1、生物傳感器概述
隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平越來越高，對食品安全的關(guān)注度也隨之提高。食品不安全事件的不斷發(fā)生加快了食品安全檢測技術(shù)的發(fā)展。生物傳感器作為最新的檢測技術(shù)之一，是一種以生物活性單元為敏感元件，結(jié)合化學(xué)、物理轉(zhuǎn)換元件，對被分析物具有高度選擇性的儀器，具有靈敏度高、檢測速度快、成本低等優(yōu)點。本文在概述生物傳感器的基礎(chǔ)上，具體分析了生物傳感器是如何在食品安全中檢測的，最后展望了未來生物傳感器的特點。希望對促進(jìn)食品安全檢測技術(shù)的發(fā)展和保證食品質(zhì)量安全提供一定的借鑒。
1.1、生物傳感器的含義
生物傳感器（Biosensor）是以固定化生物活性物質(zhì)（酶、蛋白質(zhì)、微生物、DNA及生物膜等）做敏感元件與適當(dāng)?shù)奈锢砘蚧瘜W(xué)換能器有機(jī)結(jié)合而組成的一種先進(jìn)分析檢測技術(shù)，由生物識別元件和信號轉(zhuǎn)換器組成，能夠選擇性地對樣品中的待測物發(fā)出響應(yīng)，通過生物識別系統(tǒng)和電化學(xué)或其他傳感器把待測物質(zhì)的濃度轉(zhuǎn)為電信號，根據(jù)電信號大小定量測出待測物質(zhì)的濃度。
生物傳感器有很多中，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)可以分為不同的類型。根據(jù)生物活性物質(zhì)，生物傳感器可以分為酶傳感器、免疫傳感器、DNA傳感器、組織傳感器和微生物傳感器等；根據(jù)檢測原理，生物傳感器可分光學(xué)生物傳感器、電化學(xué)生物傳感器及壓電生物傳感器等；按照生物敏感物質(zhì)相互作用，可分為親和型和代謝型兩種；此外，還可根據(jù)所監(jiān)測的物理量、化學(xué)量或生物量而命名為熱傳感器、光傳感器、胰島素傳感器等。
1.2、生物傳感器的特點
生物傳感器與其他傳感器的最大區(qū)別在于：生物傳感器的信號檢測以生物活性物質(zhì)作為敏感元件，具有特異識別分子的能力。與傳統(tǒng)的分析方法相比，這種新的檢測裝置具備以下特點：
經(jīng)濟(jì)、簡便：一般不需要進(jìn)行樣品預(yù)處理，測定時一般不需要另外添加其他試劑；
體積小便于攜帶，可實驗連續(xù)在線檢測和現(xiàn)場檢測；
操作系統(tǒng)比較簡單，容易實現(xiàn)自動分析，準(zhǔn)確度高；
通常不需進(jìn)行樣品的預(yù)處理，可將樣品中被測組分的分離和檢測統(tǒng)一為一體，使整個測定過程簡便迅速，容易實現(xiàn)自動分析；
2、生物傳感器在食品安全檢測中的具體應(yīng)用
2.1、生物傳感器在農(nóng)藥殘留檢測中的應(yīng)用
隨著病蟲害的增加，農(nóng)藥成為保證蔬菜等順利生長的必備品。但是，農(nóng)藥的過度使用使食品、農(nóng)產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留量超標(biāo)，成為危害食品安全的重要因素之一，嚴(yán)重危害著使用者的身體健康。生物傳感器利用農(nóng)藥對目標(biāo)酶活性的抑制作用研制的膽堿酯酶傳感器，以及利用農(nóng)藥與特異性抗體結(jié)合反應(yīng)研制的免疫傳感器，在食品農(nóng)藥殘留檢測中得到了廣泛的研究。應(yīng)用于農(nóng)藥獸藥殘留檢測的傳感器最常用的是酶傳感器。單酶傳感器只能測定數(shù)目有限的環(huán)境污染物，所以可通過一個生物傳感器上偶聯(lián)幾種酶促反應(yīng)來增加可測分析物的數(shù)目。
2.2、生物傳感器在分析食品基本成分中的應(yīng)用
