凯氏消化系统

消化系统恶性肿瘤是全球主要的癌症病种，其发病率和死亡率均居前列。部分进展期肿瘤需接受化学治疗、放射治疗、靶向药物治疗或者免疫治疗。肿瘤对治疗的敏感性是决定患者临床结果的关键因素。肿瘤类器官能够较好地保留原始肿瘤的肿瘤干细胞成分、组织结构、功能、基因谱系、病理特征及肿瘤异质性，可用于评价治疗药物的敏感性。消化内镜对消化系统肿瘤取样具有独特的优势，但目前国内尚无关于经内镜消化系统恶性肿瘤组织取样及后续相关类器官培养的共识。2024年5月26日，中华医学会消化病学分会医工交叉协作组组织全国领域内权威专家研究探索，围绕消化系统常见恶性肿瘤（食管癌、胃癌、结直肠癌、胰腺癌等）在内镜适应证与伦理、内镜取样、样本储存与运输和类器官培养等方面内容，形成了内镜取样与类器官培养专家共识，以期规范各医疗机构与类器官培养平台操作。该共识包括内镜取样适应证与伦理、内镜取样、样本存储与运输和类器官培养等4个部分,共15条陈述。完整专家共识：引文：中华医学会消化病学分会医工交叉协作组.中国经内镜消化系统常见恶性肿瘤组织取样及类器官培养专家共识（2024，成都）[J].中华消化内镜杂志, 2024, 41(5): 337-350.Medical&hybull Engineering Collaborative Group, Gastroenterology Branch of Chinese Medical Association. Chinese expert consensus on endoscopic biopsy and organoid culture techniques for gastrointestinal cancers (2024, Chengdu)[J]. Chin J Dig Endosc, 2024, 41(5): 337-350. DOI: 10.3760/cma.j.cn321463-20240329-00164.

EZ7200VFA在厌氧消化器的应用哈希公司厌氧消化简介 厌氧消化是一种在市政和工业固体稳定过程的常用技术。稳定化是一个减少处理过程中的污泥病原体含量,使产品安全有益地使用或处理的过程。厌氧消化被应用在各种民营企业中，并且被大约10%的市政污水资源化设施(WRRF)所使用。厌氧消化与其他稳定过程的不同之处在于其通过捕获沼气回收能源的可能性。沼气是消化过程的副产品,可用于锅炉系统产生热量、利用发电机发电以提供动力给连接的发动机/汽轮机或进一步处理生成其他燃料,如天然气。这种捕捉废物流中储存的能量的能力使厌氧消化成为一个有吸引力的技术，水资源回收设施持续努力以实现资源回收以及符合监管要求的统一。应用案例麦地那市卫生工程—— Kenneth J Hotz WRF麦地那市卫生工程为麦地那市、不伦瑞克和其他几个城镇的公用事业提供支持。这个城市运营三个水回收设施。在这里，这座城市进行了资助改造，以提高厌氧消化器中可再生能源的捕获。厌氧消化器的进料包括捕获的污泥或由上游污水资源化设施的污水处理过程以及捕获的脂肪、油、油脂或食品/工业废物。虽然厌氧消化器有很多的具体配置(嗜常温、高温等)，我们的目标是相同的:创建一个通过微生物的天然降解促进有机物质稳定受控分解的环境。这是在四个同步的阶段完成的:水解、酸化、乙酸化和甲烷生成。产甲烷细菌对许多工艺条件敏感,包括温度、pH值和各种毒素的存在。最优性能发生在pH值 6.8到-7.2 之间。如果消化器中的pH值下降,产甲烷过程即可被抑制，消化过程和沼气生产也同时被停止。厌氧消化过程概述1 水解 – 有机物/细胞被分解成可溶性形式。2 酸化 – 可溶性有机分子被产酸细菌转化为VFA。3 产乙酸 –VFA进一步分解，主要为乙酸(步骤2和步骤3统称为发酵)。4 产甲烷 –在产甲烷菌的作用下，VFA和H2转化为CH4 (沼气)和CO2。这是通常被称为消化器酸化——会产生气味，同时消化系统失败导致经常需要花费数万美元恢复，代价昂贵，十分费时费力。当碱度较高时消化器的稳定性大大提高。碱度的定义是溶液中酸或酸性介质存在时抵抗pH变化的缓冲能力。在厌氧消化器，碱度会被上述提到的阶段2中产生的VFA消耗掉。幸运的是,如上文提到的阶段3所述，碳酸氢盐碱度会在产甲烷菌将VFA转化为甲烷的过程中产生。