RU106898U1 - DEVICE FOR EXPRESS DETERMINATION OF BIOCHEMICAL OXYGEN CONSUMPTION - Google Patents
DEVICE FOR EXPRESS DETERMINATION OF BIOCHEMICAL OXYGEN CONSUMPTION Download PDFInfo
- Publication number
- RU106898U1 RU106898U1 RU2010149689/10U RU2010149689U RU106898U1 RU 106898 U1 RU106898 U1 RU 106898U1 RU 2010149689/10 U RU2010149689/10 U RU 2010149689/10U RU 2010149689 U RU2010149689 U RU 2010149689U RU 106898 U1 RU106898 U1 RU 106898U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxygen consumption
- biochemical oxygen
- microorganisms
- biosensor
- determination
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Устройство для экспресс-определения биохимического потребления кислорода, содержащее измерительную кювету, магнитную мешалку и биосенсорную систему, включающую кислородный электрод, на котором размещены иммобилизованные микроорганизмы, отличающееся тем, что в качестве иммобилизованных микроорганизмов использованы дрожжи Debaryomyces hansenii BKM Y-2482. A device for the rapid determination of biochemical oxygen consumption, containing a measuring cell, a magnetic stirrer and a biosensor system including an oxygen electrode on which immobilized microorganisms are placed, characterized in that Debaryomyces hansenii BKM Y-2482 yeast is used as immobilized microorganisms.
Description
Техническое решение относится к области экологии, а именно, к биосенсорным аналитическим устройствам. Устройство может быть использовано для экспресс-определения биохимического потребления кислорода (ВПК) в образцах воды различного происхождения.The technical solution relates to the field of ecology, namely, to biosensor analytical devices. The device can be used for rapid determination of biochemical oxygen consumption (MIC) in water samples of various origins.
Для оценки степени загрязненности воды биоразлогаемыми органическими соединениями в настоящее время применяется параметр, определенный как индекс биохимического потребления кислорода. Существующий способ определения БПК основан на тестах, минимальная продолжительность которых составляет 5 суток [ПНДФ 14. 1:2:3:4. 123-97. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений биохимической потребности в кислороде после n-дней инкубации (БИКполн) в поверхностных пресных, подземных (грунтовых), питьевых, сточных и очищенных сточных водах. - М.: 1997. 25 с.]. В настоящее время все предприятия, санитарные службы и водоочистные сооружения РФ используют для повседневного анализа сточных вод стандартный способ. Отсутствие оперативности существенно снижает ценность традиционного способа. По указанной причине возникают экологически опасные ситуации, при которых остается незамеченной поступление, на водоочистные сооружения аварийно загрязненных вод или наоборот, недоочистка их в процессе регенерации.To assess the degree of water pollution by biodegradable organic compounds, a parameter is currently used, defined as an index of biochemical oxygen consumption. The existing method for determining BOD is based on tests, the minimum duration of which is 5 days [PNDF 14. 1: 2: 3: 4. 123-97. Quantitative chemical analysis of water. The methodology for measuring biochemical oxygen demand after n-days of incubation (BICfill) in surface fresh, underground (ground), drinking, wastewater and treated wastewater. - M.: 1997.25 p.]. Currently, all enterprises, sanitary services and wastewater treatment plants of the Russian Federation use the standard method for everyday wastewater analysis. The lack of efficiency significantly reduces the value of the traditional method. For this reason, environmentally hazardous situations arise in which the flow of accidentally contaminated waters to the wastewater treatment plants or vice versa, their under-treatment during regeneration, goes unnoticed.
Для оперативного анализа могут быть использованы способы оценки БПК, основанные на использовании биосенсорных анализаторов. В Б ПК-биосенсорах в качестве распознающих элементов использованы микроорганизмы, способные окислять широкий спектр органических соединений.For operational analysis, BOD assessment methods based on the use of biosensor analyzers can be used. In B PC biosensors, microorganisms capable of oxidizing a wide range of organic compounds were used as recognition elements.
