实现样品细胞级别检测促进生物工业精确控制
工业生物传感器实现产业化应用
省科学院生物所先后研制出葡萄糖、还原糖、乳酸等多种生化分析传感器,产品占国内市场95%以上
2015-07-23
王亚楠
来源：
大众日报
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□记者 王亚楠
通讯员 任 艳 李 良 报道
本报济南讯 在近日举办的生物传感器技术及产业发展论坛学术研讨会上,记者获悉,我省在工业生物传感器领域取得了突破性研究成果,代表了该领域的国内领先水平；山东省科学院生物所的系列工业生物传感器产品,成为国内唯一的产业化应用。
生物传感器技术是一个非常活跃的工程技术研究领域,从20世纪80年代起,在生物医学检验、疾病诊断与治疗、食品分析、环境监测、工业过程检测与控制、毒物检测及战争生化预警等领域得到广泛的应用,已成为现代分析仪器的前沿科技领域和国际市场竞争的热点。而工业生物传感器,是指面向生物医药、食品、环境检测等工业过程对生物、生化指标进行快速检测的仪器设备。通过工业生物传感器,准确感知、把握这些工业生产过程的关键参数,能够实现生物工业的精确控制、精细生产、智能制造。
“研究轰轰烈烈,但真正实现产业化应用的寥寥无几”。我国生物传感器创始人、原科技部基础司司长、现中科院生物物理所研究员张先恩说。
近年来,我国生物工业规模已居世界首位,但生物传感技术研究成果向产业转化进程还比较缓慢,远远滞后于学术研究成果的形成。据统计,2010年全球生物传感器市场销售额突破了100亿美元,预计2020年将达到225亿美元。但我国目前生物传感器产品的国际市场份额不超过10%。
“乳酸是发酵过程的关键指标,它是细胞代谢的产物,以往传统方法用电极只能测到原料溶液的数据,但利用工业生物传感器,却能够测到细胞活动的层面,精确度大大提高。传统检测方法,测一个样品就需要1个小时以上,时间长直接导致生产过程不能及时调整。现在只需要采集1毫升的样品,20秒就能测出结果。因为特异性好,准确度也大幅提升,误差率从传统方法的5%大幅降低到2%。”省科学院生物研究所所长、山东省生物传感器重点实验室主任史建国说。
据史建国介绍,该所已先后研制出葡萄糖、还原糖、乳酸等多种生化分析传感器,建立了生物传感器在工业环境下运行的实验方法、操作规程、配套试剂及培训服务体系,产品占国内市场95%以上(其余5%为进口产品),在我国食品发酵、生物医药等科研及产业领域实现了广泛应用,突破了传统生产过程只依赖于物理和化学传感器的落后局面,打破了国外技术封锁,为我国生物工业的过程控制提供了先进的技术支撑。
以氨基酸发酵产业为例,全国年总产值超过400亿元,借助工业生物传感器优化生产过程,可提高生产效率10—15%,年增经济效益达40亿元以上。按照整个工业生物技术产业应用情况计算,年增经济效益可达100亿元以上。
山东是生物工业大省,但距产业强省还有很大距离。
史建国介绍说,目前他和团队正根据生物工业生产需求,开发对新指标的检测,从离线检测向在线突破,这样更有助于生产过程实现最优控制,这一技术去年获得省科技进步二等奖,已经在我省的菱花集团、圣泰化工等一些企业开始应用。
此外,工业生物传感器还在走向集成,和化学、物理传感器集成后,不仅是便于生产上应用,更重要的,是能够把集成和智能化生产结合起来,形成一种新运行模式,借助物联网、信息化引领模式转变,对生物产业转型升级将是一个重要的技术支撑。
通讯员 任 艳 李 良 报道
本报济南讯 在近日举办的生物传感器技术及产业发展论坛学术研讨会上,记者获悉,我省在工业生物传感器领域取得了突破性研究成果,代表了该领域的国内领先水平；山东省科学院生物所的系列工业生物传感器产品,成为国内唯一的产业化应用。
生物传感器技术是一个非常活跃的工程技术研究领域,从20世纪80年代起,在生物医学检验、疾病诊断与治疗、食品分析、环境监测、工业过程检测与控制、毒物检测及战争生化预警等领域得到广泛的应用,已成为现代分析仪器的前沿科技领域和国际市场竞争的热点。而工业生物传感器,是指面向生物医药、食品、环境检测等工业过程对生物、生化指标进行快速检测的仪器设备。通过工业生物传感器,准确感知、把握这些工业生产过程的关键参数,能够实现生物工业的精确控制、精细生产、智能制造。
“研究轰轰烈烈,但真正实现产业化应用的寥寥无几”。我国生物传感器创始人、原科技部基础司司长、现中科院生物物理所研究员张先恩说。
近年来,我国生物工业规模已居世界首位,但生物传感技术研究成果向产业转化进程还比较缓慢,远远滞后于学术研究成果的形成。据统计,2010年全球生物传感器市场销售额突破了100亿美元,预计2020年将达到225亿美元。但我国目前生物传感器产品的国际市场份额不超过10%。
“乳酸是发酵过程的关键指标,它是细胞代谢的产物,以往传统方法用电极只能测到原料溶液的数据,但利用工业生物传感器,却能够测到细胞活动的层面,精确度大大提高。传统检测方法,测一个样品就需要1个小时以上,时间长直接导致生产过程不能及时调整。现在只需要采集1毫升的样品,20秒就能测出结果。因为特异性好,准确度也大幅提升,误差率从传统方法的5%大幅降低到2%。”省科学院生物研究所所长、山东省生物传感器重点实验室主任史建国说。
据史建国介绍,该所已先后研制出葡萄糖、还原糖、乳酸等多种生化分析传感器,建立了生物传感器在工业环境下运行的实验方法、操作规程、配套试剂及培训服务体系,产品占国内市场95%以上(其余5%为进口产品),在我国食品发酵、生物医药等科研及产业领域实现了广泛应用,突破了传统生产过程只依赖于物理和化学传感器的落后局面,打破了国外技术封锁,为我国生物工业的过程控制提供了先进的技术支撑。
以氨基酸发酵产业为例,全国年总产值超过400亿元,借助工业生物传感器优化生产过程,可提高生产效率10—15%,年增经济效益达40亿元以上。按照整个工业生物技术产业应用情况计算,年增经济效益可达100亿元以上。
山东是生物工业大省,但距产业强省还有很大距离。
史建国介绍说,目前他和团队正根据生物工业生产需求,开发对新指标的检测,从离线检测向在线突破,这样更有助于生产过程实现最优控制,这一技术去年获得省科技进步二等奖,已经在我省的菱花集团、圣泰化工等一些企业开始应用。
此外,工业生物传感器还在走向集成,和化学、物理传感器集成后,不仅是便于生产上应用,更重要的,是能够把集成和智能化生产结合起来,形成一种新运行模式,借助物联网、信息化引领模式转变,对生物产业转型升级将是一个重要的技术支撑。