生物傳感器可以實現(xiàn)對大多數(shù)食品基本成分進(jìn)行快速分析，包括蛋白質(zhì)、氨基酸、糖類、有機(jī)酸、酚類、維生素、礦質(zhì)元素、膽固醇等。采用亞硫酸鹽光纖生物傳感器可測定果蔬中亞硫酸鹽的含量；利用氨基酸氧化酶傳感器可測定各種氨基酸（包括谷氨酸、L廣天冬氨酸、L精氨酸等十幾種氨基酸）；酶電極型生物傳感器可用來分析白酒蘋果汁果醬和蜂蜜中的葡萄糖等；通過雙電極的差分方法由生物傳感器自動分析原先測定不出來的項目，包括尿素谷氨酰胺淀粉蔗糖乳糖麥芽糖等。
2.3、生物傳感器在分析食品添加劑中的應(yīng)用
現(xiàn)在，一些廠商為了追求食品的美味達(dá)到吸引顧客的目的就大量地添加食品添加劑。添加劑有些是危害身體的，所以對食品添加劑的分析很重要。
亞硫酸鹽通常被用作食品工業(yè)的漂白劑和防腐劑，采用亞硫酸鹽氧化酶為敏感材料制成的電流型二氧化硫酶電極可用于測定食品中的亞硫酸含量。此外，也有些生物傳感器可用于測定色素和乳化劑
2.4、生物傳感器在測定食品鮮度中的應(yīng)用
食品的新鮮度是衡量食品是否安全的因素之一，有的食品一旦失去了新鮮度，生物成分就會轉(zhuǎn)化為對人們身體有害的物質(zhì)，所以要加強(qiáng)食品新鮮度的測定。
生物傳感器作為食品鮮度評價的工具使對食物新鮮度的評價由主觀變化客觀，由定性走向定量。目前這方面的研究和應(yīng)用主要集中在肉類鮮度的評定。食物腐敗的過程都伴隨著產(chǎn)生特定的化學(xué)物質(zhì)，如微生物總數(shù)增加、生成胺類、核苷酸降解等，所以根據(jù)測定對象的不同可采用不同類型的生物傳感器。Volpe等曾以黃嘌噙氧化酶為生物敏感材料，結(jié)合過氧化氫電極，通過測定魚降解過程中產(chǎn)生的一磷酸肌苷、肌苷和次黃嘌呤的濃度。
3、未來生物傳感器的發(fā)展趨勢
食品安全越來越重要，對檢測食品安全的技術(shù)研究會得到不斷的深入。生物傳感器從20世紀(jì)60年代中期開始研發(fā)，現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷三代，但現(xiàn)在的生物傳感器還具有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等缺點。通過科學(xué)家們的研究預(yù)測，未來的生物傳感器將具有以下特點：
智能化與集成化。未來的生物傳感器將與計算機(jī)緊密結(jié)合，自動采集數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)。同時，芯片技術(shù)將進(jìn)入傳感器領(lǐng)域，實現(xiàn)檢測系統(tǒng)的集成化一體化。
低成本、高靈敏度、高穩(wěn)定性和高壽命。生物傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)步必然要求不斷降低產(chǎn)品成本，提高靈敏度穩(wěn)定性和延長壽命 這些特性的改善也會加速生物傳感器場化商品化的進(jìn)程。
4、小結(jié)
通過以上的分析可知，生物傳感器以其獨特的優(yōu)勢在食品安全檢測的各方面中都得到了廣泛的應(yīng)用。盡管當(dāng)前的生物傳感器還受到穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和使用壽命的限制，加之食品成分多且含量差異大等問題，使得生物傳感器在食品安全檢測中實現(xiàn)商品化的進(jìn)程受到制約。但是，我們相信隨著生物學(xué)、信息學(xué)、材料學(xué)和微電子學(xué)的飛速發(fā)展，微型化、多功能化、智能化和集成化，開發(fā)新一代低成本、高靈敏度、高穩(wěn)定性和高壽命的生物傳感器將會應(yīng)用到食品安全檢測中來。
