CN105445342A - 植物谷氨酸浓度检测方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种植物谷氨酸浓度检测方法、装置及系统，该方法包括：获取谷氨酸传感探针插入待测植物组织预设部位之后得到的响应信息；根据所述响应信息，获取待测植物组织预设部位的谷氨酸浓度。该方法能通过活体连续在线检测植物谷氨酸浓度，不对被检测植物造成实质性的损伤或破坏，检测结果准确、可靠。

Description

植物谷氨酸浓度检测方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及植物谷氨酸检测技术领域，尤其涉及一种植物谷氨酸浓度检测方法、装置及系统。

背景技术

植物体中的谷氨酸是重要的酸性氨基酸，参与植物蛋白质的合成和代谢过程，维持植物体生理机能，此外谷氨酸的运输和积累还会引起细胞渗透压发生变化，调节植物遭遇逆境时的渗透平衡。

目前，现有的检测谷氨酸的方法有：采用茚三酮显色法、采用高效液相色谱法和采用氨基酸自动分析仪法，上述方法采用不同时间点对材料取样，经过一系列前处理过程，最后上机检测分析谷氨酸在植物体中的含量，是离体取样。

现有的检测谷氨酸技术均采用离体取样对样本材料构成破坏或损害，尤其珍贵材料可能造成彻底破坏；此外现有检测植物体谷氨酸含量的技术不能实现在体检测，只能通过提前设定好时间间隔离体取样，因而不能连续在线监测，这样检测结果不具有时间连续性，导致结果不真实，不能真正体现植物体某个时间点的谷氨酸含量。

鉴于此，如何不对被检测植物造成实质性的损伤或破坏，通过活体连续在线检测植物谷氨酸浓度成为目前需要解决的技术问题。

发明内容

为解决上述的技术问题，本发明提供一种植物谷氨酸浓度检测方法、装置及系统，能够通过活体连续在线检测植物谷氨酸浓度，不对被检测植物造成实质性的损伤或破坏，被检测植物可以正常生长，检测结果准确、可靠。

第一方面，本发明提供一种植物谷氨酸浓度检测方法，包括：

获取谷氨酸传感探针插入待测植物组织预设部位之后得到的响应信息；

根据所述响应信息，获取待测植物组织预设部位的谷氨酸浓度。

可选地，所述获取谷氨酸传感探针插入待测植物组织预设部位之后得到的响应信号，包括：

获取谷氨酸传感探针插入待测植物组织预设部位之后通过循环伏安法得到的响应信息，所述响应信息为响应电流；

相应地，所述根据所述响应信息，获取待测植物组织预设部位的谷氨酸浓度，具体包括：

根据所述响应电流，通过探针响应关系式，获取待测植物组织预设部位的谷氨酸浓度；

所述探针响应关系式为：

I＝3.01C_谷氨酸+3.51

其中，I为响应电流，C_谷氨酸为谷氨酸浓度。

第二方面，本发明提供一种植物谷氨酸浓度检测装置，包括：

响应信息获取模块，用于获取谷氨酸传感探针插入待测植物组织预设部位之后得到的响应信息；

谷氨酸浓度获取模块，用于根据所述响应信息，获取待测植物组织预设部位的谷氨酸浓度。

可选地，所述响应信息获取模块，具体用于

获取谷氨酸传感探针插入待测植物组织预设部位之后通过循环伏安法得到的响应信息，所述响应信息为响应电流；

相应地，所述谷氨酸浓度获取模块，具体用于

根据所述响应电流，通过探针响应关系式，获取待测植物组织预设部位的谷氨酸浓度；

所述探针响应关系式为：

I＝3.01C_谷氨酸+3.51

其中，I为响应电流，C_谷氨酸为谷氨酸浓度。

第三方面，本发明提供一种植物谷氨酸浓度检测系统，包括：

谷氨酸传感探针，用于插入待测植物组织预设部位，采集响应信息；

电化学工作站，包括：上述的植物谷氨酸浓度检测装置；

所述谷氨酸传感探针与所述电化学工作站连接。

可选地，所述谷氨酸传感探针，具体用于插入待测植物组织预设部位，采集应用循环伏安法时的响应信息，所述响应信息为响应电流。

可选地，所述谷氨酸传感探针，包括：针形探针基底、工作电极、参比电极、对电极和用于与电化学工作站连接的连接端子；

所述连接端子，固定在所述针形探针基底与针形一端相反方向的另一端；

所述工作电极、参比电极和对电极均形成在所述针形探针基底上，所述工作电极通过一根导线与所述连接端子连接，所述参比电极和对电极通过另一根导线与所述连接端子连接，所述两根导线均固定在所述针形探针基底上；

