山東省生物感測器重點實驗室

1986年研製成功基於溶氧電極的葡萄糖測定儀。1989年研製成功的基於過氧化氫電極的血乳酸測定儀，成為第一台進入實用型的生物感測分析儀。

1999年由山東省政府資助正式掛牌成立山東省生物感測器重點實驗室，掛靠山東省科學院生物研究所。

主要從事生物感測器新型測定方法、相關分析儀器和生物技術中生物量控制系統的研究開發及技術服務；並承擔國家科技攻關、863和省科技攻關項目。二十多年來共完成22項達到國際先進水平的研究成果，研製了十多種新型生物檢測儀器，其中有三項列為國家級新產品。

1989年研製成功的基於過氧化氫電極的血乳酸測定儀，成為第一台進入實用型的生物感測分析儀。

史建國，理學博士，研究員

史建國，男，漢族， 1960 年 10 月出生，中共黨員，理學博士，山東省科學院生物研究所研究員、副所長，山東省生物感測器重點實驗室主任。長期從事生物感測器技術的研究和開發工作。先後參加完成多項國家和省級科研課題，其中，谷氨酸、葡萄糖、乳 酸生物感測器的研究獲國家發明三等獎、山東省科技進步二等獎；發表學術論文 50 多篇。近 5 年來，主持(或已完成)省科技計劃課題 5 項、市級課題 1 項、國際合作課題 3 項；獲山東省級科技進步三等獎 1 項、山東省科技發明三等獎 1 項；獲國家專利 5 項，其中發明專利 1 項、實用新型專利 4 項。近期的主要研究方向為工業生物過程糖分析的生物感測器及相關係統的研究。

近年來發表的主要論文：

1. 史建國等 . 一種還原糖自動檢測系統 . 東南大學學報 ,2003,33:162-164

2. 史建國等 . 應用於葡萄酒生產的還原糖自動滴定儀 . 海峽兩岸第二界分析化學學會 ,2001.

3. 史建國等 . 還原糖快速測定技術在谷氨酸發酵過程中的應用研究 . 食品與發酵工業 ,2003,29 ( 11 ) :107-108

4. 史建國等 . 澱粉糖化過程中還原糖在線檢測的研究 . 山東科學 ,2002,4:28-31

5. 史建國等 . 斐林氏法測定還原糖誤差分析 . 發酵科技通訊 ,2002,4:1-2

6. 史建國等 . 用還原糖測定儀測定葡萄糖澱粉酶活性的研究 . 第四屆中國酶工程學術交流討論會論文集 ,2003.p283

7. 史建國等 . 果葡糖漿生產過程中還原糖的在線檢測 . 食品與發酵工業 ,2003,29(1):73-75

8. 史建國等 . 還原糖測定儀在澱粉糖行業中的應用 . 澱粉與澱粉糖 ,2003,3:26-28

9. 史建國等 . 蜂蜜中還原糖的快速測定技術 . 山東科學 ,2004,17(2):30-32

10. 史建國等 . 發酵生產中還原糖和葡萄糖檢測指標的分析 . 食品與發酵工業， 2006 ， 32(10):165-166

周萬里，高級工程師

周萬里，1956年8月生，山東濟南人，高級工程師。從事生物感測器的研究、開發工作，是我國生物感測技術實用化的主要創始人之一。科研成果獲省部級科技進步二等獎三項，1997年國家技術發明三等獎一項，發表論文十餘篇。1998年獲得“省科學院專業技術拔尖人才”稱號。2000年獲“山東省專業技術拔尖人才”稱號。並享有國務院政府津貼。

1987年初開始研製各種使生物感測分析穩定化運行的配套工作系統和整機。研製的生物感測器有SBA-30、40、50型等多種機型。其中前二種已列為1991年、1994年國家級新產品，並已推廣應用全國400家用戶，該課題組的工作1996年3月25日被《科技日報》頭版頭條以“山東省科學院組織科研力量勇攀高峰，生物感測器研究應用獲得突破”作了報道，並發表了“在應用中創新”的短評。參加了國家“九五”重點科技攻關課題“生物感測器及其相關係統”中的儀錶化研究工作。