Наиболее близким по своим признакам, принятым за прототип является устройство для экспресс-определения ВПК сточных вод предприятий пищевой промышленности, описанное в работе [Арляпов В.А., Пономарева О.Н., Алферов В.А., Рогова Т.В., Блохин И.В., Чепкова И.Ф., Решетилов А.Н. Микробные биосенсоры, для экспресс-определения БПК сточных вод предприятий пищевой промышленности. // Вода: Химия и Экология. 2008. №3, с 23-30.]The closest in its features adopted for the prototype is a device for the rapid determination of the MIC of wastewater from food industry enterprises described in [Arlyapov V.A., Ponomareva O.N., Alferov V.A., Rogova T.V., Blokhin I.V., Chepkova I.F., Reshetilov A.N. Microbial biosensors for express determination of BOD of wastewater from food industry enterprises. // Water: Chemistry and Ecology. 2008. No. 3, from 23-30.]
Измерительная система состояла из амперометрического кислородного электрода с иммобилизованными микроорганизмами. В качестве микроорганизмов были использованы дрожжи Arxula adeninivorans ВГИ (78)-6, либо бактерии Gluconobacter oxydans subsp. industrus BKM В-1280. Иммобилизация микроорганизмов проводилась адсорбцией на стекловолоконном фильтре Whatman GF/A. Измерения выполнялись при постоянном перемешивании в открытой кювете с рабочим объемом 5 мл. Биосенсор на основе дрожжей Arxula ademnovorans обладал лучшими характеристиками и позволял определять БПК5 в диапазоне 1,4-11,6 мг/дм3 (без разбавления пробы), время стабильной работы биосенсора составляло 28 суток.The measuring system consisted of an amperometric oxygen electrode with immobilized microorganisms. As microorganisms, we used the yeast Arxula adeninivorans VGI (78) -6, or the bacteria Gluconobacter oxydans subsp. industrus BKM B-1280. The immobilization of microorganisms was carried out by adsorption on a glass fiber Whatman GF / A filter. The measurements were carried out with constant stirring in an open cuvette with a working volume of 5 ml. The biosensor based on the Arxula ademnovorans yeast had the best characteristics and allowed to determine BOD 5 in the range of 1.4-11.6 mg / dm 3 (without diluting the sample), the biosensor's stable operation time was 28 days.
Задачей предлагаемого технического решения является улучшение технологических возможностей устройства, за счет того, что устройство позволяет проводить определение биохимического потребления кислорода после n-дней инкубации в поверхностных пресных, подземных (грунтовых), питьевых, сточных и очищенных сточных водах в диапазоне 0,5-180 мг/дм3 (без разбавления пробы) за время 10 мин.The objective of the proposed technical solution is to improve the technological capabilities of the device, due to the fact that the device allows the determination of biochemical oxygen consumption after n-days of incubation in surface fresh, underground (ground), drinking, waste and treated wastewater in the range of 0.5-180 mg / dm 3 (without sample dilution) for 10 minutes
Сущность технического решения заключается в том, что устройство для экспресс-определения БПК содержащее измерительную кювету, магнитную мешалку и биосенсорную систему, включающую кислородный электрод, на котором размещены иммобилизованные микроорганизмы, причем в качестве иммобилизованных микроорганизмов использованы дрожжи Debaryomyces hansenii BKM Y-2482.The essence of the technical solution lies in the fact that the device for the rapid determination of BOD containing a measuring cuvette, a magnetic stirrer and a biosensor system including an oxygen electrode on which immobilized microorganisms are placed, and Debaryomyces hansenii BKM Y-2482 yeast used as immobilized microorganisms.
На фиг.1 показано устройство для экспресс-определения биохимического потребления кислорода представляющее собой кислородный электрод с иммобилизованными микроорганизмами, сопряженный с измерительной кюветой и магнитной мешалкой.Figure 1 shows a device for the rapid determination of biochemical oxygen consumption, which is an oxygen electrode with immobilized microorganisms, coupled to a measuring cell and a magnetic stirrer.
