(精选)酶生物传感器在农药残留检测中的应用
生物传感器技术在食品安全检测中的应用
生物传感器技术在食品安全检测中的应用一、引言随着人口的增加和食品供应链的全球化，食品安全问题日益突出。
食品中的污染物质对人们的健康构成潜在威胁，因此，食品安全检测成为重要的关注领域。
近年来，生物传感器技术因其高灵敏度、快速检测和便携性等优势，在食品安全检测中得到广泛应用。
二、生物传感器技术概述生物传感器技术是一种将生物元素（如酶、抗体、细胞等）与传感器器件相结合的技术。
传感器通过检测生物元素与目标分析物之间的相互作用，实现对分析物的定量或定性检测。
生物传感器技术在食品安全检测中的应用主要包括基于酶的生物传感器、免疫传感器和细胞传感器三个方面。
三、基于酶的生物传感器在食品安全检测中的应用1. 果蔬中农药残留的检测基于酶的生物传感器可以通过检测农药残留的酶活性来确定果蔬中的农药残留水平。
传感器利用酶与农药的特异性相互作用，将酶活性的改变转化为电化学信号进行检测。
这种方法不仅具有高灵敏度和快速响应的特点，还避免了传统方法中繁琐的前处理步骤。
2. 食品中的抗生素残留检测基于酶的生物传感器也可以用于食品中抗生素残留的检测。
传感器通过酶与抗生素的特异性相互作用，测量酶活性的变化来确定抗生素的存在。
这种方法具有灵敏度高、快速检测和样品处理简单等优点，可以在实验室和现场进行抗生素残留的监测。
四、免疫传感器在食品安全检测中的应用1. 食品中的重金属检测免疫传感器利用抗体与免疫原之间的特异性结合作用来检测食品中的重金属污染物。
通过抗体与重金属离子的特异性结合，免疫传感器可以实现对食品中重金属离子的高灵敏度检测。
2. 食品中的致病菌检测免疫传感器还可以用于食品中致病菌的快速检测。
利用特异性抗体与致病菌的抗原结合，免疫传感器可以实现对食品中致病菌的快速、灵敏的检测。
这种方法不仅可以减少检测时间，而且对样品的要求较低，有助于及时发现食品中的致病菌污染。
五、细胞传感器在食品安全检测中的应用细胞传感器利用细胞对环境变化的敏感性作为感知元件，实现对食品中污染物的检测。
生物传感器在食品农药和抗生素残留检测中的应用
关键 词 ： 生物传 感 器 ； 药残 留检 测 ； 生素 残 留检 测 农 抗
中 图分类 号 ： ＴＰ ２ ７１
文献标 识码 ： Ａ
文章 编 号 ：０ ４０ ６ （ ０ ７ ０ — ０ ２ ０ １ ０—３６ ２０ ）２０７—５
Ｔｈｅ Ａｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｅ ｏ ｏ Ｄｅ ｅ ｔ ｔ ｅ Ｐｅ ｔｃ ｄｅ ａ ｄ ｐｌｃ ｔ ｏ ｆ Ｂｉ ｓ ｎｓ ｒ ｔ ｔ ｃ ｈ ｓ ｉ ｉ ｎ Ａｎｔ ｂ ｏｔｃ ｆ ｏ ｅ ｎ Ｆｏ ｄ ｉ ｉ ｉ ｓ Ｌｅ ｔ ｖ ｒ ｉ ｏ
Ｋｅ ｒ ｓ： Ｂｉ ｅ ｓ ｒ；ｐ ｓ ｉｉ ｅ ｌ ｆｏｖ ｒｄ ｔ ｃ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ｏｓ ｎ ｏ ｅ ｔｃ ｄ ｅ ｔ ｅ ｅ ｅ ｔｏｎ；ａ ｉ ｏ ｉｓ ｌ ｆｏｖ ｒ ｄ ｔ ｃ ｉ ｎｔｂｉ ｔｃ ｅ ｔ ｅ ｅ ｅ ｔｏｎ
生 物传感 器技 术在 食 品分 析 、 物 医学工 程 、 生 发
ＭＡ Ｂｎ Ｏ ｉ ，ＨＡＮ Ｇｅ — ａ ｇ Ｉ ｏ ｇ ｎ ｎ ， Ｉ ｏｈ ｎ ｎ ｌ ｎ ，Ｌ ｎ — ｏ ｇ Ｌ Ｕ Ｇｕ — ａ ｉ Ｇ
（ ｎｔ ｕｅｏ ｅ ｓｒＴｅ ｎ ｌ ｙ， ａ ｓ ｃ ｄ ｍ ｆ Ｓ ｉｎ ｅ ， ａ ｚ ｏ ３ ０ ０ Ｃ ｉａ ｓ ｔｔ Ｓ ｎｏ ｃ ｏ ｇ Ｇ ｎ ｕ Ａ ａ ｅ ｙ ｏ ｃ ｃｓ Ｌ ｎ ｈ ｕ ７ ０ ０ ， ｈ ｎ ） ｉ ｆ ｈ ｏ ｅ
物 理 手 段 的引 入 ， 定 生 化 反 应 的 热 效 应 、 电效 测 压
‘ 等． 早应用 的转换 器 是 电化学 转换器 ， 着各 种 器 最 随 应 、 效应 的转 换技 术 不 断发展 和完 善． 光 生物传 感器
中 的信 号处 理 方法 多 种 多样 ， 由生 物 敏感 基元 引起
用于农药残留快速检测的酶生物传感器研究进展
持较高， 且由于基质的保护作用 ， 固定化酶的储存期较长 ， Andreescu S 的实验结果表明： 溶胶—凝胶法包埋 AChE 在 － 20 ℃ 可保存 6 个月， 聚乙烯醇—苯乙烯吡啶包埋酶在 4℃ 可 只有 稳定保存 8 个月。 但凝胶网络形成的扩散阻力较大 ， 小分子的底物和产物可以通过 。适当控制包埋条件可减小 Sotiropoulou S 等人［29］ 通过傅里叶变换红外 这种扩散抑制， 光谱法和电化学阻抗光谱分析了 AChE 在溶胶凝胶中的流 动机理， 发现正硅酸乙酯与水混合比为 1∶ 0． 5 时， 固定酶膜 此条件下固定酶稳定性好 、 泄漏少、 活性几乎 疏水性最强， 没有损失， 对底物响应只需约 30 s， 对敌敌畏检测灵敏度大 大高于其他溶胶—凝胶固定酶制备的 EBS。
Research progress on enzyme biosensors for detection of pesticide residue*
WANG Mingzhu，XU Fei，CAO Hui，YU Jinsong
