[发明专利]葡萄糖宽范围高精度自动检测方法和系统

说明书

本发明公开了一种葡萄糖宽范围高精度自动检测方法。在自制的普鲁士蓝生物酶电极对于葡萄糖浓度检测具有宽范围线性化特性的基础上，提出的根据自主识别检测区域自动调节进样量，实现葡萄糖浓度范围未知下的宽范围高精度检测。本发明采用普鲁士蓝生物酶电极在专用检测池中与微生物发酵液反应产生微安级电流，通过设计微安电流检测电路和滤波处理，建立响应信号与葡萄糖浓度响应方程，计算葡萄糖浓度的测量值，根据测量值系统自主识别检测浓度区间，根据偏差调节进样量设定值V，通过高精密智能进样装置自动进样V，使得检测池中的待测物浓度处于传感电极的最佳响应范围，实现葡萄糖宽范围、高精度自动检测。

技术领域

本发明涉及微生物发酵行业领域，针对发酵过程底物、中间代谢物、产物等关键组分浓度的在线检测问题，提供了一种葡萄糖宽范围高精度自动检测方法，实现葡萄糖在未知浓度下的宽范围、精准检测，属于生物制药、通信及软件交叉学科技术领域。

背景技术

微生物发酵行业领域普遍采用批式发酵为主的“粗放式”生产模式，在生产过程中不能及时跟踪底物或产物的浓度变化，对发酵过程的认识往往处于“黑箱”状态，生产操作完全依赖于操作经验，导致生产效率低下且环境污染严重，因此我国亟需研制发酵底物和产物浓度的在线分析仪器。

发酵过程中各组分浓度检测至关重要，它能够帮助人们实时了解发酵的进程，知道相关微生物的生理状况，通过检测得到的信息越多，对发酵过程的了解就越透彻，从而更好的进行发酵调控。

目前应用于发酵过程中的各组分浓度检测的方法主要包括：滴定显色法、高效液相色谱法、生物传感器法等，已经受到广泛采用。生物传感器可将反应组分浓度的量转换为可识别的物理信号如光学信号、电化学信号等，对产生的物理信号进行处理放大后，通过研究信号的变化，可以得出发酵组分浓度的变化量。该方法对待测物具有良好的选择性，且其灵敏度高、成本低、易微型化，所以更加受到发酵过程的青睐。

通过在线分析关键组分的浓度如发酵底物、中间代谢物和产物等可以实时反应细胞生理状态，根据细胞的生理状态可以揭示细胞生长代谢规律及阶段特性，从而指导微生物发酵过程的实时调控，使发酵中底物得到充分利用，同时提高产物的合成效率。

发明内容

本发明针对背景技术中存在的问题，提出了一种葡萄糖宽范围高精度自动检测方法和系统。

技术方案：

本发明首先公开了一种葡萄糖宽范围高精度自动检测方法，它包括以下步骤：

S1、酶电极与底物发生化学反应产生微安级的电流信号；

S2、电流信号转换成标准电压信号；

S3、数字滤波系统对信号进行滤波获得有效的AD值，有效消除检测中的多种信号干扰；

S4、建立浓度响应方程；

S5、基于电压的数字信号精确测量待测物的葡萄糖浓度；

S6、判断是否处于最佳浓度范围，是则进行S7；否则调节进样量，并返回步骤S5；

S7、获得待测物的葡萄糖最终浓度。

优选的，S2的具体步骤为：

S2-1、电流信号通过I/V转换电路转换为电压信号；

S2-2、电压信号通过两级程控放大转换为标准电压信号。

优选的，S3的具体步骤为：

S3-1、标准电压信号通过16位的A/D转化电路转化为数字信号；