消化器操作人员可以通过监测加料速率、混合和加热等操作过程维持VFA和碱度的健康平衡。虽然厌氧消化过程很好理解，但操作人员仍然普遍面临着消化失败或能量回收效率低下问题的挑战。厌氧消化效率可以通过溶胞预处理技术大大提高。溶胞预处理提高了消化过程中能量捕获的效率、环境可持续性和固体减少方面得到加强。其中一种这样的预处理技术是热水解过程(THP)。该过程使用极端的压力和热来实现这些结果。虽然厌氧污泥的预处理可以大大提高整个消化过程,但系统仍应该仔细监控以防止消化器过量投料。厌氧消化器监控典型的厌氧消化器监控包括周期性采集样品(理想情况下日报)由实验室分析pH值、碱度和VFA浓度。虽然这对于高度稳定的应用已经足够，但更多的厌氧消化器受制于操作条件的剧烈变化。在这样的情况下，可能需要增加额外的监测或增加采样频率以避免消化失败，最大限度地提高消化器性能和能量回收率。通过连续监测能够反映厌氧消化器健康状态的某一些关键技术指标，消化器的稳定性和最优能量回收率可以安全地持续保持。基于温度和pH值在消化器中变化的灵敏度,操作人员可能会简单监控消化器中的pH值和温度变化来避免消化失败。然而,通过这种方法反映失败的本质是不够的。从本质上讲,一旦pH值变化,由于消化器已存碱度的耗尽，消化器的恶化已经不可避免。在这样的事件中,甲烷的生成已经可能被抑制。直接实时监测消化器中VFA 和碱度的比率 (VFA: 碱度)在追踪整个厌氧反应器的健康方面是更加有效的工具。除了VFA/碱度的比率、特定的碳酸氢盐碱度水平可以帮助判断厌氧消化器的稳定性，因为它与原料的质量有关(比如：更高水平的碳酸氢盐碱度表明原料中有更高的蛋白质含量)。VFA/碱度比例提供了反映产甲烷菌健康状况的早期指标，帮助操作人员保持厌氧消化器最优性能和最大能量回收。案例研究麦地那市卫生工程——利物浦WWTP在2010年代早期,俄亥俄州的麦地那市某污水处理厂面临着如改善他们的固体处理流程的问题。他们的现存技术包括一个老化的湿式空气氧化工艺，这是一个能源密集型过程，操作过程需要大量的天然气和电力。结合他们的需求, 麦地那市决定转向更有利于环境可持续发展和节省能源的技术——厌氧消化和热水解。从污水处理到资源回收的转变市政府决定在厌氧消化器采用热水解预处理实现沼气产量和捕获的最大化以提高能量回收效率。为保证消化器最佳的投料速率和连续监测消化器的健康状况，麦地那市开始寻找用于监控厌氧消化器健康状态的在线监测技术作为实验室方法的补充(抓取样品检测VFA、碱度和pH值)。经过全面的市场调查，工厂决定购买哈希EZ7250分析仪实时监测消化器的VFA,碳酸氢盐碱度和pH值。当启动热分解系统时，这种监测技术尤其有用，可以确保消化器投料速率并未导致过量VFA的产生（这可能导致pH值过低抑制产甲烷菌），同时确保最大的沼气产量。根据评估VFA:碱度比率建议采取的行动（Adapted from MOP16 “Anaerobic SludgeDigestion” 1987).VFA:碱度的最佳比率根据具体的应用不同而变化。对于市政系统,一个健康的VFA:碱度范围可以从0.15到0.3，当与生物除磷过程同步时甚至可以达到0.4。纯粹的工业应用VFA:碱度的比率范围或略有增加但仍能保持安全健康运行。EZ7250分析仪，一次分析同时测定VFA 、碱度、碳酸氢盐和pH某水处理公司的厌氧消化器对于保持厌氧消化器的最佳性能面对的挑战，在线VFA：碱度监测可以提供早期预警：变化的进料量混合或未知的进料加热和混合效率细菌抑制（由于营养缺乏或毒性）益处通过回收废水中的能量实现价值最大化通过在线监测直接洞察厌氧反应器的健康状态实现停机（消化失败）时间最小化结论高度精确和可靠的在线仪表保证了厌氧消化器的健康，为系统管理者和操作者提供以下好处:最小化系统失败几率和停机时间最大化资源回收效率EZ7250厌氧消化器监控解决方案，加上EZ9130重介质过滤系统,适合任何厌氧消化系统，可以为所有行业中厌氧消化器的操作人员在面临各种挑战时提供实时的监测数据。在线分析解决方案EZ7200系列浓度分析仪是专门为监控(湿)厌氧消化器而设计的多参数滴定仪。