（ Institute of Food Quality and Safety， University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093 ， China） Abstract： Enzyme biosensors （ EBS ） have been hot research topic in the field of online monitor on pesticide residue due to its quick response， easy operation and easy for miniaturization． Species of the used enzymes and development and status of enzyme immobilizing techniques used in EBS in recent years at home and abroad are summarized． The bottleneck which influences its industrialization process are discussed and development trend are also prospected． Key words： enzymatic biosensors（ EBS） ； enzyme； pesticide residue detection； immobilization methods 0 引 言 （ organophosphate insecticides， OPs） 广泛使用的酶， 依其催化 底物 的 特 异 性 分 为 乙 酰 胆 碱 酯 酶 （ acetylcholinesterase， AChE） 和丁酰胆碱酯酶 （ butyrylcholinesterase， BChE ） ， ChE 对有机磷的检测是基于酶抑制原理 。OPs 使 ChE 磷酰化后 降低了 ChE 催化底物的活性， 通过比较有无 OPs 时酶催化 抑制率与 底物水解的反应速率得到 OPs 对酶的 抑 制 率， OPs 的浓度成一一对应关系 ， 从而可以测得 OPs 的有无和 浓度大小。 国内外学者在 ChE 筛选方面 做 过 大 量 工 作 ， 实验表 明： AChE 和 BChE 对不同农药的检测限是不一样的
农药残留快速检测生物传感器研究进展
感器在农药检测方面应用研究很少 。而且 ， 全细胞生物传感器在农药检测方面的应用研究主要针对水资源污 染监控【 １ ｊ ， 基 因生物传感器在农药检测方面应用研究 主要针对农药引起 的 Ｄ Ｎ Ａ损伤检查ｆ ２ １ ， 两者在食品中农药
残 留快速检测上应用尚属空 白， 因此 ， 就用于农药残 留快速检测用途的酶生物传感器和免疫生物传感器的研 究进展 和应用情况做较详细的综述 ， 旨在为农业领域生物传感器未来应用和发展提供一个清晰的研究背景。
中图分类号 ： ￥ ４ ８ １ ． ８ ； Ｔ Ｐ ２ １ ２ ． ３ 文 献标 志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ８ — ９ ７ １ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ １ ２ ９ — ０ ５
一
、
生物传 感器 问题的提 出
目前 ， 中国食 品安全 已被 空前 地 提 到 国家重 视 的高度 ， 果 蔬 和 肉禽 等 大 宗农 产 品 或食 品快 速检 测 技 术 成
为衡量和监管食品安全的关键手段和措施 。伴随科学技术的发展 ， 生物酶 、 抗原抗体 、 全细胞 、 基 因等生物活性 物质均可用于生物传感器 中生物分子识别元件制作 ， 但用于食 品中农药残 留快速检测用途 的生物传感器主要 有酶生物传感器和免疫生物传感器两大类型 ， 而包括微生物 、 动植物组织等全细胞生物传感器和基因生物传
摘要： 迄今为止 ， 农药残 留快速检测 用途生物传感器主要有酶生 物传感 器和免疫生物传感器两大类 ， 农 药残 留快速检测用 途酶生 物传感器又包括胆碱酯酶 、 酪氨酸酶 、 碱性磷酸酶 、 酸性磷 酸酶 、 过氧化物酶 、 有机磷水解酶 和谷胱甘肽巯基转移酶 等七种类 型 主 要用于蔬菜 、 水果， 以及食 品中农药残 留的快速检测 。农药残 留快速检测用途 免疫 生物传感 器主要包括电化学 、 光 学、 压 电和微机 械悬臂梁 四种类型 ， 可以直接用于饮用水 、 果汁和葡萄酒等农药残 留快速检测 。 关键 词 ： 农 药残留 ； 快速检测 ； 生物传感 器 ； 酶生物传感器 ； 免疫 生物 传感器
生物酶技术在农药残留快速检测中的应用
生物酶技术在农药残留快速检测中的应用摘要：本文阐述了生物酶在酶抑制技术、生物传感技术和酶免疫技术上应用的基本原理，以及与生物酶相关的技术。
关键字：生物酶技术；农药残留；快速检测进入90年代以来, 随着农业自动化程度的不断提高，新型高效农药随之大量涌现，但由此引起的农药大量使用所造成的环境污染问题，食品当中的农药残留问题，越来越受到各国政府和公众的关注。
加强对农药残留的监测和环境毒理研究，对于合理开发和正确使用农药，保护生态环境，保护人类健康，避免和减少不必要的农业损失等，具有重要的理论和实践意义。
由于人类对环境和食品质量要求越来越高。
因此，对检测技术的灵敏度也提出了更高的要求。
传统的波谱、色谱等理化分析手段难以适应90年代农药残留分析的要求[1]。
近十年来特别是在生物酶技术与酶免技术方面取得了突飞猛进的发展。
