生物傳感器的研發(fā)及發(fā)酵工業(yè)應(yīng)用課件

1生物傳感器(Biosensors)的研發(fā)及其在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用歡迎下載可修改1歡迎下載可修改2一、生物傳感器應(yīng)用研究概況歡迎下載可修改2歡迎下載可修改3國內(nèi)外得到應(yīng)用的生物傳感器主要包括：1測定水質(zhì)的BOD分析儀、在市場上有以日本和德國為代表產(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)?；a(chǎn)，年銷售量約為十億美元；固定化酶傳感分析儀：國外以美國的YSI公司和德國BST公司為代表，都有系列分析儀產(chǎn)品，它們主要用于環(huán)境監(jiān)測和食品分析，國內(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)品在市場得到應(yīng)用。4SPR生物傳感器，在日、美、德、瑞典等國得到了開發(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，歡迎下載可修改3國內(nèi)外得到應(yīng)用的生物傳感器主要包括：歡迎下載可修改4系列化生物傳感器

技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀歡迎下載可修改4系列化生物傳感器

技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀歡迎下載可修改5二、生物傳感器的應(yīng)用歡迎下載可修改5歡迎下載可修改61、發(fā)酵中葡萄糖測定過去用操作繁瑣時間長的還原糖方法只能近似地估計葡萄糖的變化?，F(xiàn)在提供了快速而準確的固定化酶的測定方法，發(fā)酵中可根據(jù)糖消耗確定微生物的生長速率，觀察是否染菌，隨時與產(chǎn)物的產(chǎn)生一起估算轉(zhuǎn)化率，確定補料效果和及時判斷發(fā)酵結(jié)束的時間。發(fā)酵過程或設(shè)備異?，F(xiàn)象通過葡萄糖分析得到及時預(yù)報。歡迎下載可修改61、發(fā)酵中葡萄糖測定過去用操作繁瑣時間長的還原糖方法只能近72、谷氨酸發(fā)酵液的分析在谷氨酸發(fā)酵中，隨時跟蹤目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)生?？焖佾@得主控參數(shù)的變化信息。先進的分析方法，使時間縮短了幾十倍。在發(fā)酵前期及時知道產(chǎn)酸出現(xiàn)時間在發(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)生速率變慢情況確定放罐時間和今后配料的調(diào)整歡迎下載可修改72、谷氨酸發(fā)酵液的分析在谷氨酸發(fā)酵中，隨時跟蹤目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)83、乳酸傳感器在發(fā)酵上的應(yīng)用乳酸測定是生物傳感器出現(xiàn)后新增加的控制參數(shù)。實踐中發(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)化過程中的中間產(chǎn)物，是過程控制的敏感參數(shù)，與生物素的加入量、補糖、活菌數(shù)、菌活力、空氣補給等控制直接相關(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。此時單純地通過通風(fēng)是達不到乳酸下降的目的，反而引起能源的浪費及減產(chǎn)。發(fā)酵后期、放罐前應(yīng)控制乳酸下降，才能達到高產(chǎn)。歡迎下載可修改83、乳酸傳感器在發(fā)酵上的應(yīng)用乳酸測定是生物傳感器出現(xiàn)后新增9乳酸傳感器的應(yīng)用現(xiàn)狀①是體育上耐力項目科學(xué)訓(xùn)練的常用設(shè)備②已在抗疲勞保健食品檢測中普及應(yīng)用，許多省級衛(wèi)生防疫站成功地用這項新技術(shù)實現(xiàn)了在同一小實驗動物體內(nèi)多次采血檢測，簡化了分析化驗工作量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)過程控制的主控參數(shù)歡迎下載可修改9乳酸傳感器的應(yīng)用現(xiàn)狀歡迎下載可修改104、監(jiān)控離交回收谷氨酸或濃縮物的濃度：谷氨酸傳感器可測出0.1%的谷氨酸濃度變化，而瓦氏法不可能達到這樣的精確度。過去離子交換單用pH躍變點來控制回收會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%歡迎下載可修改104、監(jiān)控離交回收谷氨酸或濃縮物的濃度：谷氨酸傳感器可測出115、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，糖化不好時不僅浪費了糧食而且會造成發(fā)酵中泡沫增多，通氣不良，乳酸增高；對后提取也帶來很多麻煩；并將增加污水排放的BOD量。歡迎下載可修改115、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126、酶活力的快速測定(1)糖化酶活力的快速測定可正確控制糖水解時的加酶量，提高糖液的質(zhì)量。可以在SBA分析儀通過預(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：通過檢測蔗糖水解酶水解產(chǎn)生的葡萄糖來快速分析。歡迎下載可修改126、酶活力的快速測定(1)糖化酶活力的快速測定可137、極低濃度產(chǎn)品的純度檢驗

