本發(fā)明涉及到光學領域，具體涉及采用反射光譜儀對含血紅蛋白的蠶絲蛋白膜進行反射測量，以快速檢測氣體中氧氣含量的方法。

背景技術：

蠶絲蛋白是從蠶絲纖維中提取的蛋白，具有無毒性、無刺激性、且具有良好的透氣透濕性和優(yōu)異的生物相容性和生物可降解性。在生物技術領域，蠶絲蛋白膜可作為固定化酶的載體和制備生物傳感器。

血紅蛋白存在于血液的紅細胞中，在紅細胞成熟期間產生大量的血紅蛋白，可以與氧相結合?，F有技術檢測氧含量的方法有很多，主要有化學法、電化學法、氧化鋯濃差電池法、黃磷發(fā)光法、庫侖分析法、磁式氧分析、氣相色譜法和氣質聯用法等，傳統(tǒng)方法費時費力，操作不便，且要求外界條件較為苛刻；有些使用壽命不長、難以重復使用、浪費資源。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發(fā)明將血紅蛋白固定到蠶絲蛋白中，制備了一種可以檢測氧氣含量的蠶絲蛋白膜，并通過反射光譜儀測定其反射光譜，以此確定氣體中氧氣的含量。

本發(fā)明的技術方案如下：一種采用蠶絲蛋白膜快速檢測氣體中氧氣含量的方法，包括如下步驟：

(1)氧氣傳感器的制備：對蠶繭層進行兩次脫膠、一次鹽解，并且流水透析72h，得到體積濃度為4.1％-4.5％的蠶絲蛋白溶液，然后將體積濃度濃縮成6.8％-7.2％，將濃縮后的蠶絲蛋白溶液與血紅蛋白以1:50的體積比例混合均勻后，滴加到脫膜處理后的聚碳酸酯薄片上，在烘箱中干燥成膜，即為氧氣傳感器；制備得到的氧氣傳感器為蠶絲蛋白與血紅蛋白混合物的薄膜，蠶絲蛋白具有無毒性、無刺激性、且具有良好的透氣透濕性和優(yōu)異的生物相容性和生物可降解性，在生物技術領域，用蠶絲蛋白制備的絲素膜可作為固定化酶的載體和制備生物傳感器。

(2)檢測：將氧氣傳感器置于不同氧氣濃度的混合氣體中，根據反射強度和不同氧氣含量的關系繪制標準曲線；再將氧氣傳感器置于待測氣體中，根據標準曲線計算待測氣體中的氧含量；

所述的標準曲線為：y＝0.82907x+27.3115。

進一步的，所述的脫膠過程中使用5wt％無水碳酸鈉溶液，鹽解過程中使用50wt％無水氯化鈣溶液。

進一步的，所述的兩次脫膠時間均為30min。

進一步的，所述的鹽解時間為5min。

進一步的，所述的聚碳酸酯薄片經過如下處理：置于甲醇中超聲處理2min，再置于超純水中超聲處理15min，然后在氮氣流下進行干燥，最后加全氟辛基三氯硅烷進行脫膜處理。

進一步的，所述的步驟(2)檢測時將氧氣傳感器置于待測氣體中0.5小時，持續(xù)0.5小時是為了保證氣體和氧氣傳感器作用完全，達到平衡。

進一步的，所述的氧氣傳感器厚度為1-3mm，其厚度與蠶絲蛋白以及血紅蛋白的含量相關，含量越高，氧氣傳感器越厚；厚度在1-3mm之間時，檢測效果最好。

本發(fā)明的有益效果如下：血紅蛋白內含有血紅素，血紅素是含有鐵的卟啉化合物，通過氧的作用，使鐵變成二價和三價，從而產生光譜的變化；將血紅蛋白與蠶絲蛋白結合成膜，血紅蛋白無需保存在水溶液中，在蠶絲蛋白干燥膜內就可以保存其生物活性，可以可逆的結合氧，如果結合其它蛋白則沒有這種特性，血紅蛋白將變性失去攜帶氧的功能；另外，本發(fā)明的干燥膜保存和攜帶都非常方便安全。不同含量氧氣和氮氣的混合物，隨氧含量的升高，反射光譜峰高升高。本發(fā)明利用血紅蛋白攜帶氧氣的特性，將其固定在蠶絲蛋白中，對空氣中氧氣含量進行測定，方法簡便、測定準確，而且所用材料皆為生物材料，綠色環(huán)保，且使用壽命較長，其應用價值較大，前景較好。

附圖說明

圖1為采用紫外光譜儀檢測蠶絲蛋白溶液和含有血紅蛋白的蠶絲溶液的光譜圖；

圖2為本發(fā)明制備得到的氧氣傳感器；

圖3為檢測不同氣體氧氣含量的標準曲線；

圖4為檢測不同氧氣含量的氣體得到的反射光譜圖；

圖5為實施例3檢測氣體中氧氣含量的反射光譜圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步的說明，但本發(fā)明不以任何形式受限于實施例內容。實施例中所述試驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法；如無特殊說明，所述試劑和生物材料，均可從商業(yè)途徑獲得。

實施例1

制備氧氣傳感器

(1)配制5wt％的無水碳酸鈉溶液200mL，煮沸，放入6.0g蠶繭層進行第一次脫膠30min，將得到的不完全脫膠蠶絲蛋白，在55℃烘干1h。

(2)按照第一次脫膠的方法進行第二次完全脫膠處理，得到完全脫膠的蠶絲蛋白，55℃烘干1h備用。

(3)配制50wt％的無水氯化鈣溶液40ml，煮沸，放入完全脫膠的干燥絲素蛋白，溶解，煮5min，使完全脫膠的絲素蛋白變成溶液。

(4)將得到的溶液轉移到透析袋中，流水透析72h，最后將得到的蠶絲蛋白溶液進行濃縮，得到體積濃度為7.0％的蠶絲蛋白溶液，對此蠶絲蛋白溶液進行檢測，如圖1中曲線a。

(5)將濃縮后的蠶絲蛋白溶液與血紅蛋白以1:50的體積比混合均勻后，此混合液進行檢測如圖1中曲線b，將混合液滴加到脫膜處理后的聚碳酸酯薄片上，在烘箱中干燥成膜，即為氧氣傳感器，厚度約為2mm如圖2所示。

實施例2

繪制標準曲線

(1)將氧氣傳感器分別置于氧氣含量為10％、20％、30％、40％、50％的氮氧混合氣體中，0.5h后取出，通過用USB4000光纖光譜儀，得到反射強度和氧氣含量的關系，標準曲線如圖3，光譜圖見圖4。

實施例3

將待檢測的空氣通入放置有實施例1制備的氧氣傳感器的密閉空間中，持續(xù)通入0.5小時，通過用USB4000光纖光譜儀進行檢測，檢測圖如圖5所示，根據標準曲線計算氣體中氧氣的含量，計算結果為：21.3％，(實際空氣中氧氣含量21.7％)，說明本發(fā)明檢測氧氣的方法誤差小，結果準確。