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《湖南大学》 2001年
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压电体声波微生物传感及其应用研究

张进忠  
【摘要】: 压电体声波传感器具有响应谱广、灵敏度高、结构简单和易实现数字化等独特优 点,其应用已涉及到分析化学、生命科学、环境监测和表面科学等众多领域。传统的 微生物测定方法操作繁琐并且耗时,20世纪90年代提出了两种快速而简单的压电体 声波传感器微生物测定方法。本文充分利用串联式压电传感器(SPQC)对溶液电导率 的响应,以及单面触液型压电体声波传感器对电极上附加质量、溶液的粘度和密度的 响应,并和微生物的生长代谢特征相结合,提出了几种新型体声波微生物传感方法, 拓宽了压电体声波传感器在环境监测中的应用,信息的提取更加准确容易,测定更加 快速方便。本论文还将SPQC检测器离子色谱法用于乳酸菌发酵过程的监测,获得了 最优的发酵条件。采用阻抗分析技术,实时监测了微生物过程,在微生物生长代谢和 酶催化溶菌响应模型方面开展了一些工作,从而可以充分利用响应曲线提供的信息, 准确地描述微生物的生理生化过程,获得微生物生长和溶解过程的各动力学参数。本 论文的创新性工作可概括如下: 1.提出了两种串联式压电微生物传感方法。根据SPQC传感器对溶液电导率的 灵敏响应,建立了快速测定生化需氧量和致突变测试的新方法。论文中还采用分光光 度法,实现了致突变物的测试。 2.将SPQC检测器离子色谱法用于乳酸菌发酵过程研究,考察了发酵过程中有 机酸浓度的变化,对SPQC检测器和发酵条件进行了优化。 3.提出了几种单面触液型体声波微生物传感方法。利用单面触液型压电传感器 对溶液粘-密度变化和电极上附加质量的响应,采用阻抗分析技术,实时监测了溶菌酶 对溶壁微球菌(M.lysodeiteicus)的溶解过程、硫酸二甲酯(DMS)对鼠伤寒沙门氏 菌(S.typhimurium)的致突变过程和氧化亚铁硫杆菌(T.ferrooxidans)存在下Fe~(2+)的 生物氧化过程,获得了反映这些过程的多维信息。 4.充分利用阻抗响应曲线提供的信息,结合Gompertz细菌生长模型,获得了致 突变过程和生物氧化过程中微生物生长的动力学参数(μ_m、A和λ)。 5.建立了溶菌酶催化微球菌溶解的阻抗响应模型。根据溶菌速率与加入溶菌酶 的量和初始菌液浓度的关系,结合动态电阻与溶液粘度和密度变化的关系,建立了反 映溶菌过程的阻抗响应模型,并获得了该过程的动力学参数(自发溶菌速率K_1和酶催 化溶菌速率K_2)。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TP212

【引证文献】
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【二级引证文献】
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