一种便携式固氮酶活性测定装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种便携式固氮酶活性测定装置。该装置包括：反应单元：检测样品中固氮酶催化乙炔气体还原成乙烯；净化单元：用于将反应后的混合乙烯乙炔气体分离净化成为待检乙烯气体；检测单元：用于检测待检乙烯气体的乙烯含量。本发明专利技术能够实现固氮酶活性的快速测定，可用于田间地头等现场农作物固氮酶活性检测，也能够用于其他检测样品的固氮酶活性测定，具有操作简单、快速、便携移动等特点。便携移动等特点。便携移动等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种便携式固氮酶活性测定装置

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[0001]本专利技术属于检验检测领域，具体涉及一种便携式固氮酶活性测定装置。

技术介绍
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[0002]空气中大约含有80％的氮，但一般绿色植物无法立即运用，花生仁、黄豆、紫花苜蓿等豆类植物，根据与根瘤菌的相互依存固氮作用，才能把空气中的分子结构态氮变化为绿色植物能够运用的氨态氮。根瘤菌侵染植物形成根瘤，并产生固氮酶，可以将游离的氮气还原为植物可利用的氨，帮助植物获得必须的氮元素。因此，对豆科植物根瘤固氮酶活性的测定是评价根瘤固氮效率的重要方法。
[0003]目前已有的根瘤固氮酶活测定为“乙炔还原法”，固氮酶可以将乙炔气体还原成乙烯气体，因此可以通过单位时间内乙炔还原成乙烯的量来作为测定豆科植物根瘤固氮酶活性的指标。基本操作方法为：将豆科植物的根瘤剪下放入密封反应瓶中，盖好盖子，向反应瓶里注入乙炔气体，反应30～120min后，利用气相色谱法测定乙烯的含量。这种方法需要大型的仪器设备，无法满足现场测定豆科植物根瘤固氮酶活性的需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种便携式固氮酶活性测定装置，其能够实现在田间现场快速检测农作物固氮酶活性，也能够用于其他检测样品的固氮酶活性测定，具有操作简单，简便快速等优势。
[0005]为实现上述专利技术目的，本技术采用的技术方案为：
[0006]一种便携式固氮酶活性测定装置，包括：
[0007]反应单元：检测样品中固氮酶催化乙炔气体还原成乙烯；
[0008]净化单元：用于将反应后的混合乙烯乙炔气体分离净化成为待检乙烯气体；
[0009]检测单元：用于检测待检乙烯气体的乙烯含量，
[0010]所述反应单元包括反应瓶和反应瓶上设置的进气管和第一气体传输管，进气管上设有阀门，通过阀门开关调控乙炔气体的加入；
[0011]所述净化单元包括气体吸收瓶、净化反应瓶，反应瓶上的第一气体传输管通入到气体吸收瓶的吸收液中，第一气体传输管上设有第一单向开关，气体吸收瓶上还设有第二气体传输管，第二气体传输管伸入到净化反应瓶的净化液中，第二气体传输管上设有第二单向开关；反应单元产生的混合乙烯乙炔气体经第一气体传输管进入气体吸收瓶内，经气体吸收瓶中的吸收液吸收后再经第二气体传输管进入净化反应瓶内，经净化反应瓶中的净化液净化成待检乙烯气体，净化反应瓶上设有第三气体传输管；
[0012]所述的检测单元包括乙烯传感器和气体传输抽气泵，净化反应瓶上的第三气体传输管通过气体传输抽气泵与乙烯传感器相连，第三气体传输管上设有第三单向开关。
[0013]按上述方案，所述的反应瓶上设有温度计，用于测量反应瓶内的体系温度。
[0014]按上述方案，所述的反应瓶、气体吸收瓶和净化反应瓶的瓶口均设置有密封盖，其
密封盖上开设有气管通槽，设置进气管、第一气体传输管、第二气体传输管和第三气体传输管。
[0015]按上述方案，所述吸收瓶中的吸收液为银氨溶液，所述的净化反应瓶中的净化液为氯化钙水溶液。
[0016]按上述方案，所述氯化钙水溶液浓度为1％～5％。
[0017]进一步地，还包括信号处理及计算单元：采集乙烯传感器的电信号，将其转换为乙烯的浓度；采集检测样品的质量或农作物检测样品的株数，计算固氮酶活性：乙烯的浓度/检测样品的质量或农作物检测样品的株数，即单位质量固氮酶活或单株固氮酶活。
[0018]按上述方案，检测对象可为农作物根系、根瘤菌样品、微生物菌肥等。
