基于酶电极的乳酸检测生物传感器

乳酸(C₃H₆O₃),又名2-羟基丙酸、丙醇酸,属于羟基酸的一种。乳酸在食品工业、临床医学、生物技术等行业具有极其重要的意义,因此如何高通量检测不同样品中的乳酸成为目前业界研究的重点。传统乳酸检测方法操作繁琐、费时费力或需要昂贵的检测设备,乳酸生物传感器可以克服这些限制,不需要样品制备,能够快速、简便、可靠地定量测定食品或血浆中的乳酸,具有广阔的应用前景。乳酸酶电极生物传感器主要有两种类型——基于L-乳酸氧化酶(L-LOD)和L-乳酸脱氢酶(L-LDH)的乳酸生物传感器。本文综述了L-LOD和L-LDH结构特征、来源及催化机理,讨论了改善基于酶电极的乳酸传感器性能的3种策略(电极材料改造策略、酶固定化策略、酶分子工程改造策略),还根据用于制造乳酸生物传感器的不同载体包括膜、透明凝胶基质、水凝胶载体、纳米颗粒等对乳酸生物传感器进行了归类分析,最后本文将目前商品化应用的酶电极乳酸生物传感器特点进行了对比总结讨论,阐述了乳酸生物传感器的未来应用方向,并对未来发展前景进行了展望。     

通过参数相关性分析对发酵控制策略在植酸酶高密度发酵中的作用探讨

为了优化植酸酶高密度发酵条件,有必要获取在发酵过程中由于控制策略引起有关参数的实时变化及其关联性。本研究利用传感器对植酸酶工程菌高密度发酵过程进行数据在线采集,通过改变转速、接种量与补料甘油,探讨三方面控制因素对高密度发酵产酶过程参数具体影响及各参数变化之间的相关性,建立起与转速-细胞密度-溶氧-乳酸相关的发酵罐内外环境氧控制关系,细胞密度-氧气吸收-二氧化碳释放相关的细胞生长氧控制关系,以及细胞密度-二氧化碳释放-pH变化-蛋白表达的细胞诱导表达的关系。基于参数相关性分析并优化发酵控制条件得到:当搅拌转速递增,植酸酶工程菌接种量为10%时,其生长迟滞期最短(20 h)且发酵末期诱导表达植酸酶酶活可达3037.98 U/mL,相较摇瓶优化发酵的酶活提高了176.18%。本文研究结果可为工业植酸酶高效生产提供参考。