主要專業技術成果：

1、“抗壞血酸維生素C酶電極的研製”，山東省科委

2、“國產化乳酸酶膜及乳酸分析儀的研製”，國家體委

3、“乳酸分析儀及配套試劑盒的研製”，山東省科學院

4、“SBA—40型谷氨酸—葡萄糖 酶電極雙功能分析儀的研製”，山東省科委

5、“SBA—40型尿素氮—葡萄糖分析儀的研製”，山東省科委

6、“有機磷中毒生物感測分析儀的研製”，山東省科學院

7、“SBA—40型酒度糖度分析儀的研製”，山東省科學院

8、“SBA—50型糖化酶活力快速測定儀”，山東省科學院

9、“SBA—60型四指標生物感測分析系統”，山東省科學院

主要獲獎情況：

1、1991年“國產化乳酸酶膜及乳酸分析儀的研製”，獲國家體委體育科學進步二等獎

2、1991年“乳酸分析儀及其配套試劑盒的研製”，獲山東省科學技術進步二等獎

3、1995年“SBA—40型谷氨酸—葡萄糖酶電極雙功能分析儀的研製”，獲山東省科學院科技進步一等獎

4、1995年“SBA—40型谷氨酸—葡萄糖酶電極雙功能分析儀的研製”，獲山東省科學技術進步二等獎

5、1997年“谷氨酸、葡萄糖、乳酸生物感測器”，獲國家發明三等獎

朱思榮，理學碩士，研究員

朱思榮 研究員，1963年2月生，漢族，1986年畢業於山東大學生物系，獲理學碩士學位。畢業后就職于山東省醫學科學院實驗動物室，從事實驗動物研究工作， 1992 年調入山東省科學院生物研究所，一直從事生物感測器研究及產品開發，先後研製了 SBA-40、50、60、70、80多種生物感測分析儀，研究工作涉及生物、單片機系統、計算機編程等多個領域，2000年獲第六屆山東省青年科技獎，2001年獲國務院政府特殊津貼。

取得的主要專業技術成果：

SBA-40 型谷氨酸 - 葡萄糖雙功能分析儀研製 國際先進 省科委

SBA-40 型尿素氮 - 葡萄糖分析儀研製 國際先進 省科委

有機磷中毒生物感測分析儀研製究 國際先進 省科委

SBA-60 型四指標生物感測分析系統 國際先進 省科委

SBA-50 型糖化酶活力快速測定儀 國際先進 省科委

SBA-60 生物感測在線分析系統 國際先進 省科委

發酵在線過程分析及控制系統 國際先進 省科委

SBA-70 型血糖 - 乳酸自動分析儀 國際選進 省科委

微生物活細胞數快速檢測儀的研製 國內領先 省科委

固定化酶生物感測分析系統的研發及其推廣應用 國際先進 省科委

項目獲獎情況：

煙草塵對肺臟的損傷作用 省科技進步三等獎

SBA-40 型谷氨酸 - 葡萄糖酶電極雙功能分析儀研製 省科技進步二等獎

谷氨酸、葡萄糖、乳酸生物感測器 國家發明三等獎 國家科委

SBA-40 型尿素氮 - 葡萄糖分析儀研製 山東省科學院科技進步二等獎

固定化酶生物感測分析系統的研發及其推廣應用 省科技進步三等獎

山東省科學院生物研究所是國內首家生物感測器研究開發實用化取得成功的單位。研製的SBA-系列生物感測器得到了較廣泛的應用，包括：在中國體育界普遍用於監控運動員有氧呼吸能力的乳酸感測器，列入中國國家標準："食品中葡萄糖分析"的葡萄糖感測器，在中國的谷氨酸行業已成龍配套普及用於監控生產過程的谷氨酸、乳酸和葡萄糖感測器，和酒精、蔗糖、尿素、次黃嘌呤、肌苷、糖化酶、乳糖等生物感測器。這些感測器結合樣品處理手段，可以衍生出數十種物質的生物化學測定分析方法。

用化學法測定乳酸，測試步驟多，技術上較複雜，測定20-30個血樣需2-2.5小時，而用乳酸生物感測器測定血乳酸的響應時間只需要20秒，整個操作周期只需2分鐘，方法非常簡單，因此得到廣大體育科研人員的歡迎。目前中國體育界共約有200多台乳酸生物感測分析儀在運行中，其中三分之二是國產的SBA系列生物感測器。此外，乳酸感測器還用在谷氨酸發酵控制和保健功能食品的檢定中。

1、澱粉糖生產過程中葡萄糖的生物感測器檢測

近年來雙酶法生產葡萄糖的技術在中國得到了長足的進步和發展，其表現是： ①高活力的α-澱粉酶和糖化酶的採納，使水解糖中外源性蛋白質能夠成倍地減少;②酶工藝特性的改善，耐高溫α-澱粉酶和低糖苷酶活性的糖化酶的應用，大大改少了糖化中出現的副產物：③蒸氣噴射液化技術的普及化，使不溶性澱粉料漿處理的難度得到克服，糖液的濃度提高，同時充分發揮了耐高溫α-澱粉酶的效能;④生產廠家認識到澱粉原料固有的質量對糖液質量的影響。

