一种快速液体氧气指示剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种快速液体氧气指示剂及其制备方法和应用，所述氧气指示剂的组成包括：活性黑5，肺炎克雷伯氏菌株KL1，液体培养基和蒸馏水。制备方法包括：将恒温静置培养24～48h的肺炎克雷伯氏菌株KL1接入到含有活性黑5的经过灭菌的液体培养基中，混匀，密封条件下于30～40℃恒温静置培养24～48h，得到液体氧气指示剂。用气体采集注射器采集待测气体，然后注射到液体氧气指示剂中，上下颠倒震荡3～10秒，即可显色，然后与标准氧浓度比色卡进行比色，定量氧浓度。本发明专利技术可用于食品密封保藏环境中氧气检测，医疗无氧环境、厌氧菌培养环境及其他无氧操作环境中检测氧气是否存在及确定氧浓度。

【技术实现步骤摘要】
一种快速液体氧气指示剂及其制备方法和应用
本专利技术属于含氧量测定领域，特别涉及一种快速液体氧气指示剂及其制备方法和应用。
技术介绍
氧气对于许多化学和生物都是必不可少的，也是导致大部分食物变质的原因，因此需要在包装食品中去除。对于氧气的去除可以通过向食品包装内添加氮气、二氧化碳等气体，或者通过氧气清除剂清除。然而，随着时间的推移而增加，由于封装材料的密封性不持久，或者运输、储存过程中包装被损坏，结果导致食物被氧气污染而变质。此外，氧气也是重要的，在广泛的工业，包括但不限于食品包装，钢铁生产，污水处理，石油加工以及玻璃、纸张、啤酒的生产过程。因此，氧的测量在这些领域中是一个重要特征。目前已经建立的检测氧的方法，包括克拉克电极和气相色谱法。然而，这些检测系统通常是价格昂贵的，无论是初始资本支出还是运行的成本。而视觉上的氧气指示剂是廉价的，能使消费者可以通过肉眼检测氧气的存在。一些比色型氧气指示剂已经成功实现商业化，例如三菱气体化学公司生产的AgelessEye产品。近年来，还有许多通过紫外线激活的比色型氧气指示剂被报道。它们大多数的原理都是利用还原性物质与氧气结合发生可逆的氧化还原应，并且伴随着颜色的变化，通过这种方式来指示氧气的存在与否。但是存在颜色变化不明显，不能适应湿度较大的环境，在光作用下不稳定，易失去效用等缺点，此外大部分氧气指示剂不能循环使用，造成资源浪费等环保问题。AndrewMills和KatherineLawrie研制出新型的氧气指示剂Pt-TiO2/MB/glycerol/SPS，用铂来控制反应时间，通过提高铂的负载量，可以延缓恢复时间，当铂的负载量为1.52％时，恢复时间长达12小时。这种氧气指示剂能指示出食品在冷藏的情况下开封了多久。实验表明，此种指示剂可以重复使用，在使用至第5次时，没有明显功能减退。但是这种技术使用的材料成本昂贵，市场售价高。此外，目前国内在氧气指示剂方面的产品很少，且大多具有不可重复使用、成本昂贵、操作复杂、检测不灵敏、无法定量等缺点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种快速液体氧气指示剂及其制备方法和应用，该液体氧气指示剂可快速指示氧气存在并可定量氧浓度；制备方法简单，使用时将液体指示剂内注入待测空气，震荡数秒即可发生颜色反应，无氧时显示浅黄色，有氧时根据氧浓度不同显示深浅不一的蓝绿色；可用于食品密封保藏环境中氧气检测，医疗无氧环境、厌氧菌培养环境及其他无氧操作环境中检测氧气是否存在及确定氧浓度。本专利技术的一种快速液体氧气指示剂，所述氧气指示剂的组成包括：活性黑5(ReactiveBlack5，Sigma-Aldrich公司)，肺炎克雷伯氏菌株KL1，液体培养基和蒸馏水。所述液体培养基的成分包括：磷酸二氢钾2.66g/L，氯化铵0.2g/L，无水硫酸钠0.5g/L，酵母提取物3g/L。所述液体氧气指示剂重生的方法为：将经氧气氧化显色后的氧气指示剂重新静置，于30～40℃恒温培养8～10小时，得到重生的液体氧气指示剂。所述液体氧气指示剂重生循环使用次数大于等于18次。所述液体氧气指示剂的反应及存储容器为4mL色谱进样瓶(CNWTechnologiesGmbH)。所述的快速液体氧气指示剂的制备方法，包括：将恒温静置培养24～48h的肺炎克雷伯氏菌株KL1接入到含有活性黑5的经过灭菌的液体培养基中，混匀，密封条件下(每4mL分装到色谱进样瓶中，盖上螺纹盖)于30～40℃恒温静置培养24～48h，(等到活性黑5颜色褪去，彻底变成浅黄色时)得到液体氧气指示剂。本专利技术中的肺炎克雷伯氏菌株KL1，保藏单位名称：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏编号CGMCCNo.13552，保藏日期为2017年01月09日，建议分类命名为：肺炎克雷伯氏菌(Klebsiellapneumoniae)。