1、生物傳感器概述

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平越來(lái)越高，對(duì)食品安全的關(guān)注度也隨之提高。食品不安全事件的不斷發(fā)生加快了食品安全檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。生物傳感器作為最新的檢測(cè)技術(shù)之一，是一種以生物活性單元為敏感元件，結(jié)合化學(xué)、物理轉(zhuǎn)換元件，對(duì)被分析物具有高度選擇性的儀器，具有靈敏度高、檢測(cè)速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn)。本文在概述生物傳感器的基礎(chǔ)上，具體分析了生物傳感器是如何在食品安全中檢測(cè)的，最后展望了未來(lái)生物傳感器的特點(diǎn)。希望對(duì)促進(jìn)食品安全檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和保證食品質(zhì)量安全提供一定的借鑒。

　　1.1、生物傳感器的含義

　　生物傳感器（Biosensor）是以固定化生物活性物質(zhì)（酶、蛋白質(zhì)、微生物、DNA及生物膜等）做敏感元件與適當(dāng)?shù)奈锢砘蚧瘜W(xué)換能器有機(jī)結(jié)合而組成的一種先進(jìn)分析檢測(cè)技術(shù)，由生物識(shí)別元件和信號(hào)轉(zhuǎn)換器組成，能夠選擇性地對(duì)樣品中的待測(cè)物發(fā)出響應(yīng)，通過(guò)生物識(shí)別系統(tǒng)和電化學(xué)或其他傳感器把待測(cè)物質(zhì)的濃度轉(zhuǎn)為電信號(hào)，根據(jù)電信號(hào)大小定量測(cè)出待測(cè)物質(zhì)的濃度。

　　生物傳感器有很多中，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)可以分為不同的類型。根據(jù)生物活性物質(zhì)，生物傳感器可以分為酶?jìng)鞲衅鳌⒚庖邆鞲衅鳌NA傳感器、組織傳感器和微生物傳感器等；根據(jù)檢測(cè)原理，生物傳感器可分光學(xué)生物傳感器、電化學(xué)生物傳感器及壓電生物傳感器等；按照生物敏感物質(zhì)相互作用，可分為親和型和代謝型兩種；此外，還可根據(jù)所監(jiān)測(cè)的物理量、化學(xué)量或生物量而命名為熱傳感器、光傳感器、胰島素傳感器等。

　　1.2、生物傳感器的特點(diǎn)

　　生物傳感器與其他傳感器的最大區(qū)別在于：生物傳感器的信號(hào)檢測(cè)以生物活性物質(zhì)作為敏感元件，具有特異識(shí)別分子的能力。與傳統(tǒng)的分析方法相比，這種新的檢測(cè)裝置具備以下特點(diǎn)：

　　經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便：一般不需要進(jìn)行樣品預(yù)處理，測(cè)定時(shí)一般不需要另外添加其他試劑；

　　體積小便于攜帶，可實(shí)驗(yàn)連續(xù)在線檢測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)；

　　操作系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析，準(zhǔn)確度高；

　　通常不需進(jìn)行樣品的預(yù)處理，可將樣品中被測(cè)組分的分離和檢測(cè)統(tǒng)一為一體，使整個(gè)測(cè)定過(guò)程簡(jiǎn)便迅速，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析；

　　2、生物傳感器在食品安全檢測(cè)中的具體應(yīng)用

　　2.1、生物傳感器在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用

　　隨著病蟲害的增加，農(nóng)藥成為保證蔬菜等順利生長(zhǎng)的必備品。但是，農(nóng)藥的過(guò)度使用使食品、農(nóng)產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留量超標(biāo)，成為危害食品安全的重要因素之一，嚴(yán)重危害著使用者的身體健康。生物傳感器利用農(nóng)藥對(duì)目標(biāo)酶活性的抑制作用研制的膽堿酯酶?jìng)鞲衅?/strong>，以及利用農(nóng)藥與特異性抗體結(jié)合反應(yīng)研制的免疫傳感器，在食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)中得到了廣泛的研究。應(yīng)用于農(nóng)藥獸藥殘留檢測(cè)的傳感器最常用的是酶?jìng)鞲衅鳌蚊競(jìng)鞲衅髦荒軠y(cè)定數(shù)目有限的環(huán)境污染物，所以可通過(guò)一個(gè)生物傳感器上偶聯(lián)幾種酶促反應(yīng)來(lái)增加可測(cè)分析物的數(shù)目。

