)定的光學(xué)系統(tǒng)，BioMate 160已成為科研與工業(yè)實驗室進(jìn)行光譜測定的重要工具，為實驗人員提供了高效而精準(zhǔn)的解決方案。