生物傳感器biosensors的研發(fā)及其在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用

1、1,生物傳感器(Biosensors)的研發(fā)及其在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用,管理資源吧（www.glzy8.com），提供海量管理資料免費(fèi)下載！,2,一、生物傳感器應(yīng)用研究概況,3,國(guó)內(nèi)外得到應(yīng)用的生物傳感器主要包括：1測(cè)定水質(zhì)的BOD分析儀、在市場(chǎng)上有以日本和德國(guó)為代表產(chǎn)品供應(yīng)。 采用絲網(wǎng)印刷和微電子技術(shù)的手掌型血糖分析器，已形成規(guī)模化生產(chǎn)，年銷售量約為十億美元； 固定化酶?jìng)鞲蟹治鰞x：國(guó)外以美國(guó)的YSI公司和德國(guó)BST公司為代表，都

2、有系列分析儀產(chǎn)品，它們主要用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和食品分析，國(guó)內(nèi)到目前為主只有山東省科學(xué)院生物研究所的系列化產(chǎn)品在市場(chǎng)得到應(yīng)用。4 SPR生物傳感器，在日、美、德、瑞典等國(guó)得到了開(kāi)發(fā)和初步應(yīng)用。極大多數(shù)同類其它研究還都處在探索性階段，,4,系列化生物傳感器技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀,5,二、生物傳感器的應(yīng)用,6,1、發(fā)酵中葡萄糖測(cè)定,過(guò)去用操作繁瑣時(shí)間長(zhǎng)的還原糖方法只能近似地估計(jì)葡萄糖的變化?，F(xiàn)在提供了快速而準(zhǔn)確的固定化酶的測(cè)定方法，發(fā)酵中可根據(jù)糖消

3、耗確定微生物的生長(zhǎng)速率，觀察是否染菌，隨時(shí)與產(chǎn)物的產(chǎn)生一起估算轉(zhuǎn)化率，確定補(bǔ)料效果和及時(shí)判斷發(fā)酵結(jié)束的時(shí)間。發(fā)酵過(guò)程或設(shè)備異常現(xiàn)象通過(guò)葡萄糖分析得到及時(shí)預(yù)報(bào)。,7,2、谷氨酸發(fā)酵液的分析,在谷氨酸發(fā)酵中，隨時(shí)跟蹤目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)生?？焖佾@得主控參數(shù)的變化信息。先進(jìn)的分析方法，使時(shí)間縮短了幾十倍。在發(fā)酵前期及時(shí)知道產(chǎn)酸出現(xiàn)時(shí)間在發(fā)酵中期可根據(jù)谷氨酸產(chǎn)生速率，預(yù)知最終的產(chǎn)量，并獲得補(bǔ)氨是否均勻的信息在發(fā)酵后期，可根據(jù)谷氨酸產(chǎn)生速率變慢情

4、況確定放罐時(shí)間和今后配料的調(diào)整,8,3、乳酸傳感器在發(fā)酵上的應(yīng)用,乳酸測(cè)定是生物傳感器出現(xiàn)后新增加的控制參數(shù)。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)它的控制是獲得發(fā)酵高產(chǎn)的關(guān)鍵。乳酸是需氧發(fā)酵產(chǎn)物轉(zhuǎn)化過(guò)程中的中間產(chǎn)物，是過(guò)程控制的敏感參數(shù)，與生物素的加入量、補(bǔ)糖、活菌數(shù)、菌活力、空氣補(bǔ)給等控制直接相關(guān)。發(fā)酵旺盛期，乳酸必然產(chǎn)生，適度的乳酸濃度是高產(chǎn)罐的重要指示。此時(shí)單純地通過(guò)通風(fēng)是達(dá)不到乳酸下降的目的，反而引起能源的浪費(fèi)及減產(chǎn)。發(fā)酵后期、放罐前應(yīng)控制乳酸下降，才能

5、達(dá)到高產(chǎn)。,9,乳酸傳感器的應(yīng)用現(xiàn)狀①是體育上耐力項(xiàng)目科學(xué)訓(xùn)練的常用設(shè)備②已在抗疲勞保健食品檢測(cè)中普及應(yīng)用，許多省級(jí)衛(wèi)生防疫站成功地用這項(xiàng)新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在同一小實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)多次采血檢測(cè)，簡(jiǎn)化了分析化驗(yàn)工作量 ③是發(fā)酵控制的有效新指標(biāo)④ 是新型可降解塑料聚 L-乳酸前體生產(chǎn)過(guò)程控制的主控參數(shù),10,4、監(jiān)控離交回收谷氨酸或濃縮物的濃度：谷氨酸傳感器可測(cè)出0.1%的谷氨酸濃度變化，而瓦氏法不可能達(dá)到這樣的精確度。過(guò)去離子交換單用pH躍

6、變點(diǎn)來(lái)控制回收會(huì)造成谷氨酸的大量流失。使用谷氨酸傳感器可以使離交回收率提高30- 50%,11,5、監(jiān)控淀粉糖的水解,在淀粉糖的水解中，葡萄糖與還原糖的比值可衡量糖質(zhì)量。發(fā)酵中糖液質(zhì)量是至關(guān)重要的，糖化不好時(shí)不僅浪費(fèi)了糧食而且會(huì)造成發(fā)酵中泡沫增多，通氣不良，乳酸增高；對(duì)后提取也帶來(lái)很多麻煩；并將增加污水排放的BOD量。,12,6、酶活力的快速測(cè)定,(1) 糖化酶活力的快速測(cè)定可正確控制糖水解時(shí)的加酶量，提高糖液的質(zhì)量。 可以

7、在SBA分析儀通過(guò)預(yù)設(shè)定的快速分析程序，在三分鐘得到結(jié)果 (2) 辨別純生啤酒的真假；比較不同廠家產(chǎn)品的質(zhì)量：通過(guò)檢測(cè)蔗糖水解酶水解產(chǎn)生的葡萄糖來(lái)快速分析。,13,7、極低濃度產(chǎn)品的純度檢驗(yàn),在木糖醇產(chǎn)品純度檢驗(yàn)中，可檢測(cè)殘留不到1%的葡萄糖量，在99%以上的木糖醇產(chǎn)品中方便地檢測(cè)葡萄糖的含量。使產(chǎn)品符合出口要求。 在BOD標(biāo)準(zhǔn)液的檢驗(yàn)中準(zhǔn)確得到低濃度的葡萄糖和谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)的變化情況。,14,8、蛋白酶活性的快速測(cè)定,測(cè)定

8、原理：酪蛋白在蛋白酶作用下產(chǎn)生谷氨酸，測(cè)定經(jīng)一定反應(yīng)時(shí)間后，所產(chǎn)生的谷氨酸量程序：用本儀器主機(jī)提供的標(biāo)準(zhǔn)程序，設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值=1000酶膜：谷氨酸氧化酶酶膜操作方法舉例( 略 ),15,9、麥芽糖快速測(cè)定,測(cè)定原理：,方法:在一定濃度的麥芽糖溶液中加入葡萄糖糖化酶（３００u/mL底物） ，然后在pH＝４．５、６０℃的條件下保溫 ５min，取水解液２５μL，水解注入型葡萄糖生物傳感分析儀中，２０s即可得到結(jié)果。麥芽糖的測(cè)定范圍為０～２