На фиг 2 показана диаграмма субстратной специфичности (чувствительности) используемого биорецептора.Figure 2 shows a diagram of substrate specificity (sensitivity) of the bioreceptor used.
В табл.1 показаны характеристики предложенной полезной модели и прототипа.Table 1 shows the characteristics of the proposed utility model and prototype.
Предлагаемое устройство состоит из следующих элементов: биосенсора, состоящего из преобразователя - кислородного электрода 1, на котором размещен биорецептор 2, представляю иди и собой иммобилизованные на носителе клетки штамма Debaryomyces hansenii ВКМ Y-2482. Кислородный электрод 1 с биорецептором 2 помещены в измерительную кювету 3 объемом 4 мл. Перемешивание раствора в измерительной кювете 3 осуществляется с помощью магнитной мешалки 4 с якорем 5.The proposed device consists of the following elements: a biosensor, consisting of a transducer - an oxygen electrode 1, on which a bioreceptor 2 is placed, representing go and immobilized on a carrier cells of the strain Debaryomyces hansenii VKM Y-2482. An oxygen electrode 1 with a bioreceptor 2 is placed in a measuring cell 3 with a volume of 4 ml. Mixing the solution in the measuring cell 3 is carried out using a magnetic stirrer 4 with an anchor 5.
Для регистрации сигнала биосенсорной системы используют прибор, определяющий зависимость тока от времени - Electrochemical testing system IPC2000, подключаемый к кислородному электроду и компьютеру.To register the signal of the biosensor system, a device is used that determines the dependence of current on time - the Electrochemical testing system IPC2000, connected to an oxygen electrode and a computer.
Для формирования рецепторного элемента микробного биосенсора используют дрожжевой штамм Debaryomyces hansenii ВКМ Y-2482 принадлежащий Всероссийской коллекции микроорганизмов. Для получения биомассы микроорганизмы выращивали на богатой минеральной среде (жидкая глюкозо-пептонная питательная среда). Состав жидкой среды: глюкоза - 10 г/дм3, пептон - 5 г/дм3, дрожжевой экстракт - 0,5 г/дм3, дистиллированная вода - 200 см3. Среду для выращивания клеток стерилизовали автоклавированием при давлении в 1 атмосферу в течение 45 минут. Клетки выращивали аэробно 18-20 часов в качалочных колбах объемом 750 см3 при температуре 29°С.To form the receptor element of the microbial biosensor, the yeast strain Debaryomyces hansenii VKM Y-2482 belonging to the All-Russian Collection of Microorganisms is used. To obtain biomass, microorganisms were grown on a rich mineral medium (liquid glucose-peptone nutrient medium). The composition of the liquid medium: glucose - 10 g / dm 3 , peptone - 5 g / dm 3 , yeast extract - 0.5 g / dm 3 , distilled water - 200 cm 3 . The cell growth medium was autoclaved at a pressure of 1 atmosphere for 45 minutes. Cells were grown aerobically for 18-20 hours in rocking flasks with a volume of 750 cm 3 at a temperature of 29 ° C.
Принцип работы устройства для экспресс-определения биохимического потребления кислорода заключается в следующем:The principle of operation of the device for the rapid determination of biochemical oxygen consumption is as follows:
Кислородный электрод 1 с размещенным на нем биорецептором 2, содержащим иммобилизованные клетки штамма Debaryomyces hansenii ВКМ Y-2482, погружают в измерительную кювету 3 объемом 4 мл с 30 мМ фосфатным буфером (рH 6,8) и регистрируют силу тока, отражающего содержание кислорода в среде (фоновое). Затем вносят пробу, содержащую биоразложимые органические вещества (100 мкл). Измерения проводят при непрерывном перемешивании с помощью магнитной мешалки 4 с якорем 5 при комнатной температуре.An oxygen electrode 1 with a bioreceptor 2 placed on it containing immobilized cells of the strain Debaryomyces hansenii VKM Y-2482 is immersed in a measuring cuvette 3 of 4 ml volume with 30 mM phosphate buffer (pH 6.8) and the current reflecting the oxygen content in the medium is recorded (background). Then make a sample containing biodegradable organic substances (100 μl). The measurements are carried out with continuous stirring using a magnetic stirrer 4 with anchor 5 at room temperature.
