生物傳感器及其在食品檢測中的應用

徐杰　王昀（山東省安丘市檢驗檢測中心，山東安丘　262100）

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生物傳感器及其在食品檢測中的應用

徐杰王昀
（山東省安丘市檢驗檢測中心，山東安丘262100）

【摘 要】近年來，食品的污染情況越來越嚴重，一些生物和化學類的污染現象越加明顯，這就對食品當中污染物的檢測方式及技術等提出了更高的要求。生物傳感器就是一種用于食品檢測的現代化儀器，其主要是通過酶、細胞器以及免疫制劑等生物識別元件產生相應的生化反應，可直接接收電、熱及光等元素對相應的生化物質實施檢測，以此來保障食品的安全性。本文針對生物傳感器及其在食品檢測當中的應用進行分析，并為此簡要論述以供參考。

【關鍵詞】生物傳感器食品檢測應用

目前，食品質量的安全問題開始受到社會各界的高度重視，以往那種普遍的化學檢測已經很難真正滿足食品檢測的需求。在這種需求背景之下，很多方便、準確、成本節省的檢測方式被推出，并廣泛的運用在食品的安全檢測工作當中，生物傳感器就是其中一種較為迅速且靈敏的檢測儀器，直接成為當前食品快速檢測技術的主要研究方向。生物傳感器集合了現代電子技術和生物技術為一體，是一種全新的高科技產品，在應用方面具有極為深遠的意義。

1　生物傳感器概述及其原理分析

1.1概述

生物傳感器蘊含了當代科學技術的標志性技術，其所采用的傳感技術在多個領域當中都發揮出了極其重要的功能作用，成為當代信息產業發展的重要支柱。生物傳感器主要是將生物感應元件所特有的敏感及專一性和傳導器相互結合，再通過多種生物材料及代謝產物等專門用于檢測和識別生物的化學成分［1］。目前生物傳感器被廣泛的應用在生物醫學和食品信息的檢測方面，將被檢測物和分子識別元件的特異性有效結合起來，檢測物在進入到生物活性材料后將產生化學及物理的反應，由此借助換能器將其轉換為可定量和可處理的多種信號類型等，然后通過電路進行處理，最終實現對被測物的有效檢測。

1.2原理及特點

生物傳感器本身在結構上具體包含了兩個方面：（1）識別部件，這部分部件主要源自生物體分析、個體細胞分析以及組織部分的識別組件，其中包括了酶、細胞、微生物以及抗原、抗體等等。（2）轉換部件，這一部件能夠真正實現對物理信號的有效轉換，其主要由光學和電化學兩種檢測元件組成，比如熱電、光電壓電原件以及離子敏場效應等等，其他多為輔助的部件，專門用于完成系統測量的控制性功能。

生物傳感器本身具有多種特點，其選擇性較好、操作起來簡單便捷，并且可將其重復使用。其專一性良好，具有較強的可選擇特異性，一般不會受到外界的干擾。使用起來可直接采用固定化的生物活性物質作為主要催化劑，且對于一些比較貴重的檢測試劑，還可進行反復的使用。實施檢測的速度非常快，能夠在特定的時間內完成對特定成分的檢測工作，檢測的準確度較高，誤差?。?］。最主要的是其檢測的成本偏低，因為科學技術的進步，促使其多種生物化學的試劑成本得以顯著降低，其通過多次連續性的測試，所需要的成本費用非常低廉。

2　生物傳感器在食品檢測中的具體應用

2.1應用于食品微生物檢測

食品的安全檢測非常復雜，采用生物傳感器能夠極大的提升檢測分析的速度及靈敏度，促使整個檢測的過程變得非常簡便。采用生物傳感器檢測食品，其中包含了多項檢測操作，其中的微生物檢測非常重要，因為微生物本身所產生的毒素對于食品的安全造成了嚴重的威脅，有多起食物中毒事件的發生原因都和微生物有關，而生物傳感器就能夠對食品當中的微生物展開良好的監測。近幾年，國內外學者采用基因芯片對食品當中的致病菌種進行深入分析，檢測并鑒別了其中多種特異性菌種，然后通過設計通用引物的方式擴增細菌核糖體，并直接將其擴增物和包含探針的低密度芯片進行了雜交，從而由此實現對多種微生物實施檢查的目的。

2.2應用于食品藥物殘留檢測

近年來，人們對于食品的健康安全意識越來越明顯，針對食品當中所包含的農藥和獸藥殘留物也更加的重視和關注，因此食品當中藥物殘留物的快速檢測成為主要研究發展的方向。基于免疫原理的生物傳感器可充分的運用在對食品藥物殘留的檢測工作當中，比如將單克隆抗體應用蛋白A法將其固定在壓電晶體上的金電極表面，而被檢測物中的莠去津所具備的吸附效果將引發石英晶體的震蕩頻率發生明顯的改變。由此可根據其頻率的變化來對被檢測物的濃度進行檢測，其檢測的下限可達到1.5ng/ml。通過這一實驗可以發現，將莠去津固定在壓電晶體上，以此采取間接的方式對莠去津進行測定，其檢測的下限可達到0.025ng/ml的數值標準。

2.3應用于食品激素檢測

通常在一些肉類的食品當中所積累和殘留的激素相對較多，以往對此類激素所采取的檢測方式主要是免疫學的方法［3］。其中酶聯免疫吸附就是一種極為重要的方式，其主要是利用抗原和抗體的特異性免疫反應及酶的催化作用來檢測食品中的激素殘留物。國內對于食品激素殘留的檢測方式研究真正取得了較為顯著的效果，相關研究人員根據競爭酶免疫反應的原理設計出食品激素殘留檢測的傳感器，這一傳感器也被成為乙烯雌酚傳感器。主要是由乙烯雌酚抗體膜和過氧化氫電極兩者組合而成，可直接將一定量過氧化氫酶所標記的乙烯雌酚加入被檢測物當中，這樣不論是已標記的還是未標記的乙烯雌酚都將和膜上的乙烯雌酚抗體產生明顯的競爭反應。最后直接對酶標乙烯雌酚和抗體兩者的結合率進行檢測，即可得出食品當中所包含的乙烯雌酚的具體含量。

3　結語

綜上所述，科學技術不斷前進的步伐，為生物傳感器的研究和發展帶來巨大的發展機遇，多種全新的生物傳感器系統被推出并廣泛的應用在人們的生活當中，特別是在醫學、食品及基因等檢測方面所發揮的作用越來越重要。其中，將生物傳感器技術應用在食品安全的檢測當中，能夠有效的保障食品的健康安全性，對于人們的健康而言意義重大。

參考文獻：

［1］蔣雪松，許林云，盧利群，沈飛，周宏平.生物傳感器在食品污染物檢測中的應用研究進展［J］.食品科學，2013，23:357-362.

［2］石亞麗，袁濤，任婷婷，李書國.生物傳感器在食品安全快速檢測中應用研究［J］.糧食與油脂，2012，02:5-9.

［3］白冰，趙玲，王程程，李敏通，李延斌，胡耀華.生物傳感器在檢測食品品質及其質量安全中的應用［J］.食品安全質量檢測學報，2012，05: 414-420.

作者簡介：徐杰（1987—），女，山東濰坊人，工作單位：山東省安丘市檢驗檢測中心，職務：科員，研究方向：食品科學。