一种快速检测乙醇的电极系统及使用电极系统对乙醇检测的方法技术方案

本发明专利技术提供了一种快速检测乙醇的电极系统及使用电极系统对乙醇检测的方法，该电极系统包括直接酶电极和辅助酶电极，在乙醇测定时，直接酶电极与辅助酶电极同时使用；检测方法包括将直接酶电极和辅助酶电极安装于生物传感分析仪，运行仪器；抗干扰性能检测；抗干扰系数计算；仪器定标；样品测定。在测定过程中，直接酶电极和辅助酶电极配合使用，具有抗干扰性强的优点；对乙醇检测的方法简单、易于操作、准确度高；用于乙醇检测的装置具有易于操作的优点。优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
一种快速检测乙醇的电极系统及使用电极系统对乙醇检测的方法


[0001]本专利技术涉及生物传感器
，具体涉及一种快速检测乙醇的电极系统及使用电极系统对乙醇检测的方法。

技术介绍

[0002]乙醇的检测方法较为成熟，以GC法、GCMS法、酒精计法、氧化还原滴定法、分光光度法及生物传感器法最为广泛，其中，GC法和GCMS法是公认的最为准确的检测方法，通常在对乙醇含量测定要求较高的情况下使用，酒精计法是在发酵过程中常用的方法，对酒精的含量进行实时监测使用；氧化还原滴定法、分光光度法、电化学法和生物传感器法由于相对于GC法和GCMS法的成本低且检测结果能够满足实验室需求，因此，在实验室中使用较为广泛。
[0003]随着对乙醇检测准度的要求逐渐提高，实验室法的改进成为研究的重点，以生物传感器法和电化学法的研究最多，这是由于这两种方法在对乙醇检测时不需要对样品进行预处理，检测方法简单、数据获取快。
[0004]生物传感器法相较于电化学法具有更强的优势，这源于生物传感器法是通过电流信号变化进行乙醇含量分析，现有的生物传感器法在对乙醇检测时，使用乙醇氧化酶固定于核微孔基质膜制成乙醇酶膜，然后将乙醇酶膜安装在过氧化氢电极表面作为直接酶电极并安装在生物传感器上，对食品中的乙醇含量进行检测；在该方法中，由于乙醇酶酶膜卡接在基础电极表面，因此，电子转移需要经过二次传导才能到生物传感器，影响了电信号相应速度，使检测时间变长；另外，现有的测定过程中需要工作电极、辅助电极和参比电极同时置于溶液中参与测定过程，使得溶液中的电极量多，且每次开机运行均需要进行校准，影响工作效率。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种快速检测乙醇的电极系统及使用电极系统对乙醇检测的方法，该电极系统包括直接酶电极和辅助酶电极，在测定过程中，直接酶电极和辅助酶电极配合使用，具有抗干扰性强的优点；对乙醇检测的方法简单、易于操作、准确度高；用于乙醇检测的装置具有易于操作的优点。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种快速检测乙醇的电极系统，该电极系统包括直接酶电极和辅助酶电极，在乙醇测定时，直接酶电极与辅助酶电极同时使用；
[0008]所述直接酶电极的制备方法，如下：
[0009](1)制备电极探头Ⅰ：使用绝缘材料将工作块和参比块集成为整体，形成柱状电极探头Ⅰ，备用；
[0010](2)电极探头Ⅰ的修饰：在步骤(1)获得的电极探头Ⅰ表面采用超声纳米雾化喷涂方式包覆纳米氧化石墨烯层，然后室温真空干燥，完成电极探头Ⅰ修饰；
[0011]氧化石墨烯表面具有大量含氧基团，具有很好的溶剂溶解度和聚合物亲和性；通过使用氧化石墨烯包覆电极探头Ⅰ，在电极探头Ⅰ表面形成一种核壳结构的导电网络，更好的为离子、电子的迁移提供通道，提高电极材料的导电性能；另一方面雾化喷涂的石墨烯层极薄，分散性好，没有团聚，有效解决石墨烯在溶液中生物相容性差的问题，同时石墨烯的大表面积、多孔性为酶提供较好的微环境，从而保持酶的活性；