生物酶技术和生物传感器被列为优先研究、开发和利用的定量分析的新技术[2]。
此外，基于生物酶技术及其反应原理而发展起来的固定化酶快速检测技术，生物传感器快速检测技术，酶联免疫检测技术等[3]，也取得了飞速的发展。
1 基本原理1.1 酶抑制技术酶抑制法(生化法)是一种简便、灵敏、经济的快速检测方法。
如果样品提取液中不含有农药残留或残留量很低，酶的活性就不被抑制，底物被水解，水解产物与显色剂发生颜色反应或水解产物本身有颜色；反之，如果样品提取液中的农药残留量较高时，酶的活性就被抑制，底物不被水解，当加入显色剂就不显色或颜色变化很小。
用分光光度计来测定吸光度的变化，绘制标准曲线就可以判断蔬菜中农药的残留情况[4]。
酶抑制技术主要用在有机磷和氨基甲酸酯类物质的检测上，检测其它类物质具有局限性。
利用有机磷及氨基甲酸酯类农药对乙酰胆碱酯酶的特异性抑制作用而发展的酶化学分析已广泛应用于痕量和微量有机磷及氮基甲酸酯类农药的残留检测。
近几年投向市场的产品，如酶片、酶标签、速测箱等大都是建立在上述显色反应基础上的。
酶生物传感器的应用
酶生物传感器是一种利用酶的催化作用来检测特定物质的传感器。
它的应用非常广泛，包括医疗、食品、发酵工业和环境分析等领域。
在医疗领域，酶生物传感器可以用于检测各种糖、氨基酸、酯质和无机离子等。
例如，科学家利用固定化多酚氧化酶研制成多酚氧化酶传感器，这种酶传感器可快速测定出水中质量分数仅有 2 × 10−7 的酚。
这种传感器对于水质监测具有重要意义。
在食品领域，酶生物传感器可以用于食品添加剂、农药残留、重金属等的检测。
例如，利用固定化胆碱氧化酶研制成的生物传感器可以用于检测食品中的胆碱含量，这对于食品安全监管具有重要意义。
在发酵工业中，酶生物传感器可以用于监测发酵过程中的各种参数，如pH值、温度、氧气浓度等。
这对于控制发酵过程和提高产品质量具有重要作用。
在环境分析领域，酶生物传感器可以用于检测空气中的有害物质，如一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物等。
此外，它还可以用于土壤和水体中的污染物检测，如重金属离子、有机物等。
总之，酶生物传感器的应用非常广泛，对于提高生活质量和保障健康具有重要意义。
传感器技术在有机磷农药残留检测中的应用
传感器技术在有机磷农药残留检测中的应用【摘要】快速有效地检测农产品中有机磷农药残留是目前急需解决的问题。
本文分析了传感器技术在多种有机磷农残检测手段中的应用和存在的不足，特别是近年来发展迅猛的生物传感器技术呈现的多样化特点。
目前仍然缺乏一种简便、高效、快速、无损的检测技术，这已经成为当前研究者关注的热点。
【关键词】有机磷农药；传感器；检测1.引言有机磷农药是20世纪30年末问世的第二代人工合成农药，具有广谱、高效、品种多和残毒期短等特点，经常被用作杀虫剂喷洒在果树和蔬菜上。
如果残留在水果和蔬菜上的有机磷或环境中的有机磷进入到有机体内，大部分会对生物体内胆碱酯酶有抑制作用，使其失去分解乙酰胆碱的能力，造成乙酰胆碱积累，引起神经功能紊乱，从而导致肌体的损害。
因此，对农产品中的有机磷残留进行快速、高效的检测具有重要意义。
以理化方法为主的波谱法、色谱法、色质联用法等传统检测手段，操作复杂，耗时长。
在国内外近年来开展的快速、高效的检测方法研究中，传感器技术特别是生物传感器技术得到广泛应用，起到了重要作用。
2.常用传感器检测技术2.1 电子鼻（气敏传感器）检测技术电子鼻因模拟嗅觉系统而得名，是模仿生物鼻的一种电子系统，是二十世纪90年代发展起来的分析、识别和检测复杂嗅觉及大多数挥发性气体成分的仪器。
电子鼻主要是由气敏传感器阵列和模式识别系统两部分组成。
气敏传感器相当于人类嗅觉系统中的嗅觉细胞，是电子鼻检测性能优劣的基础。
单个气敏传感器的功能十分有限，目前还没有发现只对某种气体单一敏感的传感器材料，单个传感器对不同的响应可能会有变化，但它不具备自动识别气体种类和数量的能力。
因此由具有光谱响应特性、高灵敏度、对不同气体（气味）灵敏度不同的气敏传感器组成传感器阵列，利用其交叉敏感性，来提高电子鼻的检测性能。
利用信号预处理方法滤除模式采集过程中引入的噪声和干扰，提高信噪比，同时消除信号的模糊和失真，人为增强有用信号。
生物传感技术在食品农药残留检测中的应用
生物传感技术在食品农药残留检测中的应用2015061643 赵巍摘要：生物传感器作为新一代的分析工具备受人们关注,寻找一种优良的检测方法成为当前食品安全监督部门的当务之急。
生物传感器技术具有快速、灵敏、特异、简便等特点,本文对生物传感器在食品中的农药残留问题的应用进行综述。
关键词：生物传感器；农药残留；检测引言：食品的质量和安全性是影响人们健康的重要因素，为确保食品质量及加工过程进行人为的控制，需要建立合适的分析方法。
[1]传统的分析方法有物理法、化学法及仪器分析法，这些方法都存在着样品预处理步骤复杂、分析时间长、设备庞大、不能现场测定等缺点。
因此，应用新的原理和方法开发准确安全的快速检测新技术是目前急需解决的问题。
生物传感器技术具有选择性好、灵敏高、分析速度快等特点,并且可以实现连续测定和在线分析，因此，其被广泛运用于食品安全检测领域。
[2]1.生物传感器构成及主要技术[3]生物传感器实际上是一种利用生物因子或生物学原理来检测或计量化合物的装置。
它是利用生物活性物质(如抗体、纯化的酶、免疫系统、组织、细胞器或完整细胞)作识别元件，配以适当的物理或化学信号转换器，所构成的分析工具。