所述肺炎克雷伯氏菌株KL1恒温静置培养的温度为30～40℃，pH为4.0～9.0。所述肺炎克雷伯氏菌株KL1的接种量为1％～10％(V/V)。所述含有活性黑5的经过灭菌的液体培养基中活性黑5的浓度为100～1000mg/L。本专利技术还提供了一种快速液体氧气指示剂的应用，所述应用的方法为：用气体采集注射器采集待测气体，然后全部注射入液体氧气指示剂中，上下颠倒震荡3～10秒，即可显色，然后与标准氧浓度比色卡进行比色，定量氧浓度；具体可应用于食品包装内氧含量检测或其他需要监测环境氧含量的指示领域。本专利技术所述氧浓度均指氧气占待测气体中的体积百分数。所述液体氧气指示剂无氧还原态呈浅黄色，经氧气氧化反应后变成氧化态呈蓝绿色。所述气体采集注射器为100μL微量进样器(上海高鸽生物科技有限公司)，采集待测气体并注射入色谱进样瓶。所述标准氧浓度比色卡的制备方法包括：取数个液体氧气指示剂排列成一排，第一个不注射氧气，最后一个注射过量氧气，期间按照氧浓度梯度注射氧气，产生一列氧体积浓度为0％～100％的颜色卡。本专利技术涉及的用于制备指示物质的溶液为：磷酸二氢钾2.66g/L，氯化铵0.2g/L，无水硫酸钠0.5g/L，酵母提取物3g/L，活性黑5染料0.1～1g/L。本专利技术提供一个标准氧浓度比色卡，使用本专利技术提供的快速氧气指示剂并通过该比色卡可定量检测低氧环境中氧浓度。快速氧气指示剂的重生：快速氧气指示剂使用后变成蓝绿色，将其放置于30～40℃环境，恒温静置8～10小时后，蓝绿色彻底褪去，重新呈现浅黄色，此时氧气指示剂重生完成。利用此方法，可循环使用同一支快速氧气指示剂18次以上。本专利技术提供的快速氧气指示剂是由肺炎克雷伯氏菌株KL1对活性黑5染料的生化作用制备的，并且通过肺炎克雷伯氏菌株KL1提供的还原力实现氧气指示剂的多次循环使用功能。本专利技术提供的快速氧气指示剂的关键是指示物质的制备，指示物质经分析化学实验鉴定为TAHNDS，其还原态为浅黄色，与氧气接触氧化后变为蓝绿色氧化态，如图1所示。有益效果本专利技术可快速指示氧气存在并可定量氧浓度；制备方法简单，使用时将液体指示剂内注入待测空气，震荡数秒即可发生颜色反应，无氧时显示浅黄色，有氧时根据氧浓度不同显示深浅不一的蓝绿色；可用于食品密封保藏环境中氧气检测，医疗无氧环境、厌氧菌培养环境及其他无氧操作环境中检测氧气是否存在及确定氧浓度；本专利技术以颜色变化指示氧气，具有反应迅速，颜色变化明显，易观察；可循环使用18次以上；对环境友好，无污染。附图说明图1为本专利技术中指示物质TAHNDS颜色变化分子机理；图2为实施例2中快速氧气指示剂使用演示图；其中，2b是2a的局部放大图；图3为实施例3中的0％到100％的标准氧浓度氧气指示剂；图4为实施例3中的0％到100％的标准氧浓度比色卡。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1快速氧气指示剂的制备：取恒温(37℃)静置培养24h的肺炎克雷伯氏菌株KL1菌液，以10％的接种量(V/V)接入含有500mg/L的活性黑5的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速液体氧气指示剂，其特征在于，所述氧气指示剂的组成包括：活性黑5，肺炎克雷伯氏菌株KL1，液体培养基和蒸馏水。

【技术特征摘要】
1.一种快速液体氧气指示剂，其特征在于，所述氧气指示剂的组成包括：活性黑5，肺炎克雷伯氏菌株KL1，液体培养基和蒸馏水。2.根据权利要求1所述的一种快速液体氧气指示剂，其特征在于，所述液体培养基的成分包括：磷酸二氢钾2.66g/L，氯化铵0.2g/L，无水硫酸钠0.5g/L，酵母提取物3g/L。3.根据权利要求1所述的一种快速液体氧气指示剂，其特征在于，所述液体氧气指示剂重生的方法为：将经氧气氧化显色后的氧气指示剂重新静置，于30～40℃恒温培养8～10小时，得到重生的液体氧气指示剂。4.根据权利要求3所述的一种快速液体氧气指示剂，其特征在于，所述液体氧气指示剂重生循环使用次数大于等于18次。5.一种如权利要求1所述的快速液体氧气指示剂的制备方法，包括：将恒温静置培养24～48h的肺炎克雷伯氏菌株KL1接入到含有活性黑5的经过灭菌的液体培养基中，混匀，密封条件下于30～40℃恒温静置培养24～48h，得到液体氧气指示剂。6.根据权利要求5所述的一种快...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢学辉，俞承志，郑秀林，张庆云，刘娜，柳建设，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31