生物傳感器在食品微生物檢驗(yàn)中的應(yīng)用

關(guān)于生物傳感器在食品微生物檢驗(yàn)中的應(yīng)用第一頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日計(jì)算機(jī)大腦傳感器感覺(jué)器官第二頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)生物傳感器概述能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)換元件組成。傳感器：一、生物傳感器的概念敏感元件：指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蛳鄳?yīng)被測(cè)量的部分。轉(zhuǎn)換元件：指將敏感元件感受或響應(yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適應(yīng)于傳輸或測(cè)量的電信號(hào)部分。第三頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日由生物識(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。生物傳感器是應(yīng)用生物活性材料（如酶、蛋白質(zhì)、DNA、抗體、抗原、生物膜等）與物理或化學(xué)換能器有機(jī)結(jié)合的一門(mén)交叉學(xué)科，是物質(zhì)在分子水平的快速、微量分析方法。有共同的結(jié)構(gòu)：一種或數(shù)種相關(guān)生物活性材料及能把生物活性表達(dá)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的物理或化學(xué)換能器。一、生物傳感器的概念生物傳感器（Biosensor）：第四頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日二、生物傳感器的發(fā)展史1962年，Clark利用酶法和離子選擇電極（ISE）技術(shù)，構(gòu)成了“酶電極”的雛形；1967年，Updike將葡萄糖氧化酶固化在Clark氧電極表面，這種酶電極能反復(fù)用于血糖測(cè)定；第一代生物傳感器：60年代初～70年代中第二代生物傳感器：70年代后期～80年代初相繼出現(xiàn)微生物傳感器、組織傳感器、細(xì)胞傳感器和受體傳感器；第五頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日根據(jù)生物學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的各種信息（如光電效應(yīng)、場(chǎng)效應(yīng)、熱效應(yīng)、質(zhì)量變化和光效應(yīng)等）來(lái)設(shè)計(jì)各種更精密、靈敏的檢測(cè)裝置。二、生物傳感器的發(fā)展史第三代生物傳感器：80年代中期～90年代第六頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日三、生物傳感器的特點(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；專一性強(qiáng)；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；樣品用量小，響應(yīng)快，可反復(fù)使用；得到的信息量大，可用于指導(dǎo)生產(chǎn)。優(yōu)點(diǎn)：第七頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日三、生物傳感器的特點(diǎn)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)；生物敏感膜的制備工藝復(fù)雜，成品率不高，難以批量生產(chǎn)；測(cè)定環(huán)境要求嚴(yán)格。缺點(diǎn)：第八頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)生物傳感器的分類、工作原理及活性物質(zhì)固定化一、生物傳感器的分類：按工作原理分：第九頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日一、生物傳感器的分類：按所用的生物活性物質(zhì)分：酶?jìng)鞲衅魑⑸飩鞲衅鹘M織傳感器細(xì)胞器傳感器免疫傳感器核酸生物傳感器等第十頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日按信號(hào)轉(zhuǎn)換器類型：一、生物傳感器的分類：生物傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換器類型電化學(xué)式光學(xué)式其他電位式電流式電導(dǎo)式光導(dǎo)纖維光電子元件表面聲波壓電晶體熱敏件平面波導(dǎo)表面等離子體共振傳感聚合物修飾電極金屬電極離子選擇性電極傳感有機(jī)鹽修飾電極場(chǎng)效應(yīng)晶體管氣敏電極貴金屬電極碳素或半導(dǎo)體電極第十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日根據(jù)生物傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換的途徑，分為：（一）生物或化學(xué)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)（二）熱變化轉(zhuǎn)變成電信號(hào)（三）光效應(yīng)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)（四）直接產(chǎn)生電信號(hào)（五）質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)二、生物傳感器的工作原理被測(cè)物固定化酶等光檢測(cè)器電信號(hào)hn第十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日三、生物傳感器活性物質(zhì)的固定化生物傳感層固定化方法交聯(lián)法共價(jià)結(jié)合法載體結(jié)合法吸附法包埋法凝膠法LB膜法雙層脂膜法支持液膜法（不使用載體的共價(jià)結(jié)合法）第十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日一、酶生物傳感器第三節(jié)生物傳感器在食品分析中的應(yīng)用固定化酶可與各種轉(zhuǎn)換器組合成酶?jìng)鞲衅?，用?lái)檢測(cè)對(duì)應(yīng)的底物。我們把固定化酶與電化學(xué)電極組合而成的電化學(xué)酶?jìng)鞲衅饔址Q為酶電極，是利用吸附、共價(jià)、交聯(lián)、包埋等方法將酶固定化，然后與電化學(xué)檢測(cè)器件復(fù)合而成。用于固定酶電極的電化學(xué)器件測(cè)電流：O2、H2O2、H2電極測(cè)電位：H+、CO2、NH3電極等第十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日酶?jìng)鞲衅骷疤匦砸?、酶生物傳感器測(cè)定物酶基礎(chǔ)電極壽命/d測(cè)定范圍/mol.L-1腺苷腺苷脫氨酸酶NH3910~3.2×103乙酰膽堿乙酰膽堿脂酶Pt2110～103單胺類單胺氧化酶O2910～100草酸草酸脫氫酶CO2H2O230101202×10－4～10－2乳酸鹽乳酸單氧化酶Ag/AgCl5510－5～6×10－4青霉素青霉素酶pH2110－2～10－3苦杏仁苷b－葡聚糖苷酶氰電極71～103第十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日酶?jìng)鞲衅髟谑称奉I(lǐng)域的應(yīng)用：一、酶生物傳感器（一）酶?jìng)鞲衅髟谑称窢I(yíng)養(yǎng)成分分析過(guò)程中的應(yīng)用葡萄糖＋O2-葡萄糖酸內(nèi)酯＋H2O2（二）生物傳感器在食品安全監(jiān)督方面的應(yīng)用