После регистрации сигнала биосенсора (зависимость силы тока от времени) кювету промывают буферным раствором. Рассчитывают величину максимальной скорости потребления кислорода (ответ сенсора, dI/dt, нА/с) и определяют значение БПК5 по предварительно построенной калибровочной кривой. Калибровочная зависимость строится по раствору глюкозо-глутаматной смеси (ГГС) приготовленному согласно ПЫДФ 14. 1:2:3:4. 123-97. В соответствии с указанным нормативным документом принимали, что БПК5, равное 205 мг/дм3, соответствует раствору, содержащему суммарно 300 мг/дм3 глюкозы и глутаминовой кислоты.After registering the biosensor signal (current versus time), the cell is washed with a buffer solution. The value of the maximum oxygen consumption rate (sensor response, dI / dt, nA / s) is calculated and the value of BOD 5 is determined from the previously constructed calibration curve. The calibration dependence is based on a solution of glucose-glutamate mixture (GHS) prepared according to RFP 14. 14: 2: 3: 4. 123-97. In accordance with the specified regulatory document, it was accepted that BOD 5 , equal to 205 mg / dm 3 , corresponds to a solution containing a total of 300 mg / dm 3 glucose and glutamic acid.
Микроорганизмы Debaryomyces hansenii BKM Y-2482 способны окислять широкий спектр органических веществ, что дает возможность получить высокую степень корреляции между показаниями биосенсормой системы и стандартным методом.Microorganisms Debaryomyces hansenii BKM Y-2482 are able to oxidize a wide range of organic substances, which makes it possible to obtain a high degree of correlation between the biosensor readings of the system and the standard method.
В таблице 1 представлены характеристики предлагаемого устройства для экспресс-определения биохимического потребления кислорода и прототипа.Table 1 presents the characteristics of the proposed device for the rapid determination of biochemical oxygen consumption and prototype.
Линейный диапазон зависимости ответа биосенсора от БПК5 лежит к диапазоне 0,5-180 мг/дм3 (без разбавления пробы). Длительность единичного измерения не превышает 10 минут. Долговременная стабильность сенсора более 60 суток (падение активности микроорганизмов на протяжении этого времени составило 25%).The linear range of the dependence of the response of the biosensor from BOD 5 lies in the range of 0.5-180 mg / dm 3 (without dilution of the sample). The duration of a single measurement does not exceed 10 minutes. Long-term stability of the sensor for more than 60 days (the decrease in the activity of microorganisms during this time was 25%).
Таким образом, предлагаемое устройство для экспресс-определения биохимического потребления кислорода обеспечивает возможность экспресс-определения индекса БПК за время не более 10 минут в диапазоне 0,5-180 мг/дм3 (без разбавления пробы) без использования сложного дорогостоящего оборудования.Thus, the proposed device for the rapid determination of biochemical oxygen consumption provides the ability to expressly determine the BOD index for no more than 10 minutes in the range of 0.5-180 mg / dm 3 (without diluting the sample) without the use of sophisticated expensive equipment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010149689/10U RU106898U1 (en) | 2010-12-03 | 2010-12-03 | DEVICE FOR EXPRESS DETERMINATION OF BIOCHEMICAL OXYGEN CONSUMPTION |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010149689/10U RU106898U1 (en) | 2010-12-03 | 2010-12-03 | DEVICE FOR EXPRESS DETERMINATION OF BIOCHEMICAL OXYGEN CONSUMPTION |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU106898U1 true RU106898U1 (en) | 2011-07-27 |
Family
ID=44753817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010149689/10U RU106898U1 (en) | 2010-12-03 | 2010-12-03 | DEVICE FOR EXPRESS DETERMINATION OF BIOCHEMICAL OXYGEN CONSUMPTION |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU106898U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2518306C1 (en) * | 2012-12-13 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Method of toxicity assessment of products from polymer and textile materials |
