食品安全與生物傳感器技術(編輯修改稿)
2025-01-31 18:49 本頁面
【文章內容簡介】 min內催化形成 1μmol產(chǎn)物的酶量（或轉化 1mo1底物的酶量） ． 特定條件一般是指選定的條件，如溫度為 25℃ ， 30℃ ，37℃ ，最適 pH,底物為飽和溶液． 酶傳感器 ? 它將活性物質酶覆蓋在電極表面 ,酶與被測的有機物或無機物反應 ,形成一種能被電極響應的物質。 ? 1967年 Updick和 Hicks將固定化的葡萄糖氧化酶膜結合在氧電極上 ,做成了第一支葡萄糖電極；此后 ,這類酶傳感器通常是通過檢測產(chǎn)物 H2O2的濃度變化或氧的消耗量來檢測底物。 ? (1)溶解氧的變化可能引起電極響應的波動 。 ? (2)由于氧的溶解度有限 ,當溶解氧貧乏時 ,響應電流明顯下降而影響檢測限 。 ? (3)傳感器響應性能受溶液 pH值和溫度影響較大 葡萄糖電極 缺點 : ? 依據(jù)信號轉換器的類型 ,酶傳感器大致可分為酶電極 (主要包括離子選擇電極、氣敏電極、氧化還原電極等電化學電極 )、酶場效應晶體管傳感器 (FET酶 )和酶熱敏電阻傳感器等 (2) 組織傳感器 (TissueSensor) ? 組織傳感器是以動植物組織薄片中的生物催化層與基礎敏感膜電極結合而成 ,該催化層以酶為基礎 ,基本原理與酶傳感器相同 . ? 與酶傳感器比較，組織傳感器具有如下優(yōu)點： ? . ? . ? . 動物肝組織中含有豐富的 H2O2酶，可與氧電極組成測定 H2O2及其它過氧化物的組織電極． 1981年 Mascini等研究了數(shù)種哺乳動物和其它動物（鳥、魚、龜）的肝組織電極，翌年，報道了基于牛肝組織的 H2O2電極． 肝組織電極 若向溶液中通以氮氣 ，以降低氧的溶解度 ，減少空氣平衡溶液中氧 的 殘 余 電 流 （ 約10μA） 至十分之幾微安 ， 檢測下限可降低至 1X105mol／ L， 相關系數(shù) R=(n＝ 9) 植物組織膜電極結構圖解 b一果皮 , c中果皮 ,d內果皮 1中果皮組織薄片 2固定化骨架 3透氣健 , 4墊圈 5內電解質 6復合 PH電極 7塑料電極體 二氧化碳氣敏電極結構 (3) 微生物傳感器 ? 微生物傳感器分為兩類： – 一類是利用微生物在同化底物時消耗氧的呼吸作用； – 另一類是利用不同的微生物含有不同的酶。 ? 裝置：由適合的微生物電極與氧電極組成。 ? 原理：利用微生物的同化作用耗氧 ,通過測量氧電極電流的變化量來測量氧氣的減少量 ,從而達到測量底物濃度的目的 . ? 例如 ,熒光假單胞菌 ,能同化 葡萄糖 ；蕓苔絲孢酵母可同化 乙醇 ,因此可分別用來制備葡萄糖和乙醇傳感器，這兩種細菌在同化底物時 ,均消耗溶液中的氧 ,因此可用氧電極來測定 ? 基于不同類型的信號轉換器 ,常見的微生物傳感器有電化學型、光學型、熱敏電阻型、壓電高頻阻抗型和燃料電池型， (4) 核酸傳感器 ? 依據(jù)生物體內核苷酸順序相對穩(wěn)定 ,核苷酸堿基順序互補的原理而設計出核酸探針傳感器 ,即基因傳感器。 ? 基因傳感器一般有 10~30個核苷酸的單鏈核酸分子 ,能夠專一地與特定靶序列進行雜交從而檢測出特定的目標核酸分子。 ? 根據(jù)換能器種類不同可分為電化學型、光學型、壓電免疫傳感器及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。 7 生物傳感器的應用 ? 在食品分析中的應用 ? 在發(fā)酵工程中的應用 ? 在環(huán)境監(jiān)測中的應用 ? 在生物醫(yī)學上的應用 ? 在軍事上的應用 ? 食品成分分析 ? 食品添加劑的分析 ? 農藥和抗生素殘留量分析 ? 微生物和生物毒素的檢驗 ? 食品鮮度的檢測 一、酶生物傳感器 六、 生物傳感器在食品分析中的應用 固定化酶可與各種轉換器組合成酶傳感器，用來檢測對應的底物。我們把固定化酶與電化學電極組合而成的電化學酶傳感器又稱為酶電極，是利用吸附、共價、交聯(lián)、包埋等方法將酶固定化，然后與電化學檢測器件 復合而成。 用于固定酶電極的電化學器件 測電流： O H2O H2電極 測電位： H+、 CO NH3電極等 酶傳感器在食品領域的應用： （一）酶傳感器在食品營養(yǎng)成分分析過程中的應用 葡萄糖＋ O2 葡萄糖酸內酯＋ H2O2 （ 二）生物傳感器在食品安全監(jiān)督方面的應用 摻假鑒定 農藥及其殘留、重金屬、硝酸鹽等有害物質檢測 GOD 抗原是一種進入機體后能刺激機體產(chǎn)生免疫反應的物質。當抗原進入機體后刺激 B細胞產(chǎn)生抗體?？乖涂贵w可以特異性地結合。 免疫傳感器是利用生物體內抗原與抗體專一性結合并導致電化學變化而設計的，分為 : 二、免疫傳感器 非標記免疫傳感器 標記免疫傳感器 幾種新型免疫傳感器及其在食品分析中的應用： （一）酶免疫傳感器 （二）光尋址電位傳感器 （三）受體免疫傳感器 （四）光學免疫傳感器 （五）壓電免疫傳感器 （六）免疫芯片 生物芯片指包被在固相載體上的高密度 DNA、 抗原、細胞、組織的微點陣，主要包括芯片實驗室、基因芯片、蛋白質芯片等。如果在固相載體上包被抗原、抗體的微點陣，就構成免疫芯片。 微生物傳感器是由載體結合的微生物細胞和電化學器件組成，目前已開發(fā)了兩種傳感器，一種是以微生物呼吸活性為指標的呼吸型傳感器，一種是以微生物的代謝產(chǎn)物為指標的電極活性物質測定型傳感器。 三、微生物傳感器 在各種生物傳感器中，微生物傳感器最適合發(fā)酵工業(yè)的測定。 微生物傳感器可以對食品中的成分和毒物進行檢測： 原材料及代謝產(chǎn)物的測定 微生物細胞總數(shù)的測定 代謝實驗的鑒定 食品中毒素的檢測 組織傳感器的基本原理與酶傳感器相同，是把動植物組織薄片的生物催化層與基礎電極相結合，可看成是酶傳感器的衍生形式。 優(yōu)點：原料易得、成本低廉、靈敏度高、 穩(wěn)定性強、制作簡單、使用方便。 四、組織傳感器 組織傳感器 動物組織傳感器 植物組織傳感器 DNA生物傳感器 是一
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