生物膜的成膜固定技术与传感器器件技术是生物传感器的两大关键支撑，决定生物传感器的检测质量：[4]1）生物膜的成膜技术分为物理或化学方法，物理方法有物理吸附与物理包埋。
化学方法有离子交换剂法、共价结合法、胶联共聚法等，通过化学作用结合固定生物分子。
2）2）传感器器件技术是将生物的特异关联反应中所伴随的物理或化学变化通过热、电、光、声等信息载体转换成电信号，通过放大或其他方式，传递到处理系统从而显示被检测物质的量或质2.生物传感器的特点[5]◆待测的样品不用经过预先处理，也不用加入其他试剂可以同时对样品进行分离和检测。
◆所用催化剂为固定化生物活性物质，可以重复多次使用，克服了过去酶法分析试剂费用高和化学分析繁琐复杂的缺点。
酶传感器的原理及应用
酶传感器的原理及应用1. 引言酶传感器是一种基于酶催化反应的生物传感器，可以用于快速、高效地测定生物样品中特定酶的活性和浓度。
酶传感器的原理基于酶与其底物之间的选择性作用和催化反应的速率，通过转化酶催化反应的产物浓度或酶底物的消耗程度来检测样品中目标酶的含量。
本文将介绍酶传感器的原理及其在生物医学、食品安全等领域的应用。
2. 酶传感器的原理酶传感器的原理基于酶的催化作用和底物的特异性结合。
一般来说，酶传感器由酶、底物和信号转导系统组成。
具体原理如下：•酶特异性：酶能够以高选择性地与其底物结合，形成酶底物复合物。
•催化作用：酶底物复合物发生催化反应，产生产物。
•检测方法：通过检测产物的浓度或酶底物的消耗程度来确定目标酶的活性或浓度。
3. 酶传感器的应用领域酶传感器在生物医学、食品安全、环境监测等领域有着广泛的应用。
3.1 生物医学应用•蛋白质检测：酶传感器可以用于检测血液中的特定蛋白质，如糖尿病患者的血液中的胰岛素浓度。
•药物检测：酶传感器可以用于检测药物在体内的代谢率和浓度，有助于调节药物剂量。
•生物传感：酶传感器可以用于监测生物体内的代谢活动，如血液中葡萄糖浓度的监测。
3.2 食品安全应用•食品中有害物质检测：酶传感器可以用于检测食品中的有害物质，如残留农药、重金属等，以保障食品安全。
•食品新鲜度检测：酶传感器可以用于检测食品的新鲜度，如鱼类蛋白酶用于检测鱼类的新鲜度程度。
3.3 环境监测应用•水质监测：酶传感器可以用于监测水中的有害物质浓度，如重金属、有机污染物等，以评估水质的安全性。
•大气环境监测：酶传感器可以用于检测大气中的有害物质浓度，如二氧化硫、一氧化碳等，以评估空气质量。
4. 酶传感器的优势和发展方向酶传感器相比于传统的化学传感器具有以下优势： - 高选择性：酶传感器能够以高选择性地与其底物结合，能够更精准地检测目标酶的活性和浓度。
- 快速响应：酶传感器具有快速的响应速度，可以在短时间内完成检测。
生物传感器在农药残留检测中的应用研究
生物传感器在农药残留检测中的应用研究随着农业生产规模的不断扩大和农药使用量的增加，农产品中农药残留成为了一个备受关注的问题，这不仅影响了农产品的质量和安全性，也对人类健康产生了一定的风险。
因此，如何快速、准确地检测农产品中的农药残留成为了一个亟待解决的问题。
生物传感器作为一种新型的检测技术，在农药残留检测中展现出了巨大的应用潜力。
生物传感器是一种利用生物分子如酶、抗体等对目标物质进行高度选择性识别，并将其转化为可测量信号的检测器件。
相比传统的化学方法，生物传感器具有响应速度快、检测灵敏度高、操作简便等优点，因此在农药残留检测领域备受瞩目。
首先，取得了很多成果。
研究人员通过选择合适的生物分子作为生物传感器的识别元素，成功开发出了针对不同农药的生物传感器，如基于酶的生物传感器、基于抗体的生物传感器等。
这些生物传感器不仅可以实现对单一农药的快速检测，还能够进行多重农药的同时检测，为农产品安全提供了有力保障。
其次，生物传感器在农药残留检测中的研究重点逐渐向多样性和高效性方向发展。
研究人员在设计生物传感器时不仅考虑了对目标农药的高度选择性识别，还注重了检测方法的快速、灵敏度等指标。
在生物传感器的制备过程中，采用了一系列先进的纳米材料和微纳米加工技术，使得生物传感器在农药残留检测中的性能得到了进一步提升。
此外，生物传感器在农药残留检测中还面临着一些挑战和难点。
由于农药种类繁多、结构复杂，如何设计具有广谱性的生物传感器成为了一个亟需解决的问题。
此外，生物传感器在实际农产品样品中的应用还存在着一定的复杂性和干扰因素，需要进一步完善相关的检测方法和技术手段。
梳理一下本文的重点，我们可以发现，生物传感器在农药残留检测中的应用研究为解决农产品质量安全问题提供了新的思路和方法。
未来，随着生物传感器技术的不断进步和完善，相信在农药残留检测领域将会取得更多有价值的成果，为农产品安全保驾护航。
生物传感器的广泛应用将为我们的生活带来更多的便利和保障。
生物传感器在农药残留检测中的应用研究
生物传感器在农药残留检测中的应用研究农药残留是当前农业生产中一个不可忽视的问题，它直接关系到人类的健康和环境的安全。
为了有效地监测和控制农药残留，科研人员们不断探索着各种新的方法和技术。
生物传感器作为一种新型的检测技术，在农药残留检测中展现出了巨大的潜力。
本文将就生物传感器在农药残留检测中的应用展开详细研究和探讨。
首先，我们需要了解什么是生物传感器。
生物传感器是一种基于生物分子与传感器表面相互作用来实现信号检测和传输的一类传感器。
它的结构可以简单，也可以复杂，但核心的部分始终是生物分子。
