[發(fā)明專利]一種基于普魯士藍(lán)膜生物電極對葡萄糖的檢測方法

在審

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• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107271514A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉榮;金萬勤;吳棋;儲震宇;彭京蒙;王翔
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N27/416
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于普魯士藍(lán)膜生物電極對葡萄糖的檢測方法，屬于發(fā)酵工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

葡萄糖是很多發(fā)酵產(chǎn)物的主要碳源，葡萄糖的調(diào)控必需符合菌種的代謝特點，防止出現(xiàn)因為葡萄糖濃度偏大或偏小的情況，即要嚴(yán)格控制其在發(fā)酵液中的濃度。在發(fā)酵前期，如果葡萄糖濃度太高，容易對菌體生長產(chǎn)生阻遏、抑制和限制作用；在發(fā)酵后期，如果葡萄糖濃度過低，則會限制菌體生長和產(chǎn)物合成。因此目前工業(yè)中常使用過程流加葡萄糖，輔助在線檢測葡萄糖濃度，從而實現(xiàn)葡萄糖的穩(wěn)定控制，取得良好的性結(jié)果。葡萄糖作為生物體內(nèi)重要的供能物質(zhì)，與人類的日常生活息息相關(guān)。對葡萄糖的檢測，在食品工業(yè)中的質(zhì)量監(jiān)測、化工發(fā)酵過程的控制及糖尿病病情診斷有著重要的意義。葡萄糖的傳統(tǒng)檢測方法有光學(xué)法和電化學(xué)法。其中，電化學(xué)法中的酶電極法因具有高的靈敏度、優(yōu)良的選擇性和操作簡便等優(yōu)點受到廣泛關(guān)注。近年來，酶生物傳感器的研究得到了飛速的發(fā)展。普魯士藍(lán)(PB)是一種無機鐵氰配位化合物，由于其優(yōu)良的電化學(xué)可逆性、穩(wěn)定性以及H₂O₂具有特異性的電催化活性，被譽為“人工過氧化物酶”。而H₂O₂是酶促反應(yīng)中常見的產(chǎn)物之一，因此，PB薄膜被廣泛應(yīng)用于酶電化學(xué)生物傳感器的構(gòu)建。一種高靈敏度、低成本的葡萄糖生物傳感器這個技術(shù)是基于在絲網(wǎng)印刷碳電極上，采用層層自組裝法制備普魯士藍(lán)薄膜，同時基于戊二醛交聯(lián)法在薄膜上固定葡萄糖氧化。

現(xiàn)有相似的技術(shù)是在基于電子傳遞的葡萄糖電化學(xué)生物傳感器使用的酶墨不穩(wěn)定、檢測靈敏度缺陷而制備了一種用于葡萄糖檢測的酶墨，它的方法是將不同濃度的葡萄糖加入檢測裝置，用線性伏安法進(jìn)行測量，得到不同濃度的葡萄糖溶液的電流隨電位變化的關(guān)系圖，結(jié)合極化電阻的倒數(shù)與葡萄糖濃度間的標(biāo)準(zhǔn)曲線便可得到葡萄糖溶液的濃度。

發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)有技術(shù)的所有缺點:目前檢測葡萄糖的方法主要有高效液相色譜法、氣相色譜法、分光光度法、近紅外、電化學(xué)生物傳感器等。其中，高效液相色譜法應(yīng)用范圍最為廣闊，但其需要昂貴的大型儀器設(shè)備，且不便于攜帶；氣相色譜法精度相對較高，但需對葡萄糖進(jìn)行硅醚處理，操作復(fù)雜；分光光度法需加入顯色劑，會污染葡萄糖溶液，操作過程比較繁瑣，檢測精度低。

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提出基于普魯士藍(lán)膜生物電極而設(shè)計的一種檢測葡萄糖的方法，普魯士藍(lán)膜生物電極是屬于電化學(xué)傳感器，其具有線性檢測范圍寬、成本低、操作簡便、靈敏度高等優(yōu)點，在葡萄糖檢測中具備很好的應(yīng)用前景。

本發(fā)明是在一種基于普魯士藍(lán)膜生物電極的檢測裝置上而設(shè)計的一種檢測方法，檢測裝置由樣品池，蠕動泵，磁力攪拌器構(gòu)成，把電磁學(xué)和化學(xué)很好的結(jié)合了起來，使用磁力攪拌器帶動攪拌子旋轉(zhuǎn)，使得加入的葡萄糖與培養(yǎng)液迅速均勻混合從而使得檢測的葡萄糖更準(zhǔn)確，也使得檢測時間減短，通過蠕動泵來進(jìn)樣使得樣品池的每次檢測葡萄糖的時候液位是相同的，也使得測量準(zhǔn)確。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于普魯士藍(lán)膜生物電極對葡萄糖的檢測方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

步驟SS1：將普魯士藍(lán)膜生物電極的插入端插入樣品池中，所述普魯士藍(lán)膜生物電極的插入端上設(shè)置有與葡萄糖反應(yīng)的酶，普魯士藍(lán)膜生物電極的輸出端電聯(lián)接檢測電路，進(jìn)行樣品池清洗；

步驟SS2：向樣品池中加入定量已知濃度的葡萄糖溶液，檢測電路的電流值穩(wěn)定后，用來激活所述普魯士藍(lán)膜生物電極上的與葡萄糖反應(yīng)的酶，再按照所述步驟SS1的方法進(jìn)行樣品池清洗；

步驟SS3：向樣品池中加入定量已知濃度的葡萄糖溶液，檢測電路的電流值穩(wěn)定后進(jìn)行高點標(biāo)定，再按照所述步驟SS1的方法進(jìn)行樣品池清洗；

步驟SS4：向樣品池中加入定量已知濃度的葡萄糖溶液，所述檢測電路進(jìn)行測試，檢測電路的電流值穩(wěn)定后，若測得葡萄糖溶液的濃度范圍在所述已知濃度的95％～105％以內(nèi)，判定高點標(biāo)定成功，按照步驟SS1的方法進(jìn)行樣品池清洗，并轉(zhuǎn)入步驟SS6；否則繼續(xù)判斷測試次數(shù)是否超過三次，若沒有則轉(zhuǎn)入步驟SS3，否則更換普魯士藍(lán)膜生物電極，按照步驟SS1的方法進(jìn)行樣品池清洗；

步驟SS5：不向樣品池中注入葡萄糖溶液，檢測電路的電流值穩(wěn)定后進(jìn)行低點標(biāo)定；

步驟SS6：向樣品池中加入定量未知的葡萄糖溶液，待檢測電路的電流值穩(wěn)定后，所述檢測電路顯示濃度則為待測葡萄糖溶液的濃度；

步驟SS7：每次檢測未知的葡萄糖溶液前就按照步驟SS1的方法進(jìn)行樣品池清洗一次。