在木糖醇產(chǎn)品純度檢驗中，可檢測殘留不到1%的葡萄糖量，在99%以上的木糖醇產(chǎn)品中方便地檢測葡萄糖的含量。使產(chǎn)品符合出口要求。在BOD標(biāo)準液的檢驗中準確得到低濃度的葡萄糖和谷氨酸標(biāo)準的變化情況。歡迎下載可修改137、極低濃度產(chǎn)品的純度檢驗在木糖醇產(chǎn)品純度檢驗中148、蛋白酶活性的快速測定測定原理：酪蛋白在蛋白酶作用下產(chǎn)生谷氨酸，測定經(jīng)一定反應(yīng)時間后，所產(chǎn)生的谷氨酸量程序：用本儀器主機提供的標(biāo)準程序，設(shè)定標(biāo)準值=1000酶膜：谷氨酸氧化酶酶膜操作方法舉例(略)歡迎下載可修改148、蛋白酶活性的快速測定測定原理：酪蛋白在蛋白酶作用下產(chǎn)159、麥芽糖快速測定測定原理：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。麥芽糖的測定范圍為０～２００mg/dL，測定回收率平均為９９.６９％。在葡萄糖存在時需要先測定葡萄糖含量歡迎下載可修改159、麥芽糖快速測定測定原理：方法:在一定濃度的麥芽糖溶液1610、在線過程分析系統(tǒng)

至今在占我國新型發(fā)酵60%以上產(chǎn)值的谷氨酸發(fā)酵中還沒有實質(zhì)性地應(yīng)用好自動控制系統(tǒng)，生物傳感在線分析可能是這一領(lǐng)域技術(shù)改造和進步的標(biāo)志。歡迎下載可修改1610、在線過程分析系統(tǒng)至今在占我國新型發(fā)酵60%以上1、最困難的事就是認識自己。20.6.286.28.202020:1120:11:15Jun-2020:11

2、自知之明是最難得的知識。二〇二〇年六月二十八日2020年6月28日星期日

3、越是無能的人，越喜歡挑剔別人。20:116.28.202020:116.28.202020:1120:11:156.28.202020:116.28.2020

4、與肝膽人共事，無字句處讀書。6.28.20206.28.202020:1120:1120:11:1520:11:15

5、三軍可奪帥也。Sunday,June28,2020June20Sunday,June28,20206/28/2020

6、最大的驕傲于最大的自卑都表示心靈的最軟弱無力。8時11分8時11分28-Jun-206.28.2020

7、人生就是學(xué)校。20.6.2820.6.2820.6.28。2020年6月28日星期日二〇二〇年六月二十八日

8、你讓愛生命嗎，那么不要浪費時間。20:1120:11:156.28.2020Sunday,June28,202017歡迎下載可修改1、最困難的事就是認識自己。20.6.286.28.202018生物傳感器(Biosensors)的研發(fā)及其在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用歡迎下載可修改1歡迎下載可修改19一、生物傳感器應(yīng)用研究概況歡迎下載可修改2歡迎下載可修改20國內(nèi)外得到應(yīng)用的生物傳感器主要包括：1測定水質(zhì)的BOD分析儀、在市場上有以日本和德國為代表產(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)?；a(chǎn)，年銷售量約為十億美元；固定化酶傳感分析儀：國外以美國的YSI公司和德國BST公司為代表，都有系列分析儀產(chǎn)品，它們主要用于環(huán)境監(jiān)測和食品分析，國內(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)品在市場得到應(yīng)用。4SPR生物傳感器，在日、美、德、瑞典等國得到了開發(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，歡迎下載可修改3國內(nèi)外得到應(yīng)用的生物傳感器主要包括：歡迎下載可修改21系列化生物傳感器