这些生物分子通常有很强的特异性，可以与目标物质选择性地结合，并通过某种信号传导方式将这种结合事件转化成容易测量的信号输出。
因此，生物传感器可以利用生物识别元件（生物传感器）与物理/化学转换元件（传感器）相结合的优势，实现对目标物质的高灵敏度、高特异性检测。
在农药残留检测领域，生物传感器具有独特的优势。
首先，生物传感器作为一种基于生物分子相互作用的检测技术，具有良好的特异性。
生物传感器可以通过设计合适的生物识别元件来识别目标农药成分，与之结合形成特定的配位化合物。
这种高度特异性的识别能力使得生物传感器在区分目标物质和其他物质方面具有明显的优势，可以减少误报和漏报的情况，提高检测准确性。
其次，生物传感器具有很高的灵敏度。
生物传感器对目标物质的检测可以通过多种信号转导方式进行，包括光学、电化学、压电等多种技术手段。
这些灵敏度较高的信号转导方式可以使得生物传感器在极低浓度下也能够有效地检测到目标农药残留物，满足监测要求。
此外，生物传感器还具有良好的实时性和便捷性。
生物传感器可以通过微型化、远程数据传输等技术手段实现对检测信号的实时监测和远程控制，实现对农药残留的即时监测和报警，为防范风险提供了便捷的手段。
生物传感器在农药残留检测领域中主要应用于以下几个方面。
首先，生物传感器可以应用于土壤中农药残留物的检测。
农药的使用是提高农产品产量和质量的必要手段，但过量使用或者不当使用农药会导致土壤中农药残留物的积累，对土壤生态系统和人类健康造成不良影响。
生物传感器在农药残留快速测定中的应用
Vol. 5 No. 2 Jun. 2021
生物传感器在农药残留快速测定中的应用
崔丽伟,胡 平,刘俊桃
( 河南牧业经济学院 食品与生物工程学院,河南 郑州 450046)
摘要:农药残留快速检测技术对食品安全和国民健康意义重大。 生物传感器由于具有特异性强、灵敏度高、测定成 本低等特点,近年来已广泛应用于食品安全快速检测领域。 本文介绍了生物传感器的定义、原理及分类,描述了不 同种类的生物传感器在农药残留检测方面的应用,并对其目前存在的问题和未来发展的方向进行了探讨。 关键词:生物传感器;农药残留;检测分析 中图分类号:Q819 文献标识码:A 文章编号:2096-2975(2021)02-0036-04
单一酶传感器仅能检测单一环境污染物,这已 远远不 能 满 足 日 益 严 峻 的 食 品 安 全 问 题 的 需 要。 因此,人们开始在传感器上尝试多酶组合来增加可 检测污染物的数量,例如可以通过固定酪氨酸酶和 虫漆酶来检测各种酚醛树脂的残留物。 2. 2 微生物传感器
近年来,分子生物学的发展为改变现有酶活性 或在宿主细胞中表达外源蛋白提供了可能,使得微 生物传感器有了更为广阔的应用空间[6] 。
酰胆碱酯酶可迅速将乙酰胆碱水解生成醋酸盐和 胆碱,从而实现神经系统的正常信号传输。 Lu 等[4] 将制备好的钯@ 金纳米复合材料修饰电极表面负 载的乙酰胆碱酯酶,构建了一种有机磷农药对氧磷 的检测方法,该方法检出限为 3. 6 pM,线性范围是 3. 6 pM ~ 100 nM。 李纯等[5] 采用静电纺丝法制备了 氧化锌微纳米纤维材料修饰玻碳电极,然后在其表 面负载酪氨酸酶,构建了 Tyr / ZnO / CS / GCE 生物传 感电极来检 测 邻 苯 二 酚 的 含 量, 该 方 法 特 异 性 好、 灵敏度高且线性范围宽,为废水中邻苯二酚含量的 检测提供新思路。
生物传感器在食品安全监测中的应用
生物传感器在食品安全监测中的应用在当今社会，食品安全问题日益受到广泛关注。
人们对于所摄入食物的安全性要求越来越高，这也促使了各种先进检测技术的不断发展。
其中，生物传感器作为一种新兴的检测手段，在食品安全监测领域发挥着重要作用。
生物传感器是一种能够对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的装置。
它由生物识别元件和信号转换元件两部分组成。
生物识别元件可以是酶、抗体、核酸、微生物等，它们能够特异性地与目标分析物结合；信号转换元件则负责将生物识别过程中产生的变化转化为可测量的电信号，如电流、电位、电阻等。
在食品安全监测中，生物传感器具有诸多优势。
首先，它具有高度的特异性和选择性，能够准确识别特定的目标物质，避免了其他干扰物质的影响。
其次，检测速度快，通常可以在几分钟甚至更短的时间内得出结果，大大提高了检测效率。
此外，生物传感器操作简便，不需要复杂的样品前处理过程，降低了检测成本和时间成本。
生物传感器在食品中农药残留检测方面应用广泛。
农药的广泛使用虽然提高了农作物的产量，但也带来了潜在的食品安全风险。
传统的农药残留检测方法如气相色谱法、液相色谱法等，虽然准确可靠，但存在操作复杂、仪器昂贵、检测时间长等缺点。
而基于酶抑制原理的生物传感器则为农药残留检测提供了一种快速简便的方法。
例如，乙酰胆碱酯酶生物传感器可以检测有机磷和氨基甲酸酯类农药。
当这些农药存在时，会抑制乙酰胆碱酯酶的活性，从而导致传感器产生的电信号发生变化，通过测量这种变化即可确定农药的残留量。
生物传感器在食品中兽药残留检测方面也表现出色。
随着畜牧业的发展，兽药的使用不可避免。
然而，兽药残留超标会对人体健康造成危害。
免疫生物传感器在兽药残留检测中发挥了重要作用。
以抗体作为生物识别元件，能够特异性地识别目标兽药，如抗生素、激素等。
通过检测抗体与兽药结合后产生的信号变化，实现对兽药残留的定量检测。