所述工作电极上滴有谷氨酸氧化酶和辣根过氧化物酶的混合溶液。

可选地，所述针形探针基底的材质为硅。

由上述技术方案可知，本发明的植物谷氨酸浓度检测方法、装置及系统，能够通过活体连续在线检测植物谷氨酸浓度，不对被检测植物造成实质性的损伤或破坏，被检测植物可以正常生长，检测结果准确、可靠。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种植物谷氨酸浓度检测方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的一种植物谷氨酸浓度检测方法的流程示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种植物谷氨酸浓度检测装置的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的一种植物谷氨酸浓度检测系统的结构示意图；

图5为本发明实施例中的谷氨酸传感探针的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明一实施例提供的植物谷氨酸浓度检测方法的流程示意图，如图1所示，本实施例的植物谷氨酸浓度检测方法如下所述。

101、获取谷氨酸传感探针插入待测植物组织预设部位之后得到的响应信息。

102、根据所述响应信息，获取待测植物组织预设部位的谷氨酸浓度。

在具体应用中，所述步骤101可包括：

获取谷氨酸传感探针插入待测植物组织预设部位之后通过循环伏安法得到的响应信息，所述响应信息为响应电流；

相应地，所述步骤102可具体包括：

根据所述响应电流，通过探针响应关系式，获取待测植物组织预设部位的谷氨酸浓度；

所述探针响应关系式为：

I＝3.01C_谷氨酸+3.51

其中，I为响应电流，C_谷氨酸为谷氨酸浓度。

本实施例的的植物谷氨酸浓度检测方法，是在电化学工作站中实现的，由于是插针式的微创，能够通过活体连续在线检测植物谷氨酸浓度，不对被检测植物造成实质性的损伤或破坏，被检测植物可以正常生长，检测结果准确、可靠。

图2示出了本发明另一实施例提供的一种植物谷氨酸浓度检测方法的流程示意图，如图2所示，本实施例的植物谷氨酸浓度检测方法可包括：

201、获取谷氨酸传感探针插入待测植物组织预设部位之后通过循环伏安法得到的响应信息，所述响应信息为响应电流。

202、根据所述响应电流，通过探针响应关系式，获取待测植物组织预设部位的谷氨酸浓度。

其中，所述探针响应关系式为：

I＝3.01C_谷氨酸+3.51

其中，I为响应电流(单位为纳安nA)，C_谷氨酸为谷氨酸浓度(单位为微摩尔每升μmol/L)。

应说明的是，本实施例通过循环伏安法确定用于在线检测谷氨酸探针检测浓度范围是1.0×10^-6～5×10^-2mol/L，在此浓度范围内，响应电流与浓度呈现良好的线性关系，检出限为1.0×10^-6mol/L。

本实施例的的植物谷氨酸浓度检测方法，是在电化学工作站中实现的，由于是插针式的微创，能够通过活体连续在线检测植物谷氨酸浓度，不对被检测植物造成实质性的损伤或破坏，被检测植物可以正常生长，检测结果准确、可靠。

