如何测量pH值-含蛋白质的样品

pH测量概述

在含蛋白质的样品中测量pH值，可能是件相当具有挑战性的任务。因为蛋白质可能会污染pH电极的玻璃膜和传统陶瓷芯液络部。为获得精确的pH值读数，这两个部件都必须保持较佳状态。

蛋白质对玻璃膜的污染
陶瓷芯液络部的蛋白质阻塞
如何去除蛋白质污染
选择合适的电极

*本文档仅用于研究与质量控制用途

在含有蛋白质样品中如何获得准确的pH值

1. 蛋白质对玻璃膜的污染

在任何的水溶液当中，酸都以氢离子的形式存在。pH电极的玻璃膜经过特殊设计，能够跟这些氢离子互动产生电位差，进一步可转换为pH值。现与氢离子的互动，玻璃膜必须避免蛋白质残留等污染。任何存在于玻璃上的污染，都会影响与氢离子相互作用的表面区域，减缓电极的响应速度。

图1：在玻璃膜处产生电位

电极响应速度过慢，会给测量带来不便。电极所连接的 pH 计需要根据时间单位内的mV信号变动来判定是否到达终点。由于mV信号的变动是电极的玻璃膜与溶液中的氢离子作用时所获得的，因此蛋白质所造成的污染可能会对测量值产生影响，带来测量误差。当电极不含蛋白质残留物时，mV值便会随着时间推移，对氢离子浓度的变化及时地进行变化。经过几秒后，每秒钟的mV值变化便会放缓，而在降至仪表的“稳定标准”以下时，便会获得较终的pH值。

由于玻璃膜可用表面区域减少，每单位时间的mV值变化会降低。跟干净的电极一样，当系统达到平衡点时，受到污染的电极所产生的mV值变化也会随着时间的推移而放慢。但是，无论电极对溶液的pH值快速响应或缓慢响应，pH计都采取相同的“稳定标准”。

图2：干净电极与受污染电极的反应时间比较。干净电极(蓝色) pH=6.026，终点时间：84秒；受污染电极(绿色) pH=5.959，终点时间：309 秒

2. 陶瓷芯液络部的蛋白质阻塞

液络部和电极玻璃膜一样容易受到蛋白质污染的影响。传统的陶瓷芯液络部，是位于电极玻璃膜上方的一块玻料。玻料是由小气孔所构成，该设计可让电解液流出电极，并流入样品中。电解液的流动对获取精确pH结果非常重要 ─它会产生稳定的参考电位，并且形成电极的回路。如果电解液不能稳定地流入样品，读数的错误就难以避免。

电解液是浓缩的盐溶液。当蛋白质溶液暴露至盐水时，蛋白质经常会沉淀形成固态物质。当溶液在进行pH值测量时，会形成盐梯度，pH电极的液络部位置具有较高的盐浓度。这会让液络部出现蛋白质沉淀。随着蛋白质不断沉淀在陶瓷芯液络部处，电解液的流动便会减慢，较后逐渐停止，使pH值读数产生错误。