生物传感器在食品中致病微生物检测方面也具有很大的潜力。
生物传感器在食品农药残留检验中的应用
生物传感器在食品农药残留检验中的应用行业：电子元器件信息来源：上海农业网发布时间：2011-01-21转发我国是农业大国，为保证农业的丰产丰收，农药的使用必不可少。
我国常用的农药以杀虫剂最为广泛，毒性也较其它农药大。
常用的杀虫剂主要有：有机氯杀虫剂、有机磷杀虫剂、氨基甲酸酯类杀虫剂、拟除虫菊酯类杀虫剂等。
但是在保证农业增产的同时，农药的使用也会造成一定的农药残留污染。
农药残留是指农药使用后残存在生物体、食品和环境中农药原体、有毒代谢物、降解物和杂质的总称。
农药残留具有一定的毒陛，会直接或间接对人们的健康产生危害。
随着经济的发展和人们生活水平的提高，人们对食品的卫生安全有了更高要求。
农药残留污染问题也成为关系食品安全的重要问题之一，农药残留的快速检测更引起了广泛的关注。
目前，常用的农药残留检测手段有气相色谱（GC）、薄层色谱（TLC）、高效液相色谱（HPLC）等。
但这些方法大多需要对被分析样品进行前处理，且操作复杂，不能满足现场快速检测样品的要求。
生物传感器广泛渗透生物、化学、物理、信息等各学科领域，具有高选择性、高准确性，且分析快捷，操作简单，是一种先进的检测和监控方法，早在20世纪50年代便应用于检测农药残留。
目前，在食品工业、发酵工艺、环境监测、医学诊断等领域得到广泛应用。
1生物传感器1.1生物传感器的组成与工作原理生物传感器是指使用固定化的生物分子结合换能器，用以检测生体内或生体外的环境化学物质或与之其特异性交互作用后产生响应的一种装置。
生物传感器主要有两部分组成：特异性生物分子和换能器。
传感器上固定化的生物分子具有特异选择性，可以侦测生物体内外环境中特异的化学物质，且与之相互作用后会产生响应的变化信号；换能器则可将生物化学和电化学反应产生的生化反应信号转化为电信号，经过对电信号的放大及模数转换，从而测量被测物及其浓度。
传感器的选择性决定特异性生物分子的识别能力，传感器的灵敏度则依赖于换能器对于反应信号的放大能力。
酶生物传感器对农药的测定
酶生物传感器对农药的测定
酶生物传感器对农药的测定
以戊二醛作交联剂,牛血清白蛋白(BSA)作保护剂,在本研究确定的最佳条件下将AChE固定到商品载体硝酸纤维素膜上,所得固定化酶片的活力重现性好,农药抑制率与农药浓度对数成线性关系,检出浓度为0.5μg·L-1,平均回收率为92.3%,在单管固定和同管固定两种固定酶片的测定实验中单管固定的酶片活力值比较平行.
作者：王红肖藏岩何姗WANG Hong XIAO Cang-yan HE Shan 作者单位：王红,肖藏岩,WANG Hong,XIAO Cang-yan(河北理工大学,河北,唐山,063000)
何姗,HE Shan(渤海职业技术学院,天津,300000)
刊名：化学工程师ISTIC英文刊名：CHEMICAL ENGINEER 年，卷(期)：2008 22(9) 分类号：O657 关键词：酶活力测定磷酸盐缓冲溶液。
快速检测农药残留浓度的电流型酶电极生物传感器
引言：果蔬是大家日常生活的必需品，食用绿色无公害的果蔬能够帮助大家减少疾病的发生。
而果蔬中的农药残留浓度的快速检测一直评价果蔬质量的一个重要指标。
1、酶电极的的设计酶电极的三电极系统：在电化学分析检测中，常用的有二电极系统、三电极系统。
二电极系统由参比电极和工作电极组成，主要在检测回路中通过的电流很小时使用。
而当检测回路中通过的电流较大时，或者电解液的电阻率很大时，将会使电极的电位变得不稳定，这样变引入了辅助电极。
三电极系统中绝大部分的电流都通过辅助电极与工作电极形成回路，这样仅有及其微小的电流流过参比电极，此时参比电极的电位比较稳定，用于检测系统中工作电极的电位。
在电化学分析检测时，工作电压加在辅助电极和工作电极的两端，由于辅助电极的电位不稳定，选取的参考电势是参比电极上的电势，所以检测回路检测到的是参比电极和工作电极之间的电压差，并不等于工作电压。
2微弱电流信号放大设计由于此电流型酶电极生物传感器产生的电信号极其的微弱，而且三电极系统要求有精度很高的mv级工作电压，所以我们必须针对此生物传感器的特点，设计专用的工作电压供电模块和微弱电信号放大模块，来更好的控制反应产生的电流的强弱，提高微弱电流信号的放大精度，最精确的反映电流信号的变化趋势。
2.1 微弱电流信号放大的总体设计电路检测的过程是用恒电位电路给酶电极提供一个恒定的工作电压，酶电极与待检测液发生电化学反应，经过一定滞后期产生待检测的约为几uA~几十uA的微弱电流信号。
根据乙酰胆碱酯酶生物传感器与待测液体反应产生微弱电流的的特点，设计如下微弱信号检测放大采集电路。
此微弱电流信号经过I—V变换，，再经过差分放大电路进行放大，最后通过低通滤波器、屏蔽的接地等抗干扰措施后滤除工频干扰和噪声后，输出的在0~5V 范围内的电压信号。
此信号便可以直接用于其它仪器的测量分析，可以用数据采集板卡接入PC 机，对其分析处理，也可以用单片机做成小型的便携式农药残留浓度检测仪。
用于农药残留快速检测的电流型酶生物传感器检测系统的研制
基于电流型酶生物传感器检测系统的研制摘要：本文主要针对电流型酶传感器经过处理之后输出的0~5V的电压信号，用PCI8310数据采集板卡，进行数据的采集、处理和保存。
