摘要:紫外可见分光光度计是一种很重要的分析仪器，无论在化学、生物学、食品、物理学、环境科学、材料学等科学研究领域，还是在环境检测、化工、医药、冶金等现代生产与管理部门，紫外可见分光光度计都有着广泛重要的应用，几乎每一个分析实验室都离不开紫外可见分光光度计。本文介绍了紫外可见分光光度法的发展、结构、原理、特点及应用，并列举多项例子说明紫外可见分光光度法在各个领域中的应用。
关键词：有机分析吸收光谱紫外可见分光光度法
1紫外可见分光光度计的结构
无论哪一种分光光度计都由下列五部分组成，即辐射源、单色器、试样容器、检测器和显示装置。
辐射源：必须具有稳定的、有足够输出功率的、能提供仪器使用波段的连续光谱，如钨灯、卤钨灯，氢灯或氘灯，或可调谐染料激光光源等。
单色器：它由入射狭缝、出射狭缝、透镜系统和色散元件组成，是用以产生高纯度单色光束的装置。其功能包括将光源产生的复合光分解为单色光和分出所需的单色光束。
试样容器：又称吸收池。供盛放试液进行吸光度测量之用，分为玻璃池和石英池两种，石英池适用于紫外到可见区，玻璃池只适用于可见区。
检测器：又称光电转换器。常用的有光电管或光电倍增管，后者较前者更灵敏，特别适用于检测较弱的辐射。近年来还使用光电二极管矩阵或光导摄像管作检测器，具有快速扫描的特点【1】。
显示装置：这部分装置发展较快，较高级的光度计，常备有微处理机、荧光屏显示和记录仪等，可将图谱、数据和操作条件都显示出来。
2原理：紫外可见分光光度法
紫外可见分光光度法是根据物质分子对波长为200~760nm的电磁波的吸收特性所建立起来的一种定性、定量和结构分析方法。操作简单、准确度高、重现性好。物质的吸收光谱本质上就是物质中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波长的光能量，相应地发生了分子振动能级跃迁和电子能级跃迁的结果。分光光度测量是关于物质分子对不同波长和特定波长处辐射吸收程度的测量，波长长的光线能量小，波长短的光线能量大。由于各种物质具有不同的分子、原子和不同的分子空间结构，其吸收光能量的情况也就不会相同，因此，每种物质就有其特有的、固定的吸收光谱曲线，可根据吸收光谱上的某些特征波长处的吸光度高低判别或测定该物质的含量，这是分光光度定性和定量分析的基础。分光光度分析就是根据物质的吸收光谱研究物质的成分、结构和物质间相互作用的有效手段。
3应用
3.1药物分析中应用
药品分析中的应用我国和世界上许多国家药典都有明确规定,许多药品都要求用紫外可见分光光度计作质量控制。因此,紫外可见分光光度计已是药检行业、制药行业必备的分析仪器。例如：布洛芬的测定，可在乙醇溶液中，于291nm处直接进行测定t21；李再高等用UV--Vis法直接测定了呋喃唑酮(FURA)的含量，并探讨了温度、表面活性剂、溶液酸度、及缓冲溶液等因素对FURA吸收光谱的影响。此外，直接的UV--Vis法可以用来鉴别多种中药材的真伪。直接的UV--Vis法操作简单，但是由于大部分药物中其它组分对测定的主要成分都会产生较大的影响，以至于直接的UV--Vis法在UV--vis法测定中所占的份额越来越少。其中,使用紫外可见分光光度计分析最多的药物有:维生素、降血压药、腹泻药、抗生素、解热药、抗肿瘤药、去痛药、安定药、镇咳药、滴眼药、磺胺类药、利尿药、某些妇科药、痢疾药、抗结核药等。
3.2紫外分光光度计在生物领域的应用
3.2.1光度测量
在食品生产中为了保证有颜色饮料(如可乐、果汁及茶饮料)产品的颜色一致，可以在可见光区用紫外可见分光光度计来测定其吸光度值，使色差符合产品要求。在发酵业中也可通过测定吸光度值来确定产品的发酵完成程度。对于一些成分比较单一的产品也可通过测定吸光度值来确定产品合格与否。
