生物传感器及其在食品检测中的应用

徐杰　王昀（山东省安丘市检验检测中心，山东安丘　262100）



生物传感器及其在食品检测中的应用

徐杰王昀
（山东省安丘市检验检测中心，山东安丘262100）

【摘 要】近年来，食品的污染情况越来越严重，一些生物和化学类的污染现象越加明显，这就对食品当中污染物的检测方式及技术等提出了更高的要求。生物传感器就是一种用于食品检测的现代化仪器，其主要是通过酶、细胞器以及免疫制剂等生物识别元件产生相应的生化反应，可直接接收电、热及光等元素对相应的生化物质实施检测，以此来保障食品的安全性。本文针对生物传感器及其在食品检测当中的应用进行分析，并为此简要论述以供参考。

【关键词】生物传感器食品检测应用

目前，食品质量的安全问题开始受到社会各界的高度重视，以往那种普遍的化学检测已经很难真正满足食品检测的需求。在这种需求背景之下，很多方便、准确、成本节省的检测方式被推出，并广泛的运用在食品的安全检测工作当中，生物传感器就是其中一种较为迅速且灵敏的检测仪器，直接成为当前食品快速检测技术的主要研究方向。生物传感器集合了现代电子技术和生物技术为一体，是一种全新的高科技产品，在应用方面具有极为深远的意义。

1　生物传感器概述及其原理分析

1.1概述

生物传感器蕴含了当代科学技术的标志性技术，其所采用的传感技术在多个领域当中都发挥出了极其重要的功能作用，成为当代信息产业发展的重要支柱。生物传感器主要是将生物感应元件所特有的敏感及专一性和传导器相互结合，再通过多种生物材料及代谢产物等专门用于检测和识别生物的化学成分［1］。目前生物传感器被广泛的应用在生物医学和食品信息的检测方面，将被检测物和分子识别元件的特异性有效结合起来，检测物在进入到生物活性材料后将产生化学及物理的反应，由此借助换能器将其转换为可定量和可处理的多种信号类型等，然后通过电路进行处理，最终实现对被测物的有效检测。

1.2原理及特点

生物传感器本身在结构上具体包含了两个方面：（1）识别部件，这部分部件主要源自生物体分析、个体细胞分析以及组织部分的识别组件，其中包括了酶、细胞、微生物以及抗原、抗体等等。（2）转换部件，这一部件能够真正实现对物理信号的有效转换，其主要由光学和电化学两种检测元件组成，比如热电、光电压电原件以及离子敏场效应等等，其他多为辅助的部件，专门用于完成系统测量的控制性功能。

生物传感器本身具有多种特点，其选择性较好、操作起来简单便捷，并且可将其重复使用。其专一性良好，具有较强的可选择特异性，一般不会受到外界的干扰。使用起来可直接采用固定化的生物活性物质作为主要催化剂，且对于一些比较贵重的检测试剂，还可进行反复的使用。实施检测的速度非常快，能够在特定的时间内完成对特定成分的检测工作，检测的准确度较高，误差小［2］。最主要的是其检测的成本偏低，因为科学技术的进步，促使其多种生物化学的试剂成本得以显著降低，其通过多次连续性的测试，所需要的成本费用非常低廉。

2　生物传感器在食品检测中的具体应用

2.1应用于食品微生物检测

食品的安全检测非常复杂，采用生物传感器能够极大的提升检测分析的速度及灵敏度，促使整个检测的过程变得非常简便。采用生物传感器检测食品，其中包含了多项检测操作，其中的微生物检测非常重要，因为微生物本身所产生的毒素对于食品的安全造成了严重的威胁，有多起食物中毒事件的发生原因都和微生物有关，而生物传感器就能够对食品当中的微生物展开良好的监测。近几年，国内外学者采用基因芯片对食品当中的致病菌种进行深入分析，检测并鉴别了其中多种特异性菌种，然后通过设计通用引物的方式扩增细菌核糖体，并直接将其扩增物和包含探针的低密度芯片进行了杂交，从而由此实现对多种微生物实施检查的目的。

2.2应用于食品药物残留检测

近年来，人们对于食品的健康安全意识越来越明显，针对食品当中所包含的农药和兽药残留物也更加的重视和关注，因此食品当中药物残留物的快速检测成为主要研究发展的方向。基于免疫原理的生物传感器可充分的运用在对食品药物残留的检测工作当中，比如将单克隆抗体应用蛋白A法将其固定在压电晶体上的金电极表面，而被检测物中的莠去津所具备的吸附效果将引发石英晶体的震荡频率发生明显的改变。由此可根据其频率的变化来对被检测物的浓度进行检测，其检测的下限可达到1.5ng/ml。通过这一实验可以发现，将莠去津固定在压电晶体上，以此采取间接的方式对莠去津进行测定，其检测的下限可达到0.025ng/ml的数值标准。

2.3应用于食品激素检测

通常在一些肉类的食品当中所积累和残留的激素相对较多，以往对此类激素所采取的检测方式主要是免疫学的方法［3］。其中酶联免疫吸附就是一种极为重要的方式，其主要是利用抗原和抗体的特异性免疫反应及酶的催化作用来检测食品中的激素残留物。国内对于食品激素残留的检测方式研究真正取得了较为显著的效果，相关研究人员根据竞争酶免疫反应的原理设计出食品激素残留检测的传感器，这一传感器也被成为乙烯雌酚传感器。主要是由乙烯雌酚抗体膜和过氧化氢电极两者组合而成，可直接将一定量过氧化氢酶所标记的乙烯雌酚加入被检测物当中，这样不论是已标记的还是未标记的乙烯雌酚都将和膜上的乙烯雌酚抗体产生明显的竞争反应。最后直接对酶标乙烯雌酚和抗体两者的结合率进行检测，即可得出食品当中所包含的乙烯雌酚的具体含量。

3　结语

综上所述，科学技术不断前进的步伐，为生物传感器的研究和发展带来巨大的发展机遇，多种全新的生物传感器系统被推出并广泛的应用在人们的生活当中，特别是在医学、食品及基因等检测方面所发挥的作用越来越重要。其中，将生物传感器技术应用在食品安全的检测当中，能够有效的保障食品的健康安全性，对于人们的健康而言意义重大。

参考文献：

［1］蒋雪松，许林云，卢利群，沈飞，周宏平.生物传感器在食品污染物检测中的应用研究进展［J］.食品科学，2013，23:357-362.

［2］石亚丽，袁涛，任婷婷，李书国.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，2012，02:5-9.

［3］白冰，赵玲，王程程，李敏通，李延斌，胡耀华.生物传感器在检测食品品质及其质量安全中的应用［J］.食品安全质量检测学报，2012，05: 414-420.

作者简介：徐杰（1987—），女，山东潍坊人，工作单位：山东省安丘市检验检测中心，职务：科员，研究方向：食品科学。