通过VB程序对数据进行采集、函数换算，最后能实时的得到电流型酶生物传感器所检测到得电流的大小，并能生成电流随时间变化的曲线，进而能计算出农作物提取液对电流型酶生物传感器电流的抑制度，通过查表便可以得到农作物提取液的药物浓度，进而能换算出农作物提取液的药物残留浓度。
关键字：药物残留浓度、数据采集处理电流型酶传感器经过处理之后输出的0~5V的电压信号，采用北京中泰研创科技有限公司生产的PCI-8310板卡，进行A/D转换，和数据的采集，并将采集的数字量信号送入PC 机微处理器处理，在进行相应的函数关系转换之后便可以得到药物残留浓度的数值。
PCI-8310 模入接口卡适用于提供了PCI 总线插槽的PC系列微机，具有即插即用（PnP）的功能。
其操作系统可选用目前流行的Windows 系列、高稳定性的Unix等多种操作系统以及专业数据采集分析系统LabVIEW 等软件环境。
在硬件的安装上也非常简单，使用时只需将接口卡插入机内任何一个PCI总线插槽中并用螺丝固定，信号电缆从机箱外部直接接入。
PCI-8310 模入接口卡允许采用32路单端输入方式或16路双端输入方式。
用户可根据需要选择测量单极性信号或双极性信号。
其输入的模拟信号由卡前端的37芯D型插头直接接入。
本卡还提供了TTL电平的16路输入和16路输出信号通道，这些信号通道由卡后端的40芯扁平电缆转换为37芯D型插头提供给用户。
5.2.7.1主要技术参数[150]模入部分(标*为出厂标准状态，下同)输入通道数：单端32路*；双端16路输入信号范围：0V～10V*；－5V～＋5V；-10V～＋10V输入阻抗：≥10MΩA／D转换分辨率：12位A／D转换速率：10μSA／D启动方式：程序启动A／D转换非线性误差：±1LSBA／D转换输出码制：单极性原码*／双极性偏移码系统综合误差：≤0.1％ F.S开关量部分输入路数：16路TTL电平输出路数：16路TTL电平电源功耗：＋5V(±10％) ≤500mA环境要求：工作温度：10℃～40℃相对湿度：40％～80％存贮温度：-55℃～＋85℃5.2.7.2 工作原理PCI-8310 模入接口卡主要由模拟多路开关选通电路、差分放大器电路、模数转换电路、开关量输入输出电路和接口控制逻辑电路组成。
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酶生物传感器在农药残留检测中的应用
王梓伊20206312生物技术4班
摘要：农药残留是在农业生产中施用农药后一部份农药或农药的分解参悟直接或间接残余于、、、、中和和中的现象〔1〕。
农药残留是现代农业中农药的大规模大量利用的带来的不良后果。
对人体的危害极大，会直接危害中枢神经系统、呼吸系统、代谢系统等，在体内蓄积会致使慢性疾病，量大时可直接致死。
酶传感器是生物传感器的一种在农药残留的检测中具有检测时刻段、样品前处置简单、灵敏度高特异性强等很多可代替的优势〔2〕。
关键词：酶；生物传感器；农药残留；检测
农药包括杀虫剂、除草剂、生长调剂剂、灭菌剂，是现代农业中的重要生产资料，防治重大病虫害，保障农业丰收，确保粮食供给方面有不可替代的作用。
农药生产应用上具有高效、迅速避免病虫害，增进植物生长或按使植物按人们的意愿生长，除草剂除草高效、省时省力的特点。
能够说它和优良的品种，其他先进的栽培技术一路制造了咱们此刻的粮食、果蔬的极大丰硕，知足咱们的食物及畜禽的饲料需求〔3〕。
鉴于这些优势农药深受农人的喜爱乃至依托。
我国目前关于农药的利用没有明确的规定，而随着农药的利用病虫害的抗逆性慢慢提高，农药的利用量愈来愈大农人环保意识薄弱，在农业生产中不注意药量操纵及停药期。
可随着农药的大面积施用和治理不标准等因素的缘故，农药残留问题愈来愈严峻。
而残留在农产品中的农药将会直接对人体造成损害。
如有机磷农药能够直接危害人体的神经中枢、呼吸系统、循环系统。
农药在体内蓄积或在体内代谢后产生有害物质引发慢性疾病致畸致癌〔4〕，有报导称农药可引发心血管疾病，造成男性不育，儿童性早熟。
农药进入生态环境中杀死有利生物，进入食物链后沿食物链蓄积。
农药杀死大量的生物使部份物种的数量急剧下降致使生态失衡。
目前我国利用最多的农药要紧有有机磷类及氨基甲酸醋类农药〔5〕。
酶生物传感器的大体原理：当酶电极浸入被测溶液，待测底物进人酶层的内部并参与反映，大部份酶反映都会产生或消耗一种可被电极测定的物质，当反映达到稳态时，电活性物质的浓度能够通过电位或电流的转变反映〔6〕。
酶生物传感器理论最先显现于1962年，由Clark提出的以氧为中继体的电催化原构造酶传感器的假想提出以后，1967年Updik和
Hicks第一次研制出以铂电极为基体的葡萄搪氧化酶电极，用于定量检测血清中葡萄糖含量〔7〕。
用于农药的酶生物检测器要紧有基于酶抑制原理和基于酶水解原理两种。
与传统的分析方式相较，生物传感器具有如下特点〔8〕（1）:检测样品一样不需要预处置，也不需另加其它试剂。
样品中被测组分的分离和检测能够同时完成;能够实现持续在线监测，容易实现自动化测量;响应快，样品用量少，而且可反复多次利用;不要求样品的清楚度;另外，传感器连同测定仪的本钱远低于大型分析仪器，便于推行普及。
这种生物传感器主若是基于对胆碱醋酶的抑制作用，检测果蔬中有机磷类和氨基甲酸醋类农药，但抑制多为不可逆抑制，再生困难。
目前，研究报导较多的是乙酞胆碱醋类。
乙酞胆碱醋酶普遍存在于动物的组织和血液、昆虫组织和植物中。
其要紧功能是可快速将乙酞胆碱水解为胆碱和乙酸，保证胆碱能的有效传递〔9〕。
