生物传感技术

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1、一、生物传感器概述生物传感器是以传感器为基础，由生物学、医学、电化学、光学、热力学及电子技术等学科相互渗透和融合的产物。它是由生物活性物质作为敏感元件，配以适当的换能器所构成的选择性小型分析器件。牛物传感器技术具有快速、灵敏、特异、简便等特点，在食品检测领域具有广阔的应用前景。本文对生物传感器在食品屮的细菌、毒素、农药残留等问题的应用进行综述，并简要探讨生物传感器在食品生物安全中的发展前景。生物传感器图片如下：牛物传感器的基木组成单位包括具有分子识别能力的感受器、换能器和检测器三个部分。生物体的成分（如酶、抗原、

2、抗体、核酸等）或生物体本身（如细胞、细胞器、组织）具有分子识别能力的，均可作为皱感材料。敏感材料经固定化后形成的一种膜结构即生物传感器的感受器。二、生物传感器原理生物传感器的工作原理是，通过感受器的分子识别作用，生物传感器中的生物敏感材料和样品屮的待测物质，发生生物化学反应，产生离子、质子、气体、光、热、质量变化等信号。在一定条件下，信号的大小与样品中被测物质的量存在定量关系。这些信号经换能器转化成电信号或光信号，再经信号处理放大系统处理后，在仪器上显示或记录下来。三、生物传感器分类根据生物墩感材料的不同，可分为

3、酶传感器、微生物传感器、免疫传感器、组织传感器、细胞器传感器等。根据换能器可将生物传感器分为电化学生物传感器、测光型生物传感器、介体生物传感器、半导体生物传感器、压电晶体生物传感等。牛物传感器的结构分类图如下：甑传感器电化学生物传感器微生物传感器半导体生物传感器免疫传感器光学生物传感器细胞传感器热学生物传感器组织传感器声学生物传感器生物传感器结构S1生物传感器的结构分类表面等离子体共振(SurfacePlasmonResonance,SPR)传感技术是一项新兴的生物化学检测技术，具有无须标记、高速、高灵皱度等特点

4、。冃前在化学和生物检测研究中应用FI益广泛。本文综述了SPR技术的基本原理及近年来在食品安全领域研究中取得的进展，并展望了SPR技术的发展方向及应用前最。原理图如上:目前，有机磷农药以其高效的杀虫能力，已成为在农业上使用最为广泛的杀虫剂之一。然而，正是由于它的广泛使用，有机磷农药残留对人类的危害也开始逐渐表现出来，它在农作物产品中的残留也已开始成为对人类健康的一大威胁。传统方法检测有机磷农药检测方法主要包括色谱法，质谱法以及波谱法等，它们通常耗时长、成本高、难以满足现场快速检测的需要。相对而言，生物传感器则为有机

5、磷农药的检测提供一条快速、简便的途径。本文以戊二醛为交联剂,制备了一种基于乙酰胆碱酯酶的酶电极型生物传感器。讨论了戊二醛浓度、酶含量等酶电极制备条件的选择，之后，还考察了待测溶液pH值、电极工作环境温度对酶电极检测过程的影响，初步确定了酶电极的最佳工作环境，并进行了酶电极稳定性的测试。本文还对H+的传质过程进行了分析，结果表明搅拌过程会导致传感器检测灵敏度的降低。木文还选择了一种目前正在中国广泛使用的有机磷农药——毒死脾作为对象，采用此酶电极传感器进行检测，绘制了将该传感器应用于毒死蝉检测时的标准曲线。其对毒死蝉

6、的定量检出浓度范圉在1.64-20.52ppmZ间。压电体声波生物传感器检测食品中的结核杆菌：本实验使用一个压电体声波牛物传感器对模拟样品中的结核杆菌减毒菌株H37Ra进行快速检测，在池系数为0.513cm和培养基稀释倍数为10倍时，传感器具有较高的灵敏度，并得到了细胞浓度与频率Z间的线性方程;使用2%NaOH处理样品，能去除杂菌的干扰，但会使检测时间延长。实图如右图所示：生物传感分析仪测定葡萄糖和-乳酸的影响因索：研究生物传感分析仪广泛应用于食品发酵工业和实验室研究中。为了使其更好地应用于发酵工业和实验室检测，

7、考察了pH、无机盐的种类和浓度对SBA-40C型生物传感分析仪测定葡萄糖和L■乳酸准确性的影响，同时还考察了葡萄糖和乳酸测定的重复性及二者对测定是否存在相互干扰。结果表明,pH影响测定葡萄糖结果丄■乳酸测定的准确性受影响严重;另外，当样品中的NaCI和NH4CI浓度N0.06mol/L吋，会使葡萄糖和L-乳酸测定值明显偏低。实物如右图所示：卷测样囲废渡瓶测老乐的样品缓冲液•泵分隔科筒的气泡生物传感法检测食品中的触酶阳性菌方法:在一次性丝网印刷电极上聚合辣根过氧化物酶制备检测食品屮触酶阳性菌的生物酶传感器，将丝网印

8、刷电极插入电极插口与电化学工作站相连，组装成检测触酶阳性菌的生物电化学传感仪，采用时间■电流法记录响应的结果。结果:对不同来源的食品，当触酶阳性菌菌落数达到104CFU/mL,即可检测到电流变化，检测所需时间根据样品中菌落数的不同而定，--般仅需1〜3h即可推测出样品中原有触酶阳性菌含量，最长通过7h的增菌培养即可推测出含有0.1CFU/mL的样品。结论:用该方法检测食品