本实施例的待测植物包括农作、物花卉、林木等植物，检测组织部位是根茎叶果实等组织，检测目标材料是植物生长的不同时期。

举例来说，下述以待测植物组织为西红柿植株上的成熟期果实为例。

(1)实验方法

实验材料选择盆栽西红柿，以西红柿秧苗上的成熟期果实为检测对象，检测时间是早上9点，在西红柿上随机不同部位插探针，检测谷氨酸浓度。

(2)实验仪器及耗材

实验仪器采用电化学工作站(如瑞士万通Autolab电化学工作站)，耗材为硅片。

(3)实验试剂及溶液

实验试剂包括谷氨酸氧化酶(如Amresco美国)和辣根过氧化物酶(如Amresco美国)，银和氯化银混合物(Sigma)。

(4)实验步骤：

a、测试前准备盆栽成熟期西红柿秧苗；

b、以预设部位为果柄基部、侧面、底部为例，将制备好的谷氨酸传感探针插入待测西红柿果实的果柄基部、侧面、底部，深度为1cm，用于检测果实不同部位的谷氨酸浓度；

c、将三个谷氨酸传感探针探针连接到电化学工作站上；

d、选择0V作为工作电位；

e、采用循环伏安法采集每个探针氧化还原电流；

f、谷氨酸传感探针探针电流平稳后，采集数据10分钟用于谷氨酸浓度分析；

g、根据探针的电流与浓度呈现良好的线性关系，I＝3.01C谷氨酸+3.51，将谷氨酸传感探针在西红柿果实中的检测结果带入线性关系式，计算西红柿果实中果柄基部、侧面、底部的谷氨酸浓度。

(5)实验评价结果：

果柄基部的谷氨酸浓度为：0.036mol/L；

果实侧面的谷氨酸浓度为：0.049mol/L；

果实底部的谷氨酸浓度为：0.045mol/L。

本实施例的的植物谷氨酸浓度检测方法，能够通过活体连续在线检测植物谷氨酸浓度，不对被检测植物造成实质性的损伤或破坏，被检测植物可以正常生长，检测结果准确、可靠。

图3示出了本发明一实施例提供的一种植物谷氨酸浓度检测装置的结构示意图，如图3所示，本实施例的植物谷氨酸浓度检测装置3，包括：响应信息获取模块31和谷氨酸浓度获取模块32；

响应信息获取模块31，用于获取谷氨酸传感探针插入待测植物组织预设部位之后得到的响应信息；

谷氨酸浓度获取模块32，用于根据所述响应信息，获取待测植物组织预设部位的谷氨酸浓度。

在具体应用中，本实施例所述响应信息获取模块31，可具体用于

获取谷氨酸传感探针插入待测植物组织预设部位之后通过循环伏安法得到的响应信息，所述响应信息为响应电流；

相应地，所述谷氨酸浓度获取模块32，可具体用于

根据所述响应电流，通过探针响应关系式，获取待测植物组织预设部位的谷氨酸浓度；

所述探针响应关系式为：

I＝3.01C_谷氨酸+3.51

其中，I为响应电流，C_谷氨酸为谷氨酸浓度。

本实施例的的植物谷氨酸浓度检测装置，是在电化学工作站中实现的，由于是插针式的微创，能够通过活体连续在线检测植物谷氨酸浓度，不对被检测植物造成实质性的损伤或破坏，被检测植物可以正常生长，检测结果准确、可靠。

本实施例的植物谷氨酸浓度检测装置，可以用于执行前述图1或图2所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图4示出了本发明一实施例提供的一种植物谷氨酸浓度检测系统的结构示意图，如图4所示，本实施例的植物谷氨酸浓度检测系统，包括：谷氨酸传感探针41和电化学工作站42；

谷氨酸传感探针41，用于插入待测植物组织预设部位，采集响应信息；

电化学工作站42，包括：图3所示实施例所述的植物谷氨酸浓度检测装置3；

所述谷氨酸传感探针41与所述电化学工作42站连接。

在具体应用中，本实施例所述谷氨酸传感探针41，具体用于插入待测植物组织预设部位，采集应用循环伏安法时的响应信息，所述响应信息为响应电流。

在具体应用中，如图5所示，本实施例所述谷氨酸传感探针41，包括：针形探针基底01、工作电极03、参比电极04、对电极04和用于与电化学工作站42连接的连接端子02；

