生物传感器及其在食品检测中的应用进展
[摘要]随着人们对食品安全重视程度的不断加大，食品安全检测发展十分迅速。在食品安全检测中，传感器检测技术是一项快捷、灵敏以及低廉的食品安全检测技术，由于其存在如上优点，生物传感器已经逐渐发展成为农副产品质量快速检测与鉴定的一个研究
重点。本文主要基于生物传感器的基本概念、基本工作原理，着重阐述了生物传感器发展的三个阶段，综述了生物传感器在食品安全检测之中的应用情况，并对其未来的发展提出一些建议。
[关键词]生物传感器；食品安全检测；应用进展
中图分类号：ts207文献标识码：a文章编号：1009-914x（2013）21-0232-01
现如今，我国的食品安全问题已经受到了社会的广泛关注与高度重视，常规的化学监测已经不能满足快速检测的要求。更加快捷、简易、准确的快速检测方法完全符合现代食品安全检测的根本需求[1]。生物传感器以其高选择性与可连续性监测等方面的突出优势，在食品安全检测过程中得到了较为广泛地应用，并收到了一致的好评[2]。本文主要从生物传感器的基本概念及其基本的工作原理出发，主要对生物传感器发展的3个阶段进行了综述，并在此基础上提出了生物传感器的未来发展建议。
1 生物传感器简介
1.1 定义
生物传感器（biosensor）指的是以固定化生物活性物质（如酶、
生物传感器的研究现状及应用 生物传感器？这个熟悉但又概念模糊的名词最近不断出现在媒体报道上，生物传感器相关的研究项目陆续获得巨额的研究资助，显示出越来越受重视的前景。要掌握生命科学研究的前研信息，争取好的研究课题和资金，你怎能不了解生物传感器？ 让我们来看看生物通最近的一些报道： 英国纽卡斯尔大学科学家研发了可用于检测肿瘤蛋白以及耐药性MASA细菌的微型生物传感器。该系统利用一个回旋装置来检测，类似导航系统和气袋的原理。振荡晶片的大小类似于一颗尘埃尺寸，有望可使医生诊断和监测常见类型的肿瘤，获得最佳治疗方案。该装置可以鉴定肿瘤标志物－蛋白以及其它肿瘤细胞产生的丰度不同的生物分子。该小组下一步目标是把检测系统做成一个手持式系统，更加快速方便地检测组织样品。欧共体已经拨款1200万欧元资金给该小组，以使该技术进一步完善。 苏格兰IntermediaryTechnologyInstitutes计划投资1亿2千万英镑发展“生物传感器平台（BiosensorPlatform）”——一种治疗诊断技术。作为将诊断和治疗疾病结合在一起的新兴疗法，能够在诊断的同时，提出适合不同病人的治疗方案，可以降低疾病诊断和医学临床的费用与复杂性，同时具备提供疾病发展和药品疗效成果的能力。目前该技术已被使用在某些乳癌的治疗上，只需在事前做些特殊的测试，即可根据结果决定适合的疗程。这个技术更被医学界视为未来疾病疗程的主流。 来自加州大学洛杉矶分校的研究者使用GeneFluidics开发的新型生物传感器来鉴定引起感染的特定革兰氏阴性菌，该结果表明利用微型电化学传感器芯片已经可以用于人临床样本的细菌检查。GeneFluidics'16-sensor上的芯片包被了UCLA设计的特异的遗传探针。临床样本直接加到芯片上，然后其电化学信号被多通道阅读器获取。根据传感器上信号的变化来判断尿路感染的细菌种类。从样品收集到结果仅需45分钟。比传统方法（需要2天时间）
食品安全检测技术
?样品前处理新技术?仪器检测新技术?免疫分析检测技术
样品前处理新技术?固相萃取技术(SPE) ?固相微萃取技术(SPME) ?液相微萃取技术（LPME） ?快速溶剂萃取技术(ASE) ?基质固相分散萃取技术(MSPDE)?超临界流体萃取技术(SFE) ?亚临界水萃取技术（SWE）
?利用固体吸附剂吸附液体样品中的目 标物，使其与样品中的基体和干扰化 合物分离，然后再用洗脱液洗脱，达 到分离和富集目标物的目的。 ?SPE在农药残留,特别是在脂肪和蛋白质含量高的样品以及农药多残留的分离、 提取、净化和浓缩方面得到广泛应用。 样品前处理新技术 固相萃取技术
目前固相萃取柱可分为以下几种类型： ‐正相固相萃取柱 ‐反相固相萃取柱 ‐离子交换固相萃取柱 ‐凝胶渗透色谱 ‐分子印迹聚合物固相萃取柱 ‐固定化离子液体固相萃取柱 ‐免疫亲和柱 ‐碳纳米管 ‐天然植物纤维和人造纤维等样品前处理新技术 新型固相萃取 吸附剂