技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀歡迎下載可修改4系列化生物傳感器

技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀歡迎下載可修改22二、生物傳感器的應(yīng)用歡迎下載可修改5歡迎下載可修改231、發(fā)酵中葡萄糖測定過去用操作繁瑣時間長的還原糖方法只能近似地估計葡萄糖的變化?，F(xiàn)在提供了快速而準確的固定化酶的測定方法，發(fā)酵中可根據(jù)糖消耗確定微生物的生長速率，觀察是否染菌，隨時與產(chǎn)物的產(chǎn)生一起估算轉(zhuǎn)化率，確定補料效果和及時判斷發(fā)酵結(jié)束的時間。發(fā)酵過程或設(shè)備異常現(xiàn)象通過葡萄糖分析得到及時預(yù)報。歡迎下載可修改61、發(fā)酵中葡萄糖測定過去用操作繁瑣時間長的還原糖方法只能近242、谷氨酸發(fā)酵液的分析在谷氨酸發(fā)酵中，隨時跟蹤目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)生?？焖佾@得主控參數(shù)的變化信息。先進的分析方法，使時間縮短了幾十倍。在發(fā)酵前期及時知道產(chǎn)酸出現(xiàn)時間在發(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)生速率變慢情況確定放罐時間和今后配料的調(diào)整歡迎下載可修改72、谷氨酸發(fā)酵液的分析在谷氨酸發(fā)酵中，隨時跟蹤目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)253、乳酸傳感器在發(fā)酵上的應(yīng)用乳酸測定是生物傳感器出現(xiàn)后新增加的控制參數(shù)。實踐中發(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)化過程中的中間產(chǎn)物，是過程控制的敏感參數(shù)，與生物素的加入量、補糖、活菌數(shù)、菌活力、空氣補給等控制直接相關(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。此時單純地通過通風(fēng)是達不到乳酸下降的目的，反而引起能源的浪費及減產(chǎn)。發(fā)酵后期、放罐前應(yīng)控制乳酸下降，才能達到高產(chǎn)。歡迎下載可修改83、乳酸傳感器在發(fā)酵上的應(yīng)用乳酸測定是生物傳感器出現(xiàn)后新增26乳酸傳感器的應(yīng)用現(xiàn)狀①是體育上耐力項目科學(xué)訓(xùn)練的常用設(shè)備②已在抗疲勞保健食品檢測中普及應(yīng)用，許多省級衛(wèi)生防疫站成功地用這項新技術(shù)實現(xiàn)了在同一小實驗動物體內(nèi)多次采血檢測，簡化了分析化驗工作量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)過程控制的主控參數(shù)歡迎下載可修改9乳酸傳感器的應(yīng)用現(xiàn)狀歡迎下載可修改274、監(jiān)控離交回收谷氨酸或濃縮物的濃度：谷氨酸傳感器可測出0.1%的谷氨酸濃度變化，而瓦氏法不可能達到這樣的精確度。過去離子交換單用pH躍變點來控制回收會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%歡迎下載可修改104、監(jiān)控離交回收谷氨酸或濃縮物的濃度：谷氨酸傳感器可測出285、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，糖化不好時不僅浪費了糧食而且會造成發(fā)酵中泡沫增多，通氣不良，乳酸增高；對后提取也帶來很多麻煩；并將增加污水排放的BOD量。歡迎下載可修改115、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296、酶活力的快速測定(1)糖化酶活力的快速測定可正確控制糖水解時的加酶量，提高糖液的質(zhì)量?？梢栽赟BA分析儀通過預(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：通過檢測蔗糖水解酶水解產(chǎn)生的葡萄糖來快速分析。歡迎下載可修改126、酶活力的快速測定(1)糖化酶活力的快速測定可307、極低濃度產(chǎn)品的純度檢驗

在木糖醇產(chǎn)品純度檢驗中，可檢測殘留不到1%的葡萄糖量，在99%以上的木糖醇產(chǎn)品中方便地檢測葡萄糖的含量。使產(chǎn)品符合出口要求。在BOD標(biāo)準液的檢驗中準確得到低濃度的葡萄糖和谷氨酸標(biāo)準的變化情況。歡迎下載可修改137、極低濃度產(chǎn)品的純度檢驗在木糖醇產(chǎn)品純度檢驗中318、蛋白酶活性的快速測定測定原理：酪蛋白在蛋白酶作用下產(chǎn)生谷氨酸，測定經(jīng)一定反應(yīng)時間后，所產(chǎn)生的谷氨酸量程序：用本儀器主機提供的標(biāo)準程序，設(shè)定標(biāo)準值=1000酶膜：谷氨酸氧化酶酶膜操作方法舉例(略)歡迎下載可修改148、蛋白酶活性的快速測定測定原理：酪蛋白在蛋白酶作用下產(chǎn)329、麥芽糖快速測定測定原理：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。麥芽糖的測定范圍為０～２００mg/dL，測定回收率平均為９９.６９％。在葡萄糖存在時需要先測定葡萄糖含量歡迎下載可修改159、麥芽糖快速測定測定原理：方法:在一定濃度的麥芽糖溶液3310、在線過程分析系統(tǒng)

至今在占我國新型發(fā)酵60%以上產(chǎn)值的谷氨酸發(fā)酵中還沒有實質(zhì)性地應(yīng)用好自動控制系統(tǒng)，生物傳感在線分析可能是這一領(lǐng)域技術(shù)改造和進步的標(biāo)