　　2.2、生物傳感器在分析食品基本成分中的應(yīng)用

　　生物傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大多數(shù)食品基本成分進(jìn)行快速分析，包括蛋白質(zhì)、氨基酸、糖類、有機(jī)酸、酚類、維生素、礦質(zhì)元素、膽固醇等。采用亞硫酸鹽光纖生物傳感器可測(cè)定果蔬中亞硫酸鹽的含量；利用氨基酸氧化酶?jìng)鞲衅?/strong>可測(cè)定各種氨基酸（包括谷氨酸、L廣天冬氨酸、L精氨酸等十幾種氨基酸）；酶電極型生物傳感器可用來(lái)分析白酒蘋果汁果醬和蜂蜜中的葡萄糖等；通過(guò)雙電極的差分方法由生物傳感器自動(dòng)分析原先測(cè)定不出來(lái)的項(xiàng)目，包括尿素谷氨酰胺淀粉蔗糖乳糖麥芽糖等。

　　2.3、生物傳感器在分析食品添加劑中的應(yīng)用

　　現(xiàn)在，一些廠商為了追求食品的美味達(dá)到吸引顧客的目的就大量地添加食品添加劑。添加劑有些是危害身體的，所以對(duì)食品添加劑的分析很重要。

　　亞硫酸鹽通常被用作食品工業(yè)的漂白劑和防腐劑，采用亞硫酸鹽氧化酶為敏感材料制成的電流型二氧化硫酶電極可用于測(cè)定食品中的亞硫酸含量。此外，也有些生物傳感器可用于測(cè)定色素和乳化劑

　　2.4、生物傳感器在測(cè)定食品鮮度中的應(yīng)用

　　食品的新鮮度是衡量食品是否安全的因素之一，有的食品一旦失去了新鮮度，生物成分就會(huì)轉(zhuǎn)化為對(duì)人們身體有害的物質(zhì)，所以要加強(qiáng)食品新鮮度的測(cè)定。

　　生物傳感器作為食品鮮度評(píng)價(jià)的工具使對(duì)食物新鮮度的評(píng)價(jià)由主觀變化客觀，由定性走向定量。目前這方面的研究和應(yīng)用主要集中在肉類鮮度的評(píng)定。食物腐敗的過(guò)程都伴隨著產(chǎn)生特定的化學(xué)物質(zhì)，如微生物總數(shù)增加、生成胺類、核苷酸降解等，所以根據(jù)測(cè)定對(duì)象的不同可采用不同類型的生物傳感器。Volpe等曾以黃嘌噙氧化酶為生物敏感材料，結(jié)合過(guò)氧化氫電極，通過(guò)測(cè)定魚降解過(guò)程中產(chǎn)生的一磷酸肌苷、肌苷和次黃嘌呤的濃度。

　　3、未來(lái)生物傳感器的發(fā)展趨勢(shì)

　　食品安全越來(lái)越重要，對(duì)檢測(cè)食品安全的技術(shù)研究會(huì)得到不斷的深入。生物傳感器從20世紀(jì)60年代中期開始研發(fā)，現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷三代，但現(xiàn)在的生物傳感器還具有敏感膜上生物分子的固定量以及固定分子的活性很難控制，導(dǎo)致傳感器使用的一致性、可靠性差，測(cè)量精密度低；生物分子的活性保持受許多因素影響，導(dǎo)致傳感器使用壽命不長(zhǎng)等缺點(diǎn)。通過(guò)科學(xué)家們的研究預(yù)測(cè)，未來(lái)的生物傳感器將具有以下特點(diǎn)：

　　智能化與集成化。未來(lái)的生物傳感器將與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合，自動(dòng)采集數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)。同時(shí)，芯片技術(shù)將進(jìn)入傳感器領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的集成化一體化。

　　低成本、高靈敏度、高穩(wěn)定性和高壽命。生物傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)步必然要求不斷降低產(chǎn)品成本，提高靈敏度穩(wěn)定性和延長(zhǎng)壽命 這些特性的改善也會(huì)加速生物傳感器場(chǎng)化商品化的進(jìn)程。

　　4、小結(jié)

　　通過(guò)以上的分析可知，生物傳感器以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在食品安全檢測(cè)的各方面中都得到了廣泛的應(yīng)用。盡管當(dāng)前的生物傳感器還受到穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和使用壽命的限制，加之食品成分多且含量差異大等問(wèn)題，使得生物傳感器在食品安全檢測(cè)中實(shí)現(xiàn)商品化的進(jìn)程受到制約。但是，我們相信隨著生物學(xué)、信息學(xué)、材料學(xué)和微電子學(xué)的飛速發(fā)展，微型化、多功能化、智能化和集成化，開發(fā)新一代低成本、高靈敏度、高穩(wěn)定性和高壽命的生物傳感器將會(huì)應(yīng)用到食品安全檢測(cè)中來(lái)。