有机磷类及氨基甲酸醋类农药可专一性的与乙酞胆碱醋酶结合，抑制该酶的活性，从而阻止乙酰胆碱的水解。
当酶被抑制，氧化电流的大小能准确反映酶被抑制的程度，从而检测出农药残留的浓度。
早在20世纪50年代乙酞胆碱醋酶就已用于检测农药残留。
如朱铃〔9〕Ca )等研制的胆碱氧化酶生物传感器，用来检测氨基甲酸酷类农药西维因，其线性范围为25- 801ug/ L，最低检测限为151ug/ L。
张贤珍〔10〕0.5 ug/ml范围内具有良好线性关系。
张淑平〔11〕等以孔径0. 45 um的硝酸纤维膜为固定化载体，制备的乙酞胆碱醋酶传感器与国家标准法别离检测喷洒了相同量农药的果蔬样品中的农药残留，喷洒10. 0 mg/L的氨基甲酸醋类农药甲蔡威和10. 0 mg/L的有机磷农药甲胺磷。
生物传感器法检测的结果别离是6. 56mg/L 和7. 27mg/L，较GC法稍低，但检测时刻仅需30min，较GC法的120min明显更具应用前景。
魏福祥等利用乙酞胆碱醋酶生物传感器技术，以苹果、黄瓜为样品，采纳标准加入法进行分析，测定蔬菜水果中有机磷农药残留。
该方式对马拉硫磷和甲基对硫磷的检出限别离为4. 80 × 10-11、2. 93× 10-10mol/L。
生物传感器上经常使用的水解酶有:有机磷酸水解酶(OPH)、酸性磷酸水解酶(OPAA)和对硫磷酸水解酶(PH)。
报导较多的是有机磷水解酶。
有机磷酸水解酶(OPH)能够水解有机磷农药，产生质子、乙醇等产物。
这些产物会向相关装置提供能够检测的信号，换能器再将这些信号转换成可定量分析的光或电信号，从而检测有机磷农药的浓度。
目前，国内关于该类传感器的报导较少，国外较多。
Walker等人开发了一种可用于检测中甲基对硫磷的浓度的聚
合胶体晶体水凝胶光学传感器〔12〕。
有机磷水解酶(OPH)与甲基对硫磷发生反映后，可产生必然的质子从而引发水凝胶晶格和稳固性的转变。
该传感器确实是通过检测这种转变从而测得甲基对硫磷的浓度。
该传感器甲基对硫磷的检测下限可降低至0. 2 umol/L。
Zourob等人利用pH灵敏聚合物和有机磷酶构造了一个能够检测水凝胶中有机磷杀虫剂的磁电传感器〔13〕。
通过检测有机磷水解酶催化有机磷农药水解引发的pH转变测得农药残留的浓度。
该传感器可成功的将对氧磷和对硫磷的检测下限降低到1×10-7和8. 5 ×10-7 mol/L〔14〕。
由于酶催化的的特异性单酶传感器只能测定特定的物质，因此能够在一个生物传感器上偶联几种酶来增加可测分析物的数量。
多酶传感器的例子之一确实是糖原磷酸化酶与一个碱性磷酸酶、变旋酶、葡萄糖氧化酶相结合以测定无机磷酸盐。
结合多种酶以后，分析物的数量就能够够增加，如固定酪氨酸酶和漆酶以后就能够检测多种酚类化合物。
还有一些学者研制成功了一些新型的传感器。
Starodu等别离利用乙酞胆碱醋酶和丁酞胆碱醋酶制成的两种传感器用于多种农药的测定〔15〕。
LeaPogacnik一样利用上述两种酶制成光热传感器，对含有有机磷或氨基甲酸醋的农药进行测定，成效超级好。
3生物传感器在农药残留分析中的展望
伴随着农药科技的不断进展，新型农药不断的涌现出来。
这种农药中的活性成份的化学结构加倍复杂，分析起来加倍困难。
生物传感器作为一种新手腕，在农药残留监测分析中具有极为重要的意义。
但是，由于技术条件等各方而的限制，很多生物传感器在实验室模拟利用成效超级好，但当应用到工业中时就会显现稳固性、精准度和可信度等诸多方而的问题。
为了取得更靠得住的生物传感器，关键在于有足够的高活性的酶或更多的特异性的抗原或抗体固定在固相平板上，而且尽可能的将基膜做薄一些。
目前生物传感器已经在美国等国家被普遍应用于农药残留检测上。
我国近几年也加速了步伐，加大了对生物传感器研究和应用的力度，生物传感器的应用具有广漠的前景。
传统酶生物传感器的效率低，作用的目标物质比较单一。
本钱低、稳固性好、灵敏度高、特异性强的多酶偶联;将酶生物传感器与其他仪器集成。
采纳新的固定化技术提高酶电极的稳固性、灵敏性是以后的进展趋势。
化学农药在农业有害生物操纵中的作用及科学评判。
〔1〕曾显光.李阳.牛小俊化学农药在农业有害生物操纵中的作用及科学评判农业科学与治理 2002.23（6）30-31
〔2〕王彦华王鸣华张久双等农药剂型进展概况农药 2007.05 46（5）300-404
〔3〕宋仲容高志强等何家洪农药研究现状及应用评述农机化研究 2007.07 第7期 10-13〔4〕罗启枚王辉宪刘登友等农药残留检测生物传感器酶固定技术研究进展化学传感器2007.09 27（3）17-21
〔5〕农药的利用与农产品的交全植物爱惜 2002 12期
〔6〕李文娟袁假设柴雅琴酶的固载技术及纳米电化学酶生物传感器的研究进展化学传感器2020.06 31（2） 1-6
〔7〕刘真真张敏姚海军等酶生物传感器的研究进展东莞理工学院学报 2007.06 14（3）97-99
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〔13〕杜小粉董全生物传感器在食物农药残留查验中的应用中国食物与营养 2020.06 22-24〔14〕
〔15〕杨丽娟郑文刚赵春江等用于农药残留检测的酶生物传感器化学通报 2020 第3期208-210
食物生物技术检测课程论文
论文题目：酶生物传感器在农药残留检测中的应用学院：生命科学学院
年级：2011级
专业：生物技术
姓名：王梓伊
学号：20116312
指导教师：孟利。