[0012](3)电极探头Ⅰ的固定化：将步骤(2)修饰后的电极探头Ⅰ置于超净台，取5-10U乙醇氧化酶、4％血红蛋白5-10μl、30％甘油1-3μl、混匀，静置2-5min，获得溶液A；然后向溶液A中加入2％戊二醛2-6μl，斡旋混匀10-25秒，获得溶液B，取溶液B 5-20μl在1min之内喷涂于修饰后的电极探头Ⅰ表面，室温静置固化30-60min，完成电极探头Ⅰ的固定化，使电极探头Ⅰ表面固定化乙醇氧化酶层；
[0013](4)直接酶电极制备：取0.1-1.0％壳聚糖水凝胶溶液，滴涂在步骤(3)固定化后的电极探头Ⅰ表面，冷冻干燥，得直接酶电极；
[0014]壳聚糖具有良好的生物相容性，是性能优良的酶固定化载体，乙醇氧化酶位于壳聚糖的孔隙中，样品中的乙醇进入孔隙，在乙醇氧化酶的催化作用下快速发生电子转移，电子转移产生的信号由电极探头Ⅰ直接记录，避免二次传导，提高检测效率；另外，壳聚糖的生物相溶性使保证了酶电催化效率更高，酶活性和寿命更长，电信号传输快；
[0015]所述辅助酶电极的制备方法，如下：
[0016]S1，制备电极探头Ⅱ：采用直接酶电极制备方法中步骤(1)的方法制备柱状电极探头Ⅱ，待用；
[0017]S2，电极探头Ⅱ固定化：制备与直接酶电极步骤(3)相同的混合A，在80℃温度下加热灭活，然后向灭活后的混合A中加入2％戊二醛2-6μl，斡旋混匀10-25秒，获得溶液C，取溶液C 5-20μl在1min之内喷涂于电极探头Ⅱ的表面，室温静置固化30-60min，完成电极探头Ⅱ的固定化，使电极探头Ⅱ表面固定化氧化酶层；
[0018]S3，辅助酶电极制备：取0.1-1.0％壳聚糖水凝胶溶液，滴涂在步骤S2固定化后的电极探头Ⅱ表面，冷冻干燥，得辅助酶电极。
[0019]优选的，在步骤(1)和S1中，工作块为铂(Pt)电极，作为正极使用；参比块为银片，作为负极使用；所述铂电极的表面积为0.6mm2，银电极表面积19mm2。
[0020]优选的，在步骤(2)中，超声纳米雾化喷涂过程为：将氧化石墨烯水溶胶采用超声波清洗机超声分散10-40min后，进行超声波纳米雾化喷涂；超声纳米雾化喷涂过程中的控制参数为：超声频率范围90-140kHz，喷涂宽幅1-50mm，喷涂流量0.001-1ml/min；喷涂时间1-10min。
[0021]优选的，超声纳米雾化喷涂过程中的控制参数为：超声频率120kHz，喷涂宽幅为25mm，喷涂流量为0.002ml/min，喷涂时间为1.5min。
[0022]优选的，在步骤(3)中，取7U乙醇氧化酶、4％血红蛋白5μl、30％甘油3μl、混匀，静置3min，获得溶液A；然后向溶液A中加入2％戊二醛5.5μl，斡旋混匀25秒，获得溶液B；取18μl溶液B在步骤(2)修饰后的电极探头Ⅰ表面直接进行均匀涂布，室温静置固化45min。
[0023]优选的，在步骤(4)和S3中，壳聚糖水凝胶溶液制备过程为：使用1％乙酸溶液作为溶剂，对壳聚糖进行稀释，获得0.5％壳聚糖水水凝胶，壳聚糖水凝胶的pH为6.0；滴涂后，冷冻干燥45min。
[0024]进一步的，电极探头Ⅰ和电极探头Ⅱ的结构相同，如下：
[0025]电极探头Ⅰ包括电极套，电极套的一端为开口结构，另一端安装有端板；
[0026]所述端板上设有通孔；
[0027]在电极套内安装有铂电极，铂电极的A端位于电极套的外部，B端位于电极套的内部；B端靠近端板；
[0028]所述铂电极连接有导线A，导线A穿过端板上的通孔位于电极套的外部；
[0029]在铂电极和电极套之间安装有屏蔽电阻和温度传感器，屏蔽电阻、温度传感器和铂电极之间填充有绝缘材料；
[0030]所述屏蔽电阻连接有导线B、温度传感器连接有导线C，导线B和导线C穿过端板的通孔位于电极套的外部；