摻假鑒定農(nóng)藥及其殘留、重金屬、硝酸鹽等有害物質(zhì)檢測(cè)

GOD第十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日抗原是一種進(jìn)入機(jī)體后能刺激機(jī)體產(chǎn)生免疫反應(yīng)的物質(zhì)。當(dāng)抗原進(jìn)入機(jī)體后刺激B細(xì)胞產(chǎn)生抗體?？乖涂贵w可以特異性地結(jié)合。

免疫傳感器是利用生物體內(nèi)抗原與抗體專一性結(jié)合并導(dǎo)致電化學(xué)變化而設(shè)計(jì)的，分為:二、免疫傳感器非標(biāo)記免疫傳感器標(biāo)記免疫傳感器第十七頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日二、免疫傳感器

免疫傳感器及其特性第十八頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日幾種新型免疫傳感器及其在食品分析中的應(yīng)用：（一）酶免疫傳感器

基于決定選擇性的免疫化學(xué)親和性和決定靈敏度的標(biāo)記酶的化學(xué)放大作用制作的一種免疫傳感器。（二）光尋址電位傳感器（三）受體免疫傳感器（四）光學(xué)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(xì)胞、組織的微點(diǎn)陣，主要包括芯片實(shí)驗(yàn)室、基因芯片、蛋白質(zhì)芯片等。如果在固相載體上包被抗原、抗體的微點(diǎn)陣，就構(gòu)成免疫芯片。二、免疫傳感器第十九頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日

微生物傳感器是由載體結(jié)合的微生物細(xì)胞和電化學(xué)器件組成，目前已開(kāi)發(fā)了兩種傳感器，一種是以微生物呼吸活性為指標(biāo)的呼吸型傳感器，一種是以微生物的代謝產(chǎn)物為指標(biāo)的電極活性物質(zhì)測(cè)定型傳感器。三、微生物傳感器第二十頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日微生物傳感器及其特性第二十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日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(cè)定。微生物傳感器可以對(duì)食品中的成分和毒物進(jìn)行檢測(cè)：原材料及代謝產(chǎn)物的測(cè)定微生物細(xì)胞總數(shù)的測(cè)定代謝實(shí)驗(yàn)的鑒定食品中毒素的檢測(cè)三、微生物傳感器第二十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日組織傳感器的基本原理與酶?jìng)鞲衅飨嗤前褎?dòng)植物組織薄片的生物催化層與基礎(chǔ)電極相結(jié)合，可看成是酶?jìng)鞲衅鞯难苌问?。?yōu)點(diǎn)：原料易得、成本低廉、靈敏度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、制作簡(jiǎn)單、使用方便。四、組織傳感器組織傳感器動(dòng)物組織傳感器植物組織傳感器第二十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日各種組織傳感器及其特性第二十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日DNA生物傳感器是一種能將目的DNA得存在轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓹z測(cè)得電、光、聲、波等信號(hào)的傳感裝置。其原理是在電極上固定一條有十幾到上千個(gè)核苷酸的單鏈DNA（ssDNA），通過(guò)DNA分子雜交，對(duì)另一條含有互補(bǔ)堿基序列的DNA進(jìn)行識(shí)別，結(jié)合成雙鏈DNA（dsDNA）。（一）DNA修飾電極制作傳感器（二）光學(xué)DNA生物傳感器

光纖DNA生物傳感器光漸消逝波DNA傳感器表面等離子體共振DNA生物傳感器（三）壓電晶體DNA傳感器五、DNA雜交傳感器第二十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日由細(xì)胞器組成的傳感器可用來(lái)測(cè)定用單一酶組成的傳感器所不能測(cè)定的物質(zhì)。六、細(xì)胞器傳感器線粒體傳感器微粒體傳感器葉綠體傳感器磁粒體傳感器溶酶體傳感器輔酶I傳感器谷胺酰胺傳感器第二十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日仿生型生物傳感器七、仿生型生物傳感器人工酶仿生生物傳感器脂質(zhì)膜開(kāi)關(guān)傳感器第二十七頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日分子印跡技術(shù)（molecularimprintingtechnique,M