一、 引言
` 6PdMvF ^vUdf.n9 從1962年,Clark和Lyons最先提出生物
傳感器的設(shè)想距今已有40 年。生物傳感器在發(fā)酵工藝、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品工程、臨床醫(yī)學(xué)、軍事及軍事醫(yī)學(xué)等方面得到了深度重視和廣泛應(yīng)用。在最初15年里,生物傳感器主要是以研制酶電極制作的生物傳感器為主,但是由于酶的價(jià)格昂貴并不夠穩(wěn)定,因此以酶作為敏感
材料的傳感器,其應(yīng)用受到一定的限制。
mU;TB%#) >354O6 近些年來(lái),微生物固定化技術(shù)的不斷發(fā)展,產(chǎn)生了微生物電極。微生物電極以微生物活體作為分子識(shí)別元件,與酶電極相比有其獨(dú)到之處。它可以克服價(jià)格昂貴、提取困難及不穩(wěn)定等弱點(diǎn)。此外,還可以同時(shí)利用微生物體內(nèi)的輔酶處理復(fù)雜反應(yīng)。而目前,
光纖生物傳感器的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。而且隨著聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)(PCR)的發(fā)展,應(yīng)用PCR的DNA生物傳感器也越來(lái)越多。
&@yW<< V}& 二、 研究現(xiàn)狀及主要應(yīng)用領(lǐng)域
3vx?x39*Y }JS?42CTaV 1、 發(fā)酵工業(yè)
I<DS07K WlU5`NJl]2 各種生物傳感器中,微生物傳感器最適合發(fā)酵工業(yè)的測(cè)定。因?yàn)榘l(fā)酵過(guò)程中常存在對(duì)酶的干擾物質(zhì),并且發(fā)酵液往往不是清澈透明的,不適用于
光譜等方法測(cè)定。而應(yīng)用微生物傳感器則極有可能消除干擾,并且不受發(fā)酵液混濁程度的限制。同時(shí),由于發(fā)酵工業(yè)是大規(guī)模的生產(chǎn),微生物傳感器其成本低設(shè)備簡(jiǎn)單的特點(diǎn)使其具有極大的優(yōu)勢(shì)。
*g7dB2{ pl5!Ih6 (1). 原材料及代謝產(chǎn)物的測(cè)定
>k"/:g^t Pt E>08 微生物傳感器可用于原材料如糖蜜、乙酸等的測(cè)定,代謝產(chǎn)物如頭孢霉素、谷氨酸、甲酸、甲烷、醇類(lèi)、青霉素、乳酸等的測(cè)定。測(cè)量的
原理基本上都是用適合的微生物電極與氧電極組成,利用微生物的同化作用耗氧,通過(guò)測(cè)量氧電極電流的變化量來(lái)測(cè)量氧氣的減少量,從而達(dá)到測(cè)量底物濃度的目的。
VgOj#Z?K 2|+**BxHD 在各種原材料中葡萄糖的測(cè)定對(duì)過(guò)程控制尤其重要,用熒光假單胞菌(Psoudomonas fluorescens)代謝消耗葡萄糖的作用,通過(guò)氧電極進(jìn)行檢測(cè),可以估計(jì)葡萄糖的濃度。這種微生物電極和葡萄糖酶電極型相比,測(cè)定結(jié)果是類(lèi)似的,而微生物電極靈敏度高,重復(fù)實(shí)用性好,而且不必使用昂貴的葡萄糖酶。
9k1n-po Lf3:' n 當(dāng)乙酸用作碳源進(jìn)行微生物培養(yǎng)時(shí),乙酸含量高于某一濃度會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng),因此需要在線測(cè)定。用固定化酵母(Trichosporon brassicae),透氣膜和氧電極組成的微生物傳感器可以測(cè)定乙酸的濃度。