本发明专利技术涉及生物传感器技术领域，尤其涉及一种双指标酶电极检测装置和实现生物反应器底物和产物的在线测试方法。本发明专利技术提供的双指标酶电极检测装置包括反应池、底物酶电极、产物酶电极、缓冲液瓶、标准液瓶和样品液瓶，所述反应池包括通过管道串联的第一反应池和第二反应池；所述第一反应池内设置底物酶电极，第二反应池内设置产物酶电极；所述缓冲液瓶、标准液瓶和样品液瓶通过管道汇总后，再分别与第一反应池和第二反应池通过管道连接。所述双指标酶电极检测装置可实现低浓度和高浓度物质的同时检测且不需要在仪器外进行额外的稀释，提高了检测的精确度。
【技术实现步骤摘要】
一种双指标酶电极检测装置和对生物反应器内底物和产物的在线测试方法
本专利技术涉及生物传感器
，尤其涉及一种双指标酶电极检测装置和对生物反应器内底物和产物的在线测试方法。
技术介绍
生物传感器是利用生物敏感材料作识别元件与适当的理化换能器及信号放大装置构成的分析工具或检测系统。其中，固定化酶传感器(酶电极)是研究最多、性能稳定，而且应用市场最大的生物传感器，优势是特异性好、样品前处理简单、快速、灵敏度高且可操作性强，在微生物发酵、细胞培养过程检测与控制领域已展现出广阔的应用前景。生物反应(细胞培养、微生物发酵等)过程需要对底物和目标产物进行快速、准确的检测，以便对生物反应过程进行优化和控制。以谷氨酸发酵为例，常规检测采用酶电极双指标(底物葡萄糖和产物谷氨酸)在线检测装置是葡萄糖电极和谷氨酸酶电极安装在同一反应池腔内(如图2所示)。与此同时，由于发酵液检测样品的特点是样品量大、批次多，样品组分复杂、被测物浓度变化范围广等。在实际测定时，由于被检测物的浓度过高，需要经过稀释才能测定(谷氨酸和葡萄糖同时稀释)。将稀释后样品注入反应池腔，20秒后同时得到葡萄糖和谷氨酸测定结果。但发酵过程底物和目标产物的浓度变化呈现相反的变化趋势：发酵起始阶段，底物浓度高，产物浓度低(几乎为零)。随着发酵时间的进程，底物逐步消耗，浓度逐渐减低；产物逐步生成，浓度逐步提高。在发酵终点，产物浓度达到最大值，而底物接近零值。所以在利用如图2所示的常规检测采用酶电极双指标(底物葡萄糖和产物谷氨酸)在线检测装置进行实际检测时，由于被测物质浓度过高，需要在进行检测前就对样品先进行一定的稀释后再进入到所述检测装置中进行准确测定。发酵初期的产物和发酵终点的底物浓度已在仪器检测范围之内，不用稀释就可进行测定。但实际测试过程中，葡萄糖和谷氨酸测定时按统一操作步骤完成，且被测样品是按高浓度检测范围来确定稀释倍数。因此就会导致浓度低的样品由于过度稀释，造成不必要的稀释误差。特别是在发酵终点，要求底物浓度趋近于0(原料充分利用)。由于样品的稀释检测，造成了稀释误差，不利于精准判断底物(残留量)和发酵终点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双指标酶电极检测装置和对生物反应器内底物和产物的在线测试方法，所述双指标酶电极检测装置不需要在仪器外进行额外的稀释，提高了检测的精确度。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种双指标酶电极检测装置，包括反应池、底物酶电极3、产物酶电极4、缓冲液瓶6、标准液瓶7和样品液瓶8，所述反应池包括通过管道串联的第一反应池1和第二反应池2；所述第一反应池1内设置底物酶电极3，第二反应池2内设置产物酶电极4；所述缓冲液瓶6、标准液瓶7和样品液瓶8通过管道汇总后，再分别与第一反应池1和第二反应池2通过管道连接。优选的，所述双指标酶电极检测装置还包括废液瓶9。优选的，所述第一反应池1和第二反应池2内均设置有搅拌子5。优选的，所述缓冲液瓶6和标准液瓶7的管路汇总处设置有第一泵阀10；所述标准液瓶7和样品液瓶8的管路汇总处设置有有第二泵阀11；所述第二泵阀11与第二反应池2之间的管道上设置有第三泵阀12；所述第二泵阀11与第一反应池2之间的管道上设置有第四泵阀13；所述第一泵阀10、第二泵阀11、第三泵阀12和第四泵阀13为三通泵阀。优选的，所述双指标酶电极检测装置还包括管道a、管道b、管道c、管道d和管道e；所述管道a位于第二泵阀11和第四泵阀13之间；所述管道b位于第二泵阀11和第三泵阀12之间；所述管道c、管道d和管道e通过三通阀连接；所述管道c位于所述第四泵阀13和所述三通阀之间；所述管道d位于所述第三泵阀12和所述三通阀之间；所述管道e位于所述三通阀和所述废液瓶9之间。本专利技术还提供了利用上述技术方案所述的双指标酶电极检测装置对生物反应器内底物和产物的在线测试方法，包括以下步骤：在所述双指标酶电极检测装置中的反应池和管道内充满缓冲液；将标准液依次通过第二反应池2和第一反应池1，分别记录产物酶电极响应信号值为B1和底物电极响应信号值为A1；将标准液依次通过第一反应池1和第二反应池2，分别记录产物酶电极相应响应信号值为B2和底物电极响应信号值为A2；发酵初期，将待测液依次通过第二反应池2和第一反应池1，分别记录底物酶电极3响应信号值为Ax1和产物酶电极4响应信号值为Bx1；所述发酵初期为发酵起始时间至Bx的浓度范围为小于等于100mg/dL；所述待测液中产物的测定结果为：Bx＝Bx1/B1×100mg/dL；所述待测液中底物的测定结果为：Ax＝Ax1/A1×100mg/dL；随着发酵进行，当Bx的浓度范围为大于100mg/dL且Ax的浓度范围为大于100mg/dL时，将所述待测液先依次通过第二反应池2和第一反应池1，分别记录底物酶电极3响应信号值为Ax21和产物酶电极4响应信号值为Bx21；然后再依次通过第一反应池1和第二反应池2，分别记录底物酶电极3响应信号值为Ax22和产物酶电极4响应信号值为Bx22；所述待测液中产物的测定结果为：Bx＝Bx22/B2×100mg/dL；所述待测液中底物的测定结果为：Ax＝Ax21/A1×100mg/dL；当Bx的浓度范围为大于100mg/dL且Ax的浓度范围为小于等于100mg/dL时，将待测液依次通过第一反应池1和第二反应池2，分别记录底物酶电极3响应信号值为Ax3和产物酶电极4响应信号值为Bx3；所述待测液中产物的测定结果为：Bx＝Bx3/B2×100mg/dL；所述待测液中底物的测定结果为：Ax＝Ax3/A2×100mg/dL；其中，Bx为消除系统误差后待测液中产物酶电极的响应信号值，Ax为消除系统误差后待测液中产物酶电极的响应信号值；x为测试的时间点。优选的，所述缓冲液为pH＝7.0、浓度为0.2mol/L的磷酸缓冲液。本专利技术提供了一种双指标酶电极检测装置，包括反应池、底物酶电极3、产物酶电极4、缓冲液瓶6、标准液瓶7和样品液瓶8，所述反应池包括通过管道串联的第一反应池1和第二反应池2；所述第一反应池1内设置底物酶电极3，第二反应池2内设置产物酶电极4；所述缓冲液瓶6、标准液瓶7和样品液瓶8通过管道汇总后，再分别与第一反应池1和第二反应池2通过管道连接。本专利技术将底物酶电极3和产物酶电极4分别安装在两个反应池内，两个反应池由管道联通，形成串联结构，开始测定时，待测样首先注入设置有产物酶电极4的第二反应池2内。待发酵过程产物浓度增加和底物浓度降低到一定浓度时，转换被测样品的检测顺序，即被测样品首先注入设置有底物酶电极3的第一反应池内。这样，低浓度的样品不需要经过提前进行稀释就可以在电极响应的线性范围内直接测定，避免了样品前处理(稀释)产生的误差，提高检测的精确度。而高浓度的样品经过两个反应池的稀释，即在测试过程本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双指标酶电极检测装置，包括反应池、底物酶电极(3)、产物酶电极(4)、缓冲液瓶(6)、标准液瓶(7)和样品液瓶(8)，其特征在于，所述反应池包括通过管道串联的第一反应池(1)和第二反应池(2)；/n所述第一反应池(1)内设置底物酶电极(3)，第二反应池(2)内设置产物酶电极(4)；/n所述缓冲液瓶(6)、标准液瓶(7)和样品液瓶(8)通过管道汇总后，再分别与第一反应池(1)和第二反应池(2)通过管道连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种双指标酶电极检测装置，包括反应池、底物酶电极(3)、产物酶电极(4)、缓冲液瓶(6)、标准液瓶(7)和样品液瓶(8)，其特征在于，所述反应池包括通过管道串联的第一反应池(1)和第二反应池(2)；
所述第一反应池(1)内设置底物酶电极(3)，第二反应池(2)内设置产物酶电极(4)；
所述缓冲液瓶(6)、标准液瓶(7)和样品液瓶(8)通过管道汇总后，再分别与第一反应池(1)和第二反应池(2)通过管道连接。
2.如权利要求1所述双指标酶电极检测装置，其特征在于，所述双指标酶电极检测装置还包括废液瓶(9)。
3.如权利要求1所述双指标酶电极检测装置，其特征在于，所述第一反应池(1)和第二反应池(2)内均设置有搅拌子(5)。
4.如权利要求1所述双指标酶电极检测装置，其特征在于，所述缓冲液瓶(6)和标准液瓶(7)的管路汇总处设置有第一泵阀(10)；
所述标准液瓶(7)和样品液瓶(8)的管路汇总处设置有有第二泵阀(11)；
所述第二泵阀(11)与第二反应池(2)之间的管道上设置有第三泵阀(12)；
所述第二泵阀(11)与第一反应池(2)之间的管道上设置有第四泵阀(13)；
所述第一泵阀(10)、第二泵阀(11)、第三泵阀(12)和第四泵阀(13)为三通泵阀。
5.如权利要求1～4任一项所述双指标酶电极检测装置，其特征在于，所述双指标酶电极检测装置还包括管道a、管道b、管道c、管道d和管道e；
所述管道a位于第二泵阀(11)和第四泵阀(13)之间；
所述管道b位于第二泵阀(11)和第三泵阀(12)之间；
所述管道c、管道d和管道e通过三通阀连接；
所述管道c位于所述第四泵阀(13)和所述三通阀之间；
所述管道d位于所述第三泵阀(12)和所述三通阀之间；
所述管道e位于所述三通阀和所述废液瓶(9)之间。
6.利用权利要求1～5任一项所述的双指标酶电极检测装置对生物反应器内底物和产物的在线测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
在所述双指标...
【专利技术属性】
技术研发人员：史建国，毕春元，张金玲，杜祎，
申请(专利权)人：山东省科学院生物研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37
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