EZ7250 VFAs 10-500mg/L以醋酸计, 碳酸氢盐1-50meq/L或5,000mg/L以CaCO3计, 总碱度和酚酞碱度1-50meq/L或5,000mg/L以CaCO3计EZ7251 VFAs 20-1,000mg/L以醋酸计, 碳酸氢盐1-50meq/L或 5,000 mg/L以 CaCO3计, 总碱度和酚酞碱度1-50 meq/L 或 5,000 mg/L以CaCO3计EZ7252 VFAs 100-5,000mg/L以醋酸计, 碳酸氢盐5-100meq/L 或10,000mg/L 以CaCO3计，总碱度和酚酞碱度5-100meq/L或10,000mg/L以CaCO3计EZ7253 VFAs500-10,000mg/L以醋酸计，碳酸氢盐5-100 meq/L 或10,000mg/L以CaCO3 计, 总碱度和酚酞碱度5-100meq/L或 10,000mg/L以CaCO3计所有分析仪的选项包括：多流路分析(1-8个样品流路)降低了每个采样点的成本用于通信的模拟和/或数字输出END哈希——水质分析解决方案提供商，我们致力于为用户提供高精度的水质检测仪器和专家级的服务，以世界水质守护者作为使命，服务于全球各地用户。如您想要进一步了解产品或需要免费解决方案，请通过【阅读原文】与我们联系，通过哈希官微留下您的需求就有机会赢取便携乐扣弹跳杯哦！

1.国际标准相关测定方法《ISO 3188-1978 淀粉及其衍生物氮含量测定滴定法》详细测定实验过程如下： 1.1原理在催化剂存在下，用硫酸裂解淀粉及其衍生物，然后碱化反应产物，并进行蒸馏使氨释放。同时用硼酸溶液收集，再用已标定的硫酸溶液滴定，得到硫酸体积耗用数即能转化成氮含量。1.2试剂和材料在测定过程中，只可使用分析纯的试剂和蒸馏水，或至少纯度相当的水。1.2.1 浓硫酸：96%(m/m)、ρ20为1.84g/mL。1.2.2氢氧化钠溶液：40%(m/m)、ρ20为1.43g/mL。1.2.3 硼酸溶液：20g/L。1.2.4催化剂：由97g硫酸钾和3g无水硫酸铜组成。1.2.5 硫酸：约0.02mol/L或0.1mol/L的标准溶液。1.2.6指示剂：由二份在50%(V/V)乙醇溶液中的中性甲基红、冷饱和溶液与一份在50%(V/V)乙醇溶液中浓度为0.25g/L亚甲蓝溶液混合而成。配制之后贮入棕色玻璃瓶内。1.3仪器和设备1.3.1 天平：感量为 1mg。1.3.2 定氮蒸馏装置。1.3.3 自动凯氏定氮仪。1.4分析步骤1.4.1试样处理：所测样品应充分混合，放在密封干燥的容器内。对葡萄糖浆，在混合前应先除去表层约5mm。对块状样品必须研磨，使之全部过筛，不留下剩余样品。1.4.2取样：样品量称取至多为10g样品，精确至0.0001g，然后倒入干燥凯氏烧瓶内，注意不要将样品沾在瓶颈内壁上。对粘状或糊状样品，则可用一个小玻璃盛器或不产生氮的铝片纸或塑料上称重，或氮含量已知的盛器，盛品留在瓶内，如盛器产生氮的话，应做空白测定后折算。1.4.3消煮：加入催化剂10g，并用量筒加入体积为4倍样品重量计算的毫升浓硫酸。轻轻摆动烧瓶，混合瓶内样品，直至团块消失，样品完全湿透，加入防沸物(如玻璃珠)。烧瓶放到消化架上，装上排气装置，开始加热裂解。小心加热液体，使之逐渐沸腾，待液体澄清后继续加热1小时。2.化验室试验方法（国标检测方法改善后测定方法）2.1仪器设备2.1.1分析天平2.1.2 JKZ10-恒温加热消煮炉（济南精密）2.1.3JK9870全自动凯氏定氮仪（济南精密）2.2试样处理：①、使用滴管称取约2g左右的淀粉样品，15ml浓硫酸，2g左右的催化剂（硫酸铜硫酸钾），静置半小时。②、放置于消煮炉上，正常升温至100℃（开始变黑）。③、100℃持续10分钟，升至150℃（完全变黑，并开始出现泡沫）。④、升温至200℃过程中，同时加入10滴30%的过氧化氢溶液。⑤、200℃稳定5分钟，加入10滴30%的过氧化氢溶液。⑥、升至250℃，同时加入10滴30%的过氧化氢溶液。⑦、稳定10分钟，升至300℃，同时加入5滴30%的过氧化氢溶液。⑧、稳定10分钟，升至400℃，同时加入5滴30%的过氧化氢溶液。⑨、间隔10分钟加入5滴30%的过氧化氢溶液，直至溶液中固体（黑色泡沫）完全溶解。 ⑩、等待溶液变为透明的蓝绿色时继续加热1小时。2.3测定：消解完之后将样品冷却至室温，即可使用凯氏定氮仪（济南精密 JK9870）测定凯氏氮含量，得到的氮含量乘以相对应的系数可得到蛋白质的含量。