1、The Applications of Biosensors in Food Inspection Nov 14 , 2015生物傳感器的基本概念生物傳感器的基本概念生物傳感器通常是指由一種生物敏感生物敏感部件部件(Bioreceptor)和轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化器器(Transducer )緊密結(jié)合,對特定種類化學(xué)物質(zhì)或生物活性物質(zhì)具有選擇性和可逆響應(yīng)的分析裝置。生物傳感器工作原理生物傳感器工作原理生物傳感器可按傳感器輸出信號產(chǎn)生信號產(chǎn)生方式方式（親合型和代謝型）、分子識別元件上的敏敏感物質(zhì)感物質(zhì)及信號轉(zhuǎn)換器信號轉(zhuǎn)換器種類的不同進(jìn)行分類。生物傳感器分類生物傳感器分類生物傳感器優(yōu)點(diǎn)生物傳感器優(yōu)點(diǎn)測定范圍廣泛

2、，理論上可以測定所有的生物物質(zhì)測定過程簡便迅速，容易實(shí)現(xiàn)自動分析體積小、響應(yīng)快、樣品用量少，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)在線檢測敏感材料是固定化生物元件,可反復(fù)多次使用準(zhǔn)確度高，一般相對誤差可達(dá)到1%以內(nèi)可進(jìn)行活體分析成本遠(yuǎn)低于大型的分析儀，便于推廣普及一些生物傳感器能獲得復(fù)雜的物理化學(xué)傳感器綜合作用才能獲得的信息酶酶傳感器傳感器( (Enzyme Sensor Enzyme Sensor ) ) 將活性物質(zhì)酶覆蓋在電極表面，酶與被測的有機(jī)物或無機(jī)物反應(yīng)，形成一種能被電極響應(yīng)的物質(zhì) 1967年Updick和Hicks將固定化的葡萄糖氧化酶結(jié)合在氧電極上，做成了第一支葡萄糖電極；此后，這類酶傳感器通常通過檢測產(chǎn)

3、物H2O2、O2或者H2的濃度變化來檢測底物 最近,人們更關(guān)注酶與電極之間的直接電子傳遞研究，并用于構(gòu)造新型酶傳感器免疫傳感器免疫傳感器( (Immuno SensorImmuno Sensor) )抗體(antibody)對相應(yīng)的抗原(antigen)具有識別識別和結(jié)合結(jié)合的雙重功能，在與抗原結(jié)合時(shí)，選擇性強(qiáng)，靈敏度高抗體或抗原攜帶有大量電荷、發(fā)色基團(tuán)等，結(jié)合時(shí)會產(chǎn)生電學(xué)、化學(xué)、光學(xué)等變化，檢測這些參數(shù)可構(gòu)成不同的免疫傳感器有電化學(xué)免疫傳感器、光學(xué)免疫傳感器、壓電免疫傳感器及表面等離子體共振(SPR)型傳感器。微生物傳感器微生物傳感器( (Microorganism SensorMicroo

4、rganism Sensor) )好氧微生物在繁殖時(shí)需消耗大量的氧,可以氧濃度的變化來觀察微生物與底物的反應(yīng)情況由適合的微生物電極與氧電極組成傳感器基于不同類型的信號轉(zhuǎn)換器,常見的微生物傳感器有電化學(xué)型、光學(xué)型、熱敏電阻型、壓電高頻阻抗型和燃料電池型核酸傳感器核酸傳感器(DNA/RNA Sensor)(DNA/RNA Sensor)依據(jù)生物體內(nèi)核苷酸順序相對穩(wěn)定順序相對穩(wěn)定、核苷酸堿基順序互補(bǔ)堿基順序互補(bǔ)的原理而設(shè)計(jì)出核酸探針傳感器，即基因傳感器。基因傳感器一般有1030個(gè)核苷酸的單鏈核酸分子，能夠?qū)Ｒ坏嘏c特定靶序列進(jìn)行雜交從而檢測出特定的目標(biāo)核酸分子?？煞譃殡娀瘜W(xué)型、光學(xué)型、壓電免疫傳感器及

