[發明專利]一種雙指標酶電極檢測裝置和對生物反應器內底物和產物的在線測試方法

在審

• 申請號: 202011493669.0
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112505122A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 史建國;畢春元;張金玲;杜祎
• 申請（專利權）人: 山東省科學院生物研究所
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉瀟

本發明涉及生物傳感器技術領域，尤其涉及一種雙指標酶電極檢測裝置和實現生物反應器底物和產物的在線測試方法。本發明提供的雙指標酶電極檢測裝置包括反應池、底物酶電極、產物酶電極、緩沖液瓶、標準液瓶和樣品液瓶，所述反應池包括通過管道串聯的第一反應池和第二反應池；所述第一反應池內設置底物酶電極，第二反應池內設置產物酶電極；所述緩沖液瓶、標準液瓶和樣品液瓶通過管道匯總后，再分別與第一反應池和第二反應池通過管道連接。所述雙指標酶電極檢測裝置可實現低濃度和高濃度物質的同時檢測且不需要在儀器外進行額外的稀釋，提高了檢測的精確度。

技術領域

本發明涉及生物傳感器技術領域，尤其涉及一種雙指標酶電極檢測裝置和對生物反應器內底物和產物的在線測試方法。

背景技術

生物傳感器是利用生物敏感材料作識別元件與適當的理化換能器及信號放大裝置構成的分析工具或檢測系統。其中，固定化酶傳感器(酶電極) 是研究最多、性能穩定，而且應用市場最大的生物傳感器，優勢是特異性好、樣品前處理簡單、快速、靈敏度高且可操作性強，在微生物發酵、細胞培養過程檢測與控制領域已展現出廣闊的應用前景。

生物反應(細胞培養、微生物發酵等)過程需要對底物和目標產物進行快速、準確的檢測，以便對生物反應過程進行優化和控制。以谷氨酸發酵為例，常規檢測采用酶電極雙指標(底物葡萄糖和產物谷氨酸)在線檢測裝置是葡萄糖電極和谷氨酸酶電極安裝在同一反應池腔內(如圖2所示)。與此同時，由于發酵液檢測樣品的特點是樣品量大、批次多，樣品組分復雜、被測物濃度變化范圍廣等。在實際測定時，由于被檢測物的濃度過高，需要經過稀釋才能測定(谷氨酸和葡萄糖同時稀釋)。將稀釋后樣品注入反應池腔， 20秒后同時得到葡萄糖和谷氨酸測定結果。但發酵過程底物和目標產物的濃度變化呈現相反的變化趨勢：發酵起始階段，底物濃度高，產物濃度低(幾乎為零)。隨著發酵時間的進程，底物逐步消耗，濃度逐漸減低；產物逐步生成，濃度逐步提高。在發酵終點，產物濃度達到最大值，而底物接近零值。所以在利用如圖2所示的常規檢測采用酶電極雙指標(底物葡萄糖和產物谷氨酸)在線檢測裝置進行實際檢測時，由于被測物質濃度過高，需要在進行檢測前就對樣品先進行一定的稀釋后再進入到所述檢測裝置中進行準確測定。發酵初期的產物和發酵終點的底物濃度已在儀器檢測范圍之內，不用稀釋就可進行測定。但實際測試過程中，葡萄糖和谷氨酸測定時按統一操作步驟完成，且被測樣品是按高濃度檢測范圍來確定稀釋倍數。因此就會導致濃度低的樣品由于過度稀釋，造成不必要的稀釋誤差。特別是在發酵終點，要求底物濃度趨近于0(原料充分利用)。由于樣品的稀釋檢測，造成了稀釋誤差，不利于精準判斷底物(殘留量)和發酵終點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙指標酶電極檢測裝置和對生物反應器內底物和產物的在線測試方法，所述雙指標酶電極檢測裝置不需要在儀器外進行額外的稀釋，提高了檢測的精確度。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種雙指標酶電極檢測裝置，包括反應池、底物酶電極3、產物酶電極4、緩沖液瓶6、標準液瓶7和樣品液瓶8，所述反應池包括通過管道串聯的第一反應池1和第二反應池2；

所述第一反應池1內設置底物酶電極3，第二反應池2內設置產物酶電極4；

所述緩沖液瓶6、標準液瓶7和樣品液瓶8通過管道匯總后，再分別與第一反應池1和第二反應池2通過管道連接。

優選的，所述雙指標酶電極檢測裝置還包括廢液瓶9。

優選的，所述第一反應池1和第二反應池2內均設置有攪拌子5。

優選的，所述緩沖液瓶6和標準液瓶7的管路匯總處設置有第一泵閥10；

所述標準液瓶7和樣品液瓶8的管路匯總處設置有有第二泵閥11；

所述第二泵閥11與第二反應池2之間的管道上設置有第三泵閥12；