[0019]基于上述便携式固氮酶活性测定装置检测固氮酶活性的方法，包括以下步骤：
[0020]将待检样品放入反应瓶内，打开阀门，经进气管通入乙炔气体，关闭阀门，控温，在密闭条件下进行固氮酶催化反应；启动气体传输抽气泵，打开第一单向开关、第二单向开关和第三单向开关，并打开阀门，使反应后的混合乙烯乙炔气体依次经第一气体传输管通过气体吸收瓶内的吸收液吸收实现乙烯乙炔气体分离，经第二气体传输管通过净化反应瓶内的净化液实现气体净化，反应净化后的乙烯气体经第三气体传输管进入乙烯气体传感器检测乙烯含量。
[0021]按上述方案，反应瓶中检测样品的加入量为1
‑
15g，乙炔气体的加入量可为反应瓶体积的3％～10％。
[0022]按上述方案，固氮酶催化反应温度为25℃～42℃，密闭反应时间30
‑
150min。
[0023]按上述方案，气体吸收瓶内吸收液加入体积为吸收反应瓶体积的30％～60％；净化反应瓶内净化液加入体积为净化反应瓶体积的30％～50％。
[0024]按上述方案，检测单元中气体传输抽气泵性能参数为：其流量为10mL/min～500mL/min；乙烯传感器性能参数为：灵敏度：0.1ppm，线性范围可为：0～100ppm，重复性小于
±
2％。
[0025]按上述方案，使用信号处理及计算单元采集乙烯传感器的电信号，将其转换为乙烯的浓度；采集检测样品的质量或农作物检测样品的株数，计算固氮酶活性：乙烯的浓度/检测样品的质量或农作物检测样品的株数，即单位质量固氮酶活或单株固氮酶活。
[0026]本技术的有益效果：
[0027](1)本技术的便携式固氮酶活性测定装置基于反应单元、净化单元和检测单元的串联设计，能实现固氮酶将乙炔还原成乙烯、混合气体在线吸收、净化和实时检测，一步式操作，无需样品分步处理和大型仪器设备，便于移动测试，操作简单方便。
[0028](2)能在田间现场完成农作物固氮酶活性的测定，弥补了固氮酶活性测定长期以来只能在实验室通过精密仪器检测的不足。对现场快速评价豆科作物等农作物、以及根瘤菌样品以及微生物菌肥等的固氮酶活性具有广泛的使用价值，对生物固氮的科学研究、技术推广、大田试验和生产具有重要意义。
[0029](3)利用吸收瓶和净化瓶串联实现了混合气体中特异性分离的同时可实现固氮酶还原反应的终止，有利于提高固氮酶活测定的准确性和稳定性。
附图说明
[0030]图1本技术一个实施例的便携式固氮酶活性测定装置的结构示意图。
[0031]图中：1
‑
反应瓶；2
‑
气体吸收瓶；3
‑
净化反应瓶；4
‑
气体传输抽气泵；5
‑
乙烯传感器；6
‑
信号处理及计算模块；7
‑
阀门；8
‑
进气管；9
‑
温度计；10
‑
第一气体传输管；11
‑
第一单向开关；12
‑
第二气体传输管；13
‑
第二单向开关；14
‑
第三气体传输管；15
‑
第三单向开关。
具体实施方式：
[0032]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0033]实施例1
[0034]如图1所示，便携式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便携式固氮酶活性测定装置，其特征在于：包括：反应单元：检测样品中固氮酶催化乙炔气体还原成乙烯；净化单元：用于将反应后的混合乙烯乙炔气体分离净化成为待检乙烯气体；检测单元：用于检测待检乙烯气体的乙烯含量，所述反应单元包括反应瓶和反应瓶上设置的进气管和第一气体传输管，进气管上设有阀门，通过阀门开关调控乙炔气体的加入；所述净化单元包括气体吸收瓶、净化反应瓶，反应瓶上的第一气体传输管通入到气体吸收瓶的吸收液中，第一气体传输管上设有第一单向开关，气体吸收瓶上还设有第二气体传输管，第二气体传输管伸入到净化反应瓶的净化液中，第二气体传输管上设有第二单向开关；反应单元产生的混合乙烯乙炔气体经第一气体传输管进入气体吸收瓶内，经气体吸收瓶中的吸收液吸收后再经第二气体传输管进入净化反应瓶内，经净化反应瓶中的净化液净化成待检乙烯气体，净化反应瓶上设有第三气体传输管；所述的检测单元包括乙烯传感器和气体传输抽气泵，净化反应瓶上的第三气体传输管通过气体传输抽气泵与乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李培武，王督，张文，张奇，张兆威，唐晓倩，岳小凤，梁美娟，姜俊，
申请(专利权)人：中国农业科学院油料作物研究所，
类型：新型
国别省市：