3.2.2DNA/蛋白分析
DNA/蛋白质为生物大分子，所产生的紫外光吸收往往是其分子内的小基团所引起的，例如嘌呤碱、嘧啶碱、酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和肽键等。嘌呤碱、嘧啶碱以及由它们参与组成的核昔、核苷酸及核酸对紫外光有强烈的吸收，在吸收波长260nm处有最大吸收值。在蛋白质分子中，酪氨酸(TYR)、苯丙氨酸(Phe)、色氨酸((Trp)残基的苯环含有共扼双键，该共扼双键对紫外光有吸收(其中最大吸收Tyr在吸收波长274nm;Phe在吸收波长257nm;Trp在吸收波长280nm)，从而导致蛋白质对紫外光有吸收。肽键对紫外光的最大吸收在吸收波长238nm。利用这个特性可以准确、可靠地测定乳制品中蛋白质含量【2】。
4紫外可见分光光度计在其他领域的应用
4.1环境中有害物质检测
环境中许多的对人有毒有害物质的检测,都用到紫外可见分光光度计,如检测自来水中的木素磺酸、木质素、单宁、表面活性剂、黄腐酸、酚类、苯胺类、硝基酚类化合物等对人体有毒害的物质。有些自来水中,含有氨氮、亚硝酸盐、总酚、总苯胺、硝基酚类等对人体有毒害的物质,一般也是用紫外可见分光光度计来检测。我国与水有关的国家标准中,规定水中的许多物质都要用紫外可见分光光度计来检测。
4.2水产品质量控制
紫外可见分光光度计在海水、淡水鱼类、贝类、虾类、海蜇类等的质量控制中已得到非常广泛的应用。如苯、总三卤甲烷、甲苯基三唑、多氯联苯、氟、汞等(八)水产品质量控制紫外可见分光光度计在海水、淡水鱼类、贝类、虾类、海蜇类等的质量控制中已得到非常广泛的应用。如苯、总三卤甲烷、甲苯基三唑、多氯联苯、氟、汞等,目前都采用紫外可见分光光度计作质量控制。
4.3农药及其残留物分析
施加的农药进入土壤中,一部分被农作物吸收、一部分进入大气、一部分流入水中。农药残留包括农药原体、农药的有毒代谢物、农药的降解物和杂质。人们往往只把农药原体看成农药残留量,忽略了农药原体的代谢物、降解物和杂质。其实,代谢物、降解物的毒性与原药一样或更严重。杀虫脒的代谢物的毒性,比原药大10倍。许多农药对人体的危害非常大,如六六六和滴滴涕对人的肝脏组织和肝功能的损害很大,会引起血液细胞染色体突变,有机氯农药能透过胎盘进入胎儿体内,危害胎儿。有机磷农药、氨基甲酸酯类农药等是神经毒物,它抑制血液和组织中的乙酰胆碱酯酶的活性,引起神经功能混乱、出汗、精神错乱、语言失常等病症。
4.4饲料工业中的应用
饲料的原料、添加剂、混合饲料等中的维生素A、维生素C、维生素E、维生素K、胡萝卜素、烟酸、总氨基酸等微量元素钾、铁、硒、碘、铜、磷、锰等都经常用紫外可见分光光度计来检测(但通常用原子吸收分光光度计测定微量元素为宜,用比色法测定目前已比较少了)。还有,饲料添加剂中的皮蝇磷、磺胺类药物、灰黄霉素、二甲硝咪唑,以及普鲁卡因等的测定,基本上都可用紫外可见分光光度计来进行。
5发展
分光光度法在分析领域中的应用已经有数十年的历史，至今仍是应用最广泛的分析方法之一。随着分光元器件及分光技术、检测器件与检测技术、大规模集成制造技术等的发展，以及单片机、微处理器、计算机和DSP技术的广泛应用，分光光度计的性能指标不断提高。紫外可见分光光度计的光、机、电、算等任何一方面的新技术都可能再推动紫外可见分光光度计整体性能的进步。在追求准确、快速、可靠的同时，并向自动化、智能化、高速化和小型化等方向发展。
参考文献：
【1】张志龙,蔡树型,陈寿根.分析试验室[J],1990,9(4):97.
【2】邓芹英，刘岚，邓慧明波谱分析教程[M]，北京:科学出版社，2006.