所述连接端子02，固定在所述针形探针基底01与针形一端相反方向的另一端；

所述工作电极03、参比电极04和对电极04均形成在所述针形探针基底01上，所述工作电极03通过一根导线与所述连接端子02连接，所述参比电极04和对电极04通过另一根导线与所述连接端子02连接，所述两根导线均固定在所述针形探针基底01上；

所述工作电极03上滴有谷氨酸氧化酶和辣根过氧化物酶的混合溶液。

其中，所述针形探针基底01的材质为硅。

具体地，所述谷氨酸传感探针的制备方法，可包括：

采用刻蚀技术，对基底(即硅片)进行刻蚀，形成针形探针基底；

采用溅射技术，在针形探针基底上形成工作电极、参比电极和对电极(银Ag/氯化银AgCl)，并将谷氨酸氧化酶(100单位每毫升U/ml)和辣根过氧化物酶(100U/ml)的混合溶液滴在所述工作电极上；

在针形探针基底与针形一端相反方向的另一端固定电化学工作站连接端子；

将所述工作电极通过一根导线与所述电化学工作站连接端子连接，以及将所述参比电极和对电极通过另一根导线与所述电化学工作站连接端子连接。

本实施例的的植物谷氨酸浓度检测系统，是在电化学工作站中实现的，由于是插针式的微创，能够通过活体连续在线检测植物谷氨酸浓度，不对被检测植物造成实质性的损伤或破坏，被检测植物可以正常生长，检测结果准确、可靠。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种植物谷氨酸浓度检测方法，其特征在于，包括：

获取谷氨酸传感探针插入待测植物组织预设部位之后得到的响应信息；

根据所述响应信息，获取待测植物组织预设部位的谷氨酸浓度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取谷氨酸传感探针插入待测植物组织预设部位之后得到的响应信号，包括：

获取谷氨酸传感探针插入待测植物组织预设部位之后通过循环伏安法得到的响应信息，所述响应信息为响应电流；

相应地，所述根据所述响应信息，获取待测植物组织预设部位的谷氨酸浓度，具体包括：

根据所述响应电流，通过探针响应关系式，获取待测植物组织预设部位的谷氨酸浓度；

所述探针响应关系式为：

I＝3.01C_谷氨酸+3.51

其中，I为响应电流，C_谷氨酸为谷氨酸浓度。

3.一种植物谷氨酸浓度检测装置，其特征在于，包括：

响应信息获取模块，用于获取谷氨酸传感探针插入待测植物组织预设部位之后得到的响应信息；

谷氨酸浓度获取模块，用于根据所述响应信息，获取待测植物组织预设部位的谷氨酸浓度。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述响应信息获取模块，具体用于

获取谷氨酸传感探针插入待测植物组织预设部位之后通过循环伏安法得到的响应信息，所述响应信息为响应电流；

相应地，所述谷氨酸浓度获取模块，具体用于

根据所述响应电流，通过探针响应关系式，获取待测植物组织预设部位的谷氨酸浓度；

所述探针响应关系式为：

I＝3.01C_谷氨酸+3.51

其中，I为响应电流，C_谷氨酸为谷氨酸浓度。

5.一种植物谷氨酸浓度检测系统，其特征在于，包括：

谷氨酸传感探针，用于插入待测植物组织预设部位，采集响应信息；

电化学工作站，包括：权利要求3或4中任一项所述的植物谷氨酸浓度检测装置；

所述谷氨酸传感探针与所述电化学工作站连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述谷氨酸传感探针，具体用于插入待测植物组织预设部位，采集应用循环伏安法时的响应信息，所述响应信息为响应电流。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述谷氨酸传感探针，包括：针形探针基底、工作电极、参比电极、对电极和用于与电化学工作站连接的连接端子；

所述连接端子，固定在所述针形探针基底与针形一端相反方向的另一端；

所述工作电极、参比电极和对电极均形成在所述针形探针基底上，所述工作电极通过一根导线与所述连接端子连接，所述参比电极和对电极通过另一根导线与所述连接端子连接，所述两根导线均固定在所述针形探针基底上；

所述工作电极上滴有谷氨酸氧化酶和辣根过氧化物酶的混合溶液。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述针形探针基底的材质为硅。