[发明专利]一种BOD生物传感器及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及环境监测领域，具体涉及一种生物传感器及其制备方法和应用，尤其涉及一种BOD生物传感器及其制备方法和应用。

背景技术

随着环境科学的迅速发展，人们对环境问题愈加重视；环境问题已不仅是排放污染物所引起的人类健康问题，还涉及自然环境的保护和生态平衡以及维持人类繁衍、发展的资源问题。

其中，作为与人类生存息息相关的水体环境更是人们关注的重点。生化需氧量(BOD)是水体环境监测中衡量水中有机污染物含量的综合指标。BOD的传统测定方法有BOD5/20法、检压式库仑法、短时日法、坪台值法和瓦勃呼吸法等。目前，国内外普遍采用BOD5标准稀释测定法，具体是把水样充满在密闭的溶解氧瓶中，20℃避光培养5d，分别测量培养前后水样中溶解氧的质量浓度；然后用培养前后溶解氧的质量浓度之差来计算每升样品消耗的溶解氧量(BOD5)。该方法操作繁琐，耗时长，干扰因素多，对操作人员的技术要求较高且不能实时反映水质状况，不能及时为环境管理和决策、科研、事故污染等提供科学依据，也不能满足当前环境监测中快速测定的要求。

BOD生物传感器(BODs)在一定程度上解决了这一问题。BODs工作时,以微生物的单一菌种或混合菌种作为生物敏感元件，当水中BODs的加入或降解代谢的发生时，引起微生物内外源呼吸方式的变化或转化，耦联输出电流强弱的变化，在一定条件下传感器输出的电流值与BOD的浓度呈线性关系。

微生物膜是BODs生物传感器的核心部分，所选用的菌种种类、数量及其固定化方法决定了BODs的响应特性和使用寿命。传统的微生物膜利用多孔醋酸纤维素膜夹层法固定菌种，响应时间约10min，使用寿命较短，仅为17d左右。利用聚乙烯膜和多孔膜夹层法固定菌种测量范围可达1-10mg/L，响应时间约为15min，稳定性(即使用寿命)为25d；与多孔醋酸纤维素膜夹层法相比，稳定性虽有所提高但响应时间较长。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种BOD生物传感器及其制备方法和应用。本发明采用菌种、淀粉和聚乙烯醇的特定配比，制备了一种稳定性好、相应时间短、保藏时间长、对测试水体BOD浓度反应灵敏的BOD生物传感器及其制备方法和应用。

为达此目的，本发明采用了以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种BOD生物传感器的制备方法，包括利用筛选后的菌种制备BOD生物传感器的步骤，所述制备BOD生物传感器具体包括以下步骤：

(1)将醋酸纤维素与沸水充分混匀，配制成夹膜后，冷却；

(2)将筛选后的菌种、淀粉和聚乙烯醇进行混合，混匀后涂抹在所述夹膜上，形成薄膜；

(3)对所述薄膜进行抽吸，使菌种紧密贴在薄膜内壁上；

(4)在薄膜上涂抹粘连剂，制成BOD生物传感器后保藏。

优选地，步骤(2)中筛选后的菌种、淀粉和聚乙烯醇的质量比为1:(0.5-1.5):(1.5-2.5)，例如可以是1:0.5:1.5、1:0.6:1.6、1:0.7:1.8、1:1.4:2.3、1:0.8:2.3、1:1.5:2.5、1:0.8:1.7或1:1:2.5，优选为1:(0.8-1.2):(1.8-2.4)，进一步优选为1:1:2，及所述范围内包括的所有点值，由于篇幅的限制，在此不再穷举。

优选地，将制备得到的生物传感器进行保藏。

优选地，所述保藏的pH为7.0-7.8，例如可以是7.0、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7或7.8，优选为7.2-7.6，更优选为7.4-7.5，及所述范围内包括的所有点值，由于篇幅的限制，在此不再穷举。

优选地，所述保藏的甘油的质量浓度为7-23％，例如可以是7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％或23％，优选为9-20％，及所述范围内包括的所有点值，由于篇幅的限制，在此不再穷举；

优选地，所述保藏的温度为-15～-25℃，例如可以是-15℃、-16℃、-17℃、-18℃、-19℃、-20℃、-21℃、-22℃、-23℃、-24℃或-25℃，优选为-18～-20℃，及所述范围内包括的所有点值，由于篇幅的限制，在此不再穷举。