生物传感器及其在食品检测中的应用进展

生物传感器及其在食品检测中的应用进展

[摘要]随着人们对食品安全重视程度的不断加大，食品安全检测发展十分迅速。在食品安全检测中，传感器检测技术是一项快捷、灵敏以及低廉的食品安全检测技术，由于其存在如上优点，生物传感器已经逐渐发展成为农副产品质量快速检测与鉴定的一个研究

重点。本文主要基于生物传感器的基本概念、基本工作原理，着重阐述了生物传感器发展的三个阶段，综述了生物传感器在食品安全检测之中的应用情况，并对其未来的发展提出一些建议。

[关键词]生物传感器；食品安全检测；应用进展

中图分类号：ts207文献标识码：a文章编号：1009-914x（2013）21-0232-01

现如今，我国的食品安全问题已经受到了社会的广泛关注与高度重视，常规的化学监测已经不能满足快速检测的要求。更加快捷、简易、准确的快速检测方法完全符合现代食品安全检测的根本需求[1]。生物传感器以其高选择性与可连续性监测等方面的突出优势，在食品安全检测过程中得到了较为广泛地应用，并收到了一致的好评[2]。本文主要从生物传感器的基本概念及其基本的工作原理出发，主要对生物传感器发展的3个阶段进行了综述，并在此基础上提出了生物传感器的未来发展建议。

1 生物传感器简介

1.1 定义

生物传感器（biosensor）指的是以固定化生物活性物质（如酶、

蛋白质、激素、dna、生物膜、微生物等）作敏感元件与适当物理或者化学换能器有机地结合起来而组成一种先进分析的检测装置[3]。

1.2 基本工资原理

生物传感器的基本工作原理如下图1所示，即待测物质经过扩散作用进入分子识别元件，经过分子识别作用于分子识别元件特异性之间进行结合，发生生物化学反应，产生生物学信息通过相应的信号转换元件逐渐转换成为能够对光信号或者电信号进行定量处理，然后再经过电子测量仪进行放大、处理以及输出，即能够达到分析检测待测物质浓度之目的[4]。图1 生物传感器的基本工作原理示意图

1.3 生物传感器的特点

同传统的分析方法之间进行比较，生物传感器检测装置体积较小、响应速度快、高选择性、高准确度以及高灵敏度等方面的特性，且能够实现连续在线检测；能够将样品之中被测组分的分离与检测统一为一个整体，使整个检测过程简便、迅捷，极易实现自动分析。

2 生物传感器的分类

生物传感器主要包括如下几种类型：酶生物传感器、核酸生物传感器、组织（器官）生物传感器以及抗体与受体生物传感器。

2.1 酶生物传感器

酶生物传感器在所有生物传感器中最先出现，是1962年clark

首先提出的，后来由updike构建的，主要是用葡萄糖氧化酶电极

对样品中的葡萄糖含量加以测定，到20世纪七十年代后期开发出了新的葡萄糖分析检测仪。酶传感器主要是利用其在生物体的催化特性，对特定底物有反应的特异性，将这种特异性与电话线分析的快捷性以及简便性二者加以结合，从含有多种有机物的生物试样之中，有选择性地将特定物质迅速地将其测定。

2.2 核酸生物传感器

核酸生物传感器的工作原理主要是基于dna或者rna链间所存在的高度特异性互补杂交而对特定的物质加以分析的生物传感器。而且还可以利用有毒有害物质与dna之间出现的反应或者作用进行毒性检测以及毒性筛选分析等。dna生物传感器主要是应用于食品及环境样品中受到pcbs及黄曲霉毒素等污染的检测。此外，dna生物传感器还可以用于食品中病原微生物的检测[5]。

2.3 组织（器官）生物传感器

近年来，植物组织与动物的器官也被当作是生物传感器应用于环境检测之中，这些植物组织与器官主要包括大豆、短尾石蝇、藻类等。大豆的电生理反应能够用于酸雨等的检测；固定于光学纤维上的微藻能够对重金属以及碱性磷酸酶的活性加以检测；转基因石蝇能够用于对环境胁迫方面的检测等。

2.4 抗体与受体生物传感器

抗体及受体生物传感器主要是利用偶联抗体与受体的生物识别元件以实现对样品的快速测定、分析。最为典型的一个实例就是结合抗体的spr生物传感器，能够用于食品抗生素、转基因食品检测

以及生物毒素等方面的检测。

3 生物传感器在食品中的应用进展

由上所述可知，生物传感器具有灵敏度高、分析速度快、价格低廉以及能够在复杂体系之中进行在线的、连续性的检测，尤其是它具有高度自动化以及集成化等方面的特点，使其在数十年内获得了较为快速的发展。生物传感器大致经历了三个发展阶段，即：第一代生物传感器（如葡萄糖传感器）是由固定了生物成分的活性基质膜与电化学电极而构成的；第二代生物传感器主要是将生物成分直接地加以吸附或者以共价的形式与转换器的表明进行结合，而将第一代传感器的基质膜去掉了，在实际的测定过程中无需加入辅助的试剂；第三代生物传感器主要是将生物成分直接固定于电子元件之中，它们能够直接感知与放大界面物质所出现的各种变化，从而将生物识别与电子信号的转换处理之间加以结合，结构更为紧凑。

参考文献

[1] 石亚丽，袁涛，任婷婷，等.生物传感器在食品安全快速检测中应用研究[j].粮食与油脂，2012（2）：5-7.

[2] sun ai li，qi qing an，dong zhuang long. an electrochemical e n z y m e i m m u n o a s s a y f o r a f l a t o x i n b1 b a s e d o n b i o electrocatalytic reaction with room–temperature ionic liquid and nanoparticle–modified electrodes [j]. sens instrumen food qual，2008，2（1）：43-50.

[3] 李书国，陈辉，李雪梅，等.nafion/mb/hrp酶电极的制备及在测定植物油过氧化值中的应用[j].中国粮油学报，2009（2）：106-109.

[4] 朱玲，安哲.测定氨基甲酸酯类农药生物传感器的研制[j].中国卫生检验杂志，2002，12（2）：154-155.

[5] 徐书法，国占宝，曹坦，等.生物传感器及其在食品安全检测中的应用[j].现代科学仪器，2008（12）：102-104.