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。     

CAZy-AA3家族酶及其在生物传感器中的应用研究进展

碳水化合物活性酶数据库（CAZy）中位于“辅助活性”（auxiliary activities,AA）3家族的酶属于葡萄糖-甲醇-胆碱氧化还原酶大家族。它们以黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）作为辅酶,通过反应产物（H₂O₂或对苯二酚）协助其他AA家族酶发挥作用,或辅助糖苷水解酶降解木质纤维素。根据结构序列相似性,AA3家族酶进一步细分为4个亚家族,包括 AA3_1（纤维二糖脱氢酶）、AA3_2（芳醇氧化酶、葡萄糖氧化还原酶）、AA3_3（醇氧化酶）、AA3_4（吡喃糖氧化还原酶）。AA3家族酶因其独特的结构、广泛的用途,近几十年来受到人们的广泛关注。本文系统综述了CAZy-AA3家族酶来源、分子结构及改造,对部分AA3家族酶在生物传感器中的最新研究进展进行了重点综述,并对未来研究方向进行了展望。     

酶电极法快速测定甘油含量的研究

利用酶固定化技术,以甘油激酶（GK）、甘油-3-磷酸氧化酶（GPO）为反应酶,研究GK、GPO的固定化方法及固定化模式,制备甘油酶膜、甘油酶电极,并利用其测定甘油含量。结果表明,GK、GPO按1：1比例固定化时,酶电极电流信号最高;最高效固定模式为：GK固定于核微孔膜,共价偶联GPO固定于Biodyne膜,形成共价双酶膜,进而组装为甘油酶电极。性能研究表明,甘油酶电极最适pH值为7.0,最佳温度为28~32℃;最佳实验条件下,线性范围为0.05~9.00 g/L;回收率为98.4%~102.4%,稳定性高,相对标准偏差（RSD）<5%;测定结果与高效液相色谱法、高碘酸氧化法比较,无明显差异（P>0.05）,且该方法操作简单,专一性强,检测快速,适于实际生产中甘油的实时定量及监控。     

甘油及甲醇补料策略对毕赤酵母表达猪α-干扰素的影响

本文研究了甘油及甲醇补料策略对重组毕赤酵母细胞生长及猪α-干扰素(p IFN-α)表达的影响。结果表明,甘油采取不同的补料策略,以及甲醇浓度控制于不同水平时,细胞生长速度不同,p IFN-α抗病毒活性水平也明显不同。高密度发酵阶段,甘油采用指数方式流加控制时,相较于40 g/L/h、10 g/L/h,恒速流加组的细胞浓度最先达最高水平132 g/L,后一直保持稳定,且发酵液中几乎无残留甘油;与之相应的p IFN-α抗病毒活性水平最高。诱导表达阶段,甲醇浓度须控制并恒定于12 g/L时,p IFN-α抗病毒活性最高水平能达到5.95×106IU/m L,而当甲醇浓度稳定于3.5 g/L、16.0 g/L、或者浓度波动较大(10.2~13.8 g/L)时,p IFN-α抗病毒活性均远低于最高水平。     

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。     

生物传感器法测定麦芽汁中赖氨酸含量的研究

本研究利用固定化赖氨酸氧化酶和生物传感器,建立了麦芽汁中赖氨酸含量的测定方法。研究了该方法的线性范围、检出限、最适pH值范围、稳定性及专一性。以大生产麦芽汁为样品,与其它检测方法进行了比较。结果表明,生物传感器法测定赖氨酸含量操作简单而准确,加标回收率为97．41％～103．23％,RSD为2．23％;线性范围为2～100 mg/100 mL,检出限为2 mg/100 mL;稳定性及专一性强,不受其他氨基酸的干扰,能够用于氨基酸种类复杂的麦汁赖氨酸的检测。本方法与氨基酸分析仪、DBL、HPLC等方法相比较,测定结果无显著差异（P＞0．05）。     

富脯氨酸模体研究进展

综述了近年来富脯氨酸模体的研究进展状况,并将其分为PxxP核心序列模体、聚脯氨酸模体、PPxY核心序列模体以及其他类型的模体4类,论述了富脯氨酸膜体的生物学功能及其常出现的原因.