生物传感器在食品微生物检验中的应用.pptxVIP

第1页/共26页生物传感器在食品微生物检验中的应用第2页/共26页大脑计算机感觉器官传感器第3页/共26页 一、 生物传感器概述生物传感器的概念传感器： 能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转化、转换元件组成。敏感元件：指传感器中能直接感受或相应被测量的部分。转换元件：指将敏感元件感受或响应的被测量转换成适应于传输或测量的电信号部分。第4页/共26页生物传感器（Biosensor）： 由生物识别元件和信号转换器组成，能够选择性地对样品中的待测物发出响应，通过生物识别系统和电化学或其他传感器把待测物质的浓度转为电信号，根据电信号大小定量测出待测物质的浓度。 生物传感器是应用生物活性材料（如酶、蛋白质、DNA、抗体、 抗原、生物膜等）与物理或化学换能器有机结合的一门交叉学科，是物质在分子水平的快速、微量分析方法。有共同的结构：一种或数种相关生物活性材料及能把生物活性表达的信号转换为电信号的物理或化学换能器。第5页/共26页二、生物传感器的发展史第一代生物传感器：60年代初～70年代中1962年，Clark利用酶法和离子选择电极（ISE）技术，构成了“酶电极”的雏形；1967年，Updike将葡萄糖氧化酶固化在Clark氧电极表面，这种酶电极能反复用于血糖测定；第二代生物传感器：70年代后期～80年代初相继出现微生物传感器、组织传感器、细胞传感器和受体传感器；第6页/共26页第三代生物传感器：80年代中期～90年代 根据生物学反应中产生的各种信息（如光电效应、场效应、热效应、质量变化和光效应等）来设计各种更精密、灵敏的检测装置。第7页/共26页三、生物传感器的特点优点：经济、简便：一般不需要进行样品预处理，测定时一般不需要另外添加其他试剂；专一性强；体积小便于携带，可实验连续在线检测和现场检测；操作系统比较简单，容易实现自动分析，准确度高；样品用量小，响应快，可反复使用；得到的信息量大，可用于指导生产。第8页/共26页缺点：敏感膜上生物分子的固定量以及固定分子的活性很难控制，导致传感器使用的一致性、可靠性差，测量精密度低；生物分子的活性保持受许多因素影响，导致传感器使用寿命不长；生物敏感膜的制备工艺复杂，成品率不高，难以批量生产；测定环境要求严格。第9页/共26页四、生物传感器的分类：1、按工作原理分：第10页/共26页2、按所用的生物活性物质分： 酶传感器 微生物传感器 组织传感器 细胞器传感器 免疫传感器 核酸生物传感器等第11页/共26页生物传感器的信号转换器类型电化学式光学式其他电位式电流式电导式光导纤维光电子元件表面声波压电晶体热敏件平面波导表面等离子体共振传感聚合物修饰电极金属电极离子选择性电极传感有机盐修饰电极场效应晶体管气敏电极贵金属电极碳素或半导体电极3、按信号转换器类型：第12页/共26页hn光检测器电信号被测物固定化酶等五、生物传感器的工作原理 根据生物传感器信号转换的途径，分为：（一）生物或化学转变成电信号（二）热变化转变成电信号（三）光效应转变成电信号（四）直接产生电信号（五）质量信号转换成频率信号第13页/共26页测电流：O2、H2O2、H2电极用于固定酶电极的电化学器件测电位：H+、CO2、NH3电极等六、 生物传感器在食品分析中的应用一、酶生物传感器固定化酶可与各种转换器组合成酶传感器，用来检测对应的底物。我们把固定化酶与电化学电极组合而成的电化学酶传感器又称为酶电极，是利用吸附、共价、交联、包埋等方法将酶固定化，然后与电化学检测器件复合而成。第14页/共26页酶传感器在食品领域的应用：（一）酶传感器在食品营养成分分析过程中的应用 葡萄糖＋O2-葡萄糖酸内酯＋H2O2（二）生物传感器在食品安全监督方面的应用 掺假鉴定 农药及其残留、重金属、硝酸盐等有害物质检测 GOD第15页/共26页非标记免疫传感器标记免疫传感器二、免疫传感器 抗原是一种进入机体后能刺激机体产生免疫反应的物质。当抗原进入机体后刺激B细胞产生抗体。抗原和抗体可以特异性地结合。 免疫传感器是利用生物体内抗原与抗体专一性结合并导致电化学变化而设计的，分为:第16页/共26页几种新型免疫传感器及其在食品分析中的应用：（一）酶免疫传感器（二）光寻址电位传感器（三）受体免疫传感器（四）光学免疫传感器（五）压电免疫传感器（六）免疫芯片 生物芯片指包被在固相载体上的高密度DNA、抗原、细胞、组织的微点阵，主要包括芯片实验室、基因芯片、蛋白质芯片等。如果在固相载体上包被抗原、抗体的微点阵，就构成免疫芯片。第17页/共26页三、微生物传感器 微生物传感器是由载体结合的微生物细胞和电化学器件组成，目前已开发了两种传感器，一种是以微生物呼吸活性为指标的呼吸型传感器，一种是以微生物的代谢产物为指标的电极活性物质测