5、表面等離子體共振型基因傳感器，這種傳感器可用于檢測食品中的病原體，為食品中病原體的鑒定提供了新的手段。組織傳感器組織傳感器(Tissue Sensor)(Tissue Sensor)組織傳感器是把動植物組織薄片的生物催化層與基礎(chǔ)電極相結(jié)合，因此， 這類傳感器可以看成酶傳感器原料易得、成本低廉、靈敏度高、制作簡單、使用方便組織電極與酶傳感器相比有如下特點(diǎn)：酶活性高。酶的穩(wěn)定性增強(qiáng)。生物材料易于獲取。識別元件制作簡便。在食品分析的應(yīng)用在食品分析的應(yīng)用 食品品質(zhì)評價(jià)分析 食品成分快速分析 食品安全檢測食品品質(zhì)評價(jià)分析食品品質(zhì)評價(jià)分析一種超快速測定肉類鮮度的匕首型生物傳感器， 其探頭可現(xiàn)場刺入食品表面

6、24mm 深處，通過測定葡萄糖濃度評價(jià)肉類食品的新鮮度。測定牛乳新鮮度的乳酸傳感器已成為中國微生物傳感器應(yīng)用的基本品種。此外也可從牛乳放置過程中脂解作用產(chǎn)生的短鏈脂肪酸的含量來判斷牛乳及其制品的新鮮度。對食品新鮮度的檢測食品品質(zhì)評價(jià)分析食品品質(zhì)評價(jià)分析1993 年，Bussolati 以從牛鼻粘膜中分離出的氣味結(jié)合蛋白做敏感材料，成功對香味物質(zhì)進(jìn)行了測定日本農(nóng)林水產(chǎn)省研制出一種傳感器，可“品嘗”肉湯的風(fēng)味。該傳感器可用于肉湯生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制。食品感官評定的電子鼻和電子舌對食品滋味及熟度的檢測食品成分快速分析食品成分快速分析1993 年，Radu，G.L. 等人制備了一個(gè)基于過氧化氫檢測用于測

7、定蛋白質(zhì)的傳感器， 該傳感器能在0.1-4mg 范圍內(nèi)測定蛋白，測定時(shí)間59min。日本東洋紡織公司把氨肽酶和氨基酸氧化酶固定在高分子膜上， 由測得的H2O2值推算出蛋白質(zhì)分解率，在水解蛋白質(zhì)的生物反應(yīng)中控制分解程度。在測定氨基酸的生物傳感器中，以谷氨酸生物傳感器的研究最廣泛也最成熟。對蛋白質(zhì)、氨基酸的檢測食品成分快速分析食品成分快速分析美國YSI 公司生產(chǎn)的糖測定儀，能在1min 內(nèi)測出樣品中的葡萄糖含量， 檢測線已達(dá)到2.7810e-51.1110e-3mol/L。能對多種食品工業(yè)過程進(jìn)行監(jiān)測對糖含量的檢測食品成分快速分析食品成分快速分析1991 年，羅穎華等人用絲孢酵母和甲醇與氧電極耦合

8、分別制備了新的乙醇傳感器和甲醇傳感器多種有機(jī)酸都可以利用生物傳感器測定， 生物傳感器測定的高特異性能實(shí)現(xiàn)對L-乳酸的選擇性測定。 測定過程只需要23min， 測定范圍為1.410e-31.010e-2mol/L對有機(jī)酸、醇類物質(zhì)的檢測食品安全檢測食品安全檢測用酶聯(lián)電流型免疫傳感器可測到食品中存在的少量的沙門氏菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌。美國佐治亞科技大學(xué)的科學(xué)家發(fā)明了一種新的生物傳感器，可同時(shí)檢測12 種不同的病原體對食品中微生物的檢測食品安全檢測食品安全檢測殺蟲劑阿特拉津可用壓電晶體免疫傳感器、流動注射分析免疫傳感器、安培酶免疫電極等測定，測定下限分別是0.1ug/L、9ug/L、和1ug/L、而光纖免疫傳感器則可用于對硫磷的測定，檢測下限可達(dá)1nmol /L 和0.3nmol /L對殘留農(nóng)藥的檢測食品安全檢測食品安全檢測Dilek 等人研制了測定軟飲料和商品甜味料片劑中的天門冬酰苯丙氨酸甲酯生物傳感器。此酶電極的最適工作條件是pH8. 0 和37。測定線性范圍分別是5.010e-84.01e0-7 mol/L。每次測定需l0min對食品添加劑的檢測生物傳感器的發(fā)展及在食品中的應(yīng)用前景生物傳感器的發(fā)展及在食品中的應(yīng)用前景隨著現(xiàn)代電子及生物技術(shù)的快速發(fā)