生物传感器的研发及发酵工业应用

生物传感器(Biosensors)的研发及其在发酵工业中的应用一、生物传感器应用研究概况国内外得到应用的生物传感器主要包括：1测定水质的BOD分析仪、在市场上有以日本和德国为代表产品供应。采用丝网印刷和微电子技术的手掌型血糖分析器，已形成规模化生产，年销售量约为十亿美元；固定化酶传感分析仪：国外以美国的YSI公司和德国BST公司为代表，都有系列分析仪产品，它们主要用于环境监测和食品分析，国内到目前为主只有山东省科学院生物研究所的系列化产品在市场得到应用。4SPR生物传感器，在日、美、德、瑞典等国得到了开发和初步应用。极大多数同类其它研究还都处在探索性阶段，系列化生物传感器技术研发现状二、生物传感器的应用1、发酵中葡萄糖测定过去用操作繁琐时间长的还原糖方法只能近似地估计葡萄糖的变化。现在提供了快速而准确的固定化酶的测定方法，发酵中可根据糖消耗确定微生物的生长速率，观察是否染菌，随时与产物的产生一起估算转化率，确定补料效果和及时判断发酵结束的时间。发酵过程或设备异常现象通过葡萄糖分析得到及时预报。2、谷氨酸发酵液的分析在谷氨酸发酵中，随时跟踪目标产物的产生。快速获得主控参数的变化信息。先进的分析方法，使时间缩短了几十倍。在发酵前期及时知道产酸出现时间在发酵中期可根据谷氨酸产生速率，预知最终的产量，并获得补氨是否均匀的信息在发酵后期，可根据谷氨酸产生速率变慢情况确定放罐时间和今后配料的调整3、乳酸传感器在发酵上的应用乳酸测定是生物传感器出现后新增加的控制参数。实践中发现它的控制是获得发酵高产的关键。乳酸是需氧发酵产物转化过程中的中间产物，是过程控制的敏感参数，与生物素的加入量、补糖、活菌数、菌活力、空气补给等控制直接相关。发酵旺盛期，乳酸必然产生，适度的乳酸浓度是高产罐的重要指示。此时单纯地通过通风是达不到乳酸下降的目的，反而引起能源的浪费及减产。发酵后期、放罐前应控制乳酸下降，才能达到高产。乳酸传感器的应用现状①是体育上耐力项目科学训练的常用设备②已在抗疲劳保健食品检测中普及应用，许多省级卫生防疫站成功地用这项新技术