RU2800373C1 (en) * | 2022-05-24 | 2023-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Device for express evaluation of the quantity of easily oxidable organic substances by the index of biochemical oxygen consumption |
-
2010
- 2010-12-03 RU RU2010149689/10U patent/RU106898U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2518306C1 (en) * | 2012-12-13 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Method of toxicity assessment of products from polymer and textile materials |
RU2800373C1 (en) * | 2022-05-24 | 2023-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Device for express evaluation of the quantity of easily oxidable organic substances by the index of biochemical oxygen consumption |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Liu et al. | Immobilised activated sludge based biosensor for biochemical oxygen demand measurement | |
Arlyapov et al. | BOD biosensor based on the yeast Debaryomyces hansenii immobilized in poly (vinyl alcohol) modified by N-vinylpyrrolidone | |
Wang et al. | An innovative reactor-type biosensor for BOD rapid measurement | |
Strand et al. | Rapid BOD measurement for municipal wastewater samples using a biofilm electrode | |
Arlyapov et al. | Biosensor analyzer for BOD index express control on the basis of the yeast microorganisms Candida maltosa, Candida blankii, and Debaryomyces hansenii | |
AU2007226332B2 (en) | A bacterium consortium, bio-electrochemical device and a process for quick and rapid estimation of biological oxygen demand | |
Liu et al. | Short-term BOD (BODst) as a parameter for on-line monitoring of biological treatment process: Part I. A novel design of BOD biosensor for easy renewal of bio-receptor | |
Chen et al. | A BOD biosensor based on a microorganism immobilized on an Al 2 O 3 sol–gel matrix | |
Chiappini et al. | A new microbial biosensor for organic water pollution based on measurement of carbon dioxide production | |
RU205304U1 (en) | DEVICE FOR EXPRESS ANALYSIS OF WATER POLLUTION BY BIODEGRADABLE ORGANIC COMPOUNDS | |
Raud et al. | Nitrosomonas sp. based biosensor for ammonium nitrogen measurement in wastewater | |
RU106898U1 (en) | DEVICE FOR EXPRESS DETERMINATION OF BIOCHEMICAL OXYGEN CONSUMPTION | |
RU73975U1 (en) | BIOSENSOR FOR DETERMINING WATER POLLUTION BY ORGANIC SUBSTANCES | |
RU164144U1 (en) | DEVICE FOR EXPRESS MONITORING OF THE INDEX OF BIOCHEMICAL OXYGEN CONSUMPTION | |
RU117918U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE DEGREE OF WATER POLLUTION BY BIODEGRADABLE ORGANIC SUBSTANCES | |
RU2650634C1 (en) | Biosensor for determining presence of organic substances in water | |
RU225914U1 (en) | Device for rapid analysis of biodegradable organic compounds in water bodies | |
RU129930U1 (en) | BIOSENSOR FOR DETERMINING ORGANIC MATTERS BASED ON ADAPTED CELLS GLUCONOBACTER OXYDANS VKM B-1280 AND OXYGEN ELECTRODE CLARK TYPE | |
RU2800373C1 (en) | Device for express evaluation of the quantity of easily oxidable organic substances by the index of biochemical oxygen consumption | |
CN106442681A (en) | Method for fast measuring biosensor through glycerinum based on co-immobilizing technique | |
CA2307603C (en) | Method and apparatus for measuring use of a substrate in a microbially catalysed reaction | |
RU2359036C1 (en) | Method of integral express-evaluation of environmental pollution | |
RU101037U1 (en) | BIOSENSOR FOR ASSESSING WASTE WATER CONTAMINATION OF PRODUCTION OF SYNTHETIC WASHING PRODUCTS | |
Chen et al. | A novel biosensor for the rapid determination of biochemical oxygen demand | |
RU192836U1 (en) | Device for rapid analysis of the biochemical oxygen consumption index |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20111204 |