儘管在雙酶法製糖技術上有了上述有利條件和發展，製糖過程式控制制技術卻仍然處在沿用幾十年一直使用的老方法：使用費林法滴定還原糖的濃度，其結果得到的是糖化過程中葡萄糖變化不完全正確的信息。製糖過程的檢測和控制的手段和方法問題成為糖化工藝中的"瓶頸"部位，有待我們化大力氣去解決它。

SBA系列葡萄糖感測器的普及應用和國家標準GB/T16285-1996的發布實施為葡萄糖的科學分析提供了新的快速而以簡便的方法。雙酶法製糖過程中新的控制手段的研究提到了日程。葡萄糖感測器在製糖中的應用包括：澱粉含量的測定、液化工藝過程的控制、糖化過程檢測、糖化酶活力的快速測定等。

2.、離子交換過程

離交過程中生化成分變化的在線檢測離交回收工序是提高味精工廠谷氨酸總提取率的重要途徑。我國95年十家味精企業的谷氨酸提取率為91.76-87.90%,這就是說谷氨酸離交工序的提取率還很低，約為43.9-55.9%，其中浪費損失還不少；用SBA-谷氨酸感測器監控離交過程，可以方便地杜絕谷氨酸在離子交換過程中的流失。

3.、用乳酸感測器檢測發酵中微生物的供氧狀況

由於乳酸感測器在發酵控制上有特殊重要的用途，在相當一部分味精廠已經普及，僅周口蓮花企業集團、濟寧菱花企業集團二個單位應用的30多台SBA-40型生物感測分析儀中有三分之一是用於乳酸分析的。

濟寧味精廠寇天平、周口味精廠張燦麗、曹北斗都證明了乳酸含量和谷氨酸產量的關係。根據乳酸含量調節和選擇發酵罐最佳通氣量，對儘快穩定生產工藝條件起到積極作用。

在發酵過程中，中期乳酸升高然後下降，是正常的現象；各種各樣的原因都會造成發酵後期乳酸含量的增高，對造成發酵液中乳酸值變高原因的分析，常常成為發酵過程工藝分析的焦點，對車間的穩產高產起舉足輕重的影響。實踐表明：由於現發酵罐溶解氧測定技術的限制，通過乳酸檢測來判斷和控制微生物的需氧狀況，是目前發酵控制最省錢最有效而又可靠的方法。

4.、生物感測器為發酵生產過程提供了離線和在線控制的新途徑

八十年代開始，電子計算機在生物技術領域的應用越來越廣泛，目前一些較先進的商品發酵罐都可以用電子計算機進行(溫度、罐壓、攪拌速度、空氣流量、pH、溶解氧、消泡、氧化還原電位等)參數測量和控制。但是一些對控制發酵過程至關重要的參數，如底物、產物、中間產物、細胞濃度、發酵液的粘度、氣液界面面積等，卻還不能順利地進行聯機(在線)測量和控制。這主要是由於缺乏可以發揮電子計算機潛在全部優點的、適合自動監控發酵過程中某些參數的感測器。生物感測器、自動化分析方法以及電子計算機與生物技術之間介面技術的發展，將擴大計算機技術在微生物工程方面的應用範圍，使發酵生產過程實現高度自動化。由計算機控制的發酵罐谷氨酸、葡萄糖、乳酸成分的在線分析聯罐分析已實驗運行了3年。

5、新型食品添加劑L-乳酸發酵生產中的應用：市場上習慣稱呼的乳酸實質上是D-、L-二種異構體混旋的，D-乳酸是人體不能吸收的。對D-L-乳酸的區分是乳酸生物感測器的特點。SBA-提供的是L-乳酸感測器，它是L-乳酸研究、生產過程式控制制的必需工具。

6.、其它SBA-系列生物感測酶膜品種，包括：酒精(酒度快速測定)、血尿素(疲勞恢復程度的測定)次黃嘌呤(動物體腐敗的指標)、蔗糖(食糖分析)、膽鹼(膽鹼脂酶測定)、甘油(甘油分析)等，可根據用戶的特殊要求，提供有關底物的專用酶膜、配套的標準液和分析測定樣品的方法。例如在酒類分析中，可以方便地用於酒精蒸餾中廢水的跑酒量分析，黃酒和葡萄酒中的葡萄糖含量分析，和用作干(紅、白)葡萄酒殘餘糖份的質量控制，使產品不致過度發酵。

許多食品分析項目可以用SBA生物感測器來測定，如澱粉、糊精、蔗糖、乳糖、乳酸、酒類(葡萄酒、黃酒、啤酒、白酒、果酒)、飲料、農產品，應用範圍極廣。用戶可以在已有感測器基礎上自行開發其用途。

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