3.本化验室实验方法与国标方法的改善之处①. 消解过程使用消煮炉缓慢升温，控制消解过程炭化的黑色泡沫附着在管壁，以减小对测定结果的影响②. 消解过程加入双氧水来减弱炭化产生的泡沫，以加快消煮的效率 4.改善方法的解释与方法的论证数据4.1.消化过程控制升温速率以及加入双氧水加快消化速率样品当中含有大量的含碳化合物，故在消化时候加入浓硫酸以后加热时产生碳化，会有黑色泡沫出现，由于消煮炉配套使用的消化管管径相比于标准方法中定氮烧瓶较细，极易出现黑色泡沫附着在消化管管壁，导致样品的消化不完全。降低升温速率会减弱浓硫酸碳化样品的程度，减少黑色泡沫的出现，进而降低消化时的误差出现。而双氧水时氧化性极强的强氧化剂，能加速样品中有机物的氧化，从而进一步减弱碳化过程黑色泡沫的产生，致使样品的消化速率进一步提升，加速样品的消解，缩短样品的消化时间。以下表格是针对加入双氧水消化和未加双氧水消化的样品消化时间、氮含量测定结果的比对：序号重量g双氧水加入碳化黑色泡沫情况消化耗时氮含量%11.8882否严重4h0.036322.0153否严重4h0.035831.9067否严重4h0.035841.8384是明显减弱3.5h0.036351.7305是明显减弱3.5h0.037361.8376是明显减弱3.5h0.0372备注：滴定稀硫酸浓度0.0678mol/L 消解催化剂：15ml浓硫酸硫酸铜硫酸钾（1：10）混合指示剂2g上述数据说明消化过程加入双氧水对测定结果没有影响，能明显加快消解的速率，减弱碳化过程黑色泡沫的产生，从而避免了黑色泡沫附着在消化管管壁，进而减少了消化过程的误差，增加了实验结果的稳定性。5.改善方法实验数据的准确性论证为了验证改善优化后方法的准确性，选取了不同凯氏氮含量的淀粉分别使用优化后的方法（使用济南精密JK9870）和国标方法进行对比，对比数据如下表所示： 样品名称凯氏氮检测结果/%平均值偏差/%国标方法改善优化后方法样品10.0360.035两种方法的平均值偏差为0.42%样品20.0290.028样品30.0410.042样品40.0500.051样品50.0270.029样品60.0240.024样品70.0320.031由以上表格数据可以整理归纳出，改善优化（使用JK9870凯氏定氮仪）后的实验方法与国标方法检测结果偏差在0.5%以内，检测结果没有明显差异。6.使用凯氏定氮仪（济南精密 JK9870）与传统手工滴定法的对比论证使用凯氏定氮仪测定样品中蛋白质（凯氏氮）含量，更能与消煮炉的消化高效的结合起来，相比传统的手工滴定法结果更稳定，误差更小，尤其是待测样品数量较多时，凯氏定氮仪来测定更适合改善优化后实验方法。为了验证凯氏定氮仪的检测结果准确性，采用了同一样品相同的消解方法，消解完成后定容取等量体积的样品稀释液分别使用凯氏定氮仪（济南精密 JK9870）和传统手工滴定法（国标方法）进行样品蛋白质含量的检测。检测数据如下表所示：样品序号蛋白质检测结果/%JK9870法测试手工滴定法测试10.17810.179420.18190.181330.17750.176940.18630.183850.17630.176960.17860.1816上表数据可以看出使用凯氏定氮仪（济南精密 JK9870）和传统手工滴定法（国标方法）进行淀粉样品蛋白质含量的检测时检测结果的偏差微乎其微，检测结果没有明显差异，并且使用凯氏定氮仪（济南精密 JK9870）检测起来效率更高滴定更快，能够加快实验进程。采用改善优化后的化验室实验方法进行氮含量、蛋白质含量的检测时，双氧水催化剂的使用更能加快消煮的速度，更能减弱碳化现象，有效的促进了消煮淀粉样品，消化后的样品不需要定容即可直接使用凯氏定氮仪（济南精密 JK9870）测定，并且检测结果和国标方法对比无差异，准确度高，改善优化后的实验方法可作为淀粉凯氏氮含量、蛋白质含量检测的通用方法。7.改善优化后实验方法的要点淀粉类样品的凯氏氮、蛋白质含量检测，最重要的环节是淀粉样品消化过程，消煮过程控制好升温速率，适量加入双氧水来加快消煮能更好更快速的完成消煮实验。选择采用凯氏定氮仪（济南精密 JK9870）测定相比传统的标准方法测定更方便，加快实验的效率。