[0031]所述铂电极的A端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速检测乙醇的电极系统，其特征在于，该电极系统包括直接酶电极和辅助酶电极，在乙醇测定时，直接酶电极与辅助酶电极同时使用；所述直接酶电极的制备方法，如下：(1)制备电极探头Ⅰ：使用绝缘材料将工作块和参比块集成为整体，形成柱状电极探头Ⅰ，备用；(2)电极探头Ⅰ的修饰：在步骤(1)获得的电极探头Ⅰ表面采用超声纳米雾化喷涂方式包覆纳米氧化石墨烯层，然后室温真空干燥，完成电极探头Ⅰ修饰；(3)电极探头Ⅰ的固定化：将步骤(2)修饰后的电极探头Ⅰ置于超净台，取5-10U乙醇氧化酶、4％血红蛋白5-10μl、30％甘油1-3μl、混匀，静置2-5min，获得溶液A；然后向溶液A中加入2％戊二醛2-6μl，斡旋混匀10-25秒，获得溶液B，取溶液B 5-20μl在1min之内喷涂于修饰后的电极探头Ⅰ表面，室温静置固化30-60min，完成电极探头Ⅰ的固定化，使电极探头Ⅰ表面固定化乙醇氧化酶层；(4)直接酶电极制备：取0.1-1.0％壳聚糖水凝胶溶液，滴涂在步骤(3)固定化后的电极探头Ⅰ表面，冷冻干燥，得直接酶电极；所述辅助酶电极的制备方法，如下：S1，制备电极探头Ⅱ：采用直接酶电极制备方法中步骤(1)的方法制备柱状电极探头Ⅱ，待用；S2，电极探头Ⅱ固定化：制备与直接酶电极步骤(3)相同的混合A，在80℃温度下加热灭活，然后向灭活后的混合A中加入2％戊二醛2-6μl，斡旋混匀10-25秒，获得溶液C，取溶液C 5-20μl在1min之内喷涂于电极探头Ⅱ的表面，室温静置固化30-60min，完成电极探头Ⅱ的固定化，使电极探头Ⅱ表面固定化氧化酶层；S3，辅助酶电极制备：取0.1-1.0％壳聚糖水凝胶溶液，滴涂在步骤S2固定化后的电极探头Ⅱ表面，冷冻干燥，得辅助酶电极。2.如权利要求1所述的快速检测乙醇的电极系统，其特征在于，在步骤(1)和S1中，工作块为铂(Pt)电极，作为正极使用；参比块为银片，作为负极使用；铂电极的表面积为0.6mm2，银电极表面积19mm2。3.如权利要求1所述的快速检测乙醇的电极系统，其特征在于，在步骤(2)中，超声纳米雾化喷涂过程为：将氧化石墨烯水溶胶采用超声波清洗机超声分散10-40min后，进行超声波纳米雾化喷涂；超声纳米雾化喷涂过程中的控制参数为：超声频率范围90-140kHz，喷涂宽幅1-50mm，喷涂流量0.001-1ml/min；喷涂时间1-10min。4.如权利要求3所述的快速检测乙醇的电极系统，其特征在于，超声纳米雾化喷涂过程中的控制参数为：超声频率120kHz，喷涂宽幅为25mm，喷涂流量为0.002ml/min，喷涂时间为1.5min。5.如权利要求1所述的快速检测乙醇的电极系统，其特征在于，在步骤(3)中，取7U乙醇氧化酶、4％血红蛋白5μl、30％甘油3μl、混匀，静置3min，获得溶液A；然后向溶液A中加入2％戊二醛5.5μl，斡旋混匀25秒，获得溶液B；取18μl溶液B在步骤(2)修饰后的电极探头Ⅰ表面直接进行均匀涂布，室温静置固化45min。6.如权利要求1所述的快速检测乙醇的电极系统，其特征在于，在步骤(4)和S3中，壳聚糖水凝胶溶液制备过程为：使用1％乙酸溶液作为溶剂，对壳聚糖进行稀释，获得0.5％壳聚
糖水水凝胶，壳聚糖水凝胶的pH为6.0；滴涂后，冷冻干燥45min。7.如权利要求1-6任一项所述的快速检测乙醇的电极系统，其特征在于，电极探头Ⅰ和电极探头Ⅱ的结构相同，如下：电极探头Ⅰ包括电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丙莲，马耀宏，公维丽，孟庆军，郑岚，杨艳，蔡雷，刘庆艾，杨俊慧，李秋顺，
申请(专利权)人：山东省科学院生物研究所，
类型：发明
国别省市：