样品前处理新技术 ?反相萃取柱：吸附剂为非极性的,且极性小于洗脱剂的极性，用来萃取非极性物质。如标准的单键合硅胶（硅胶键合C 18、C 8、C 6、氰基、苯基、环己基）及聚合物键合类填料（ENVI-18、ENVI-8）等。 ?正相萃取柱：吸附剂为极性的,且极性大于洗脱剂的极性，用来萃取极性物质。如硅胶键合氨基、二醇基、氰基等，及极性吸附填料硅酸镁、硅藻土、氧化铝等。 ?离子交换树脂柱： 离子交换树脂柱：固定相为带电荷的离子交换树脂，用来吸附带相反电荷的离子化合物。如阳离子交换柱（SCX,PRS, COOH ，PCX ）与阴离子交换柱：SAX, PSA, NH 2，PAX/MAX 。
生物传感器的应用现状和发展趋势 【摘要】改革开放以来，国民生活的各个方面都取得了明显的进步。随着科学的发展生产力的不断提高，生物传感器的应用越来越广泛。为我们的生产生活带来了很大的方便，研究生物传感器的应用现状和发展趋势，有利于我们对生物传感器进行全面深入的了解，有利于生物传感器的自身发展，同时有利于生物传感器的应用广泛推广。因此有必要详细说明生物传感器的应用现状和发展趋势。 【关键词】生物传感器；应用现状；发展趋势 1.前言 生物传感器作为一种高科技手段，在医学、军事、食品、农业等各个领域均得到了广泛的应用。它具有传感器不可替代的地位，利用生物中独特的物质，通过一系列的化学反应，检测出相关物质。生物传感器相对与传统的传感器相比，具有高灵敏度、高选择度、成本低廉、运用普及度高、污染程度小的特点。因此，研究生物传感器的应用现状和发展趋势具有重要意义。 2.简要介绍生物传感器 Gronow将生物传感器定义为一种含有固定化生物物质（如酶、抗体、全细胞、细胞器或其联合体）并与一种合适的换能器紧密结合的分析工具或系统，它可以将生化信号转化为数量化的电信号。生物传感器一般由两个主要部分组成：一是生物分子识别元件（感受器），是具有分子识别能力的生物活性物质（如酶、抗体、组织切片、细胞、细胞器、细胞膜、核酸、有机物分子等）；二是信号转换器（换能器），主要有电化学电极、光学检测元件、热敏电阻、场效应晶体管、压电石英晶体及表面等离子共振器件等。当待测物与分子识别元件特异性结合后，所产生的复合物通过信号转换器转变为可以输出的电信号、光信号等，从而达到分析检测的目的。 3.生物传感器的具体应用 3.1 制药方面 生物传感器在生产药物时具体作用表现为对具体进行生化反应进行检测，生物传感器可以及时的测量有关生化反应的各项数据，并将它及时反馈给系统。在抗癌药物及癌症治疗方面，生物传感器发挥了极其重要的作用。在实验室中对癌细胞进行培养，并把用相应药物与之发生反应，通过生物传感器对实验数据进行测量，来具体观察药物对癌细胞的作用。在不同药物间的对比中，选出最具有抗癌性的药物。 3.2 食品方面
食品安全快速检测技术汇总 快速检测技术广泛用于食品安全快速检测，临床检验、检验检疫、毒品检验等公共领域。食品安全快速检测是指对食品利用便携式分析仪器及配套试剂快速得到检测结果的一种检测方式。 食品安全问题主要有害污染物 1.农药、化肥:有机磷,有机氯，硝酸盐 2.兽药：兴奋剂，镇静剂，抗生素 3.重金属离子：镉，铅，汞，铬，砷，钼 4.生物毒素：黄曲霉毒素，呕吐毒素，肉毒素 5.致病菌：大肠杆菌，沙门氏菌，葡萄球菌等 快速检测含义 包括样品制备在内，能够在短时间内出据检测结果的行为称之为快速检测。三方面体现： （1）实验准备要简化 （2）样品经简单前处理后即可测试，后采用先进快速的样品处理方式 （3）分析方法简单，快速，准确 食品安全快速检测分类 按分析地点： 现场快速检测，实验室快速检测 按定性定量： 定性快速筛选检验，半定量检验，全量检验 农药残留检测方法 （一）生物法 1.生物化学测定法(酶抑制率法，速测卡法) 2.分子生物学方法(如：ELISA) 3.活体生物测定法(发光细菌，大型水藻，家蝇) 4.生物传感器法
生物传感器在食品分析中的应用： （1）食品成分分析 （2）食品添加剂的分析 （3）农药和抗生素残留量分析 （4）微生物和生物毒素的检验 （5）食品限度的检验 (二)化学方法酶抑制法酶联免疫检测法 蔬菜中硝酸盐含量的快速测定 将NO3-还原N02-后，芳香胺与亚硝酸根离子发生重氮化反应，生成重氮盐，重氮盐再与芳香族化合物发生偶联反应，生成一种红颜色偶氮化合物(偶氮染料)，其颜色强度与硝酸盐含量呈正比，通过试纸由无色变为红色，变色的试纸放入基于光学传感器原理的硝酸盐检测仪中比色测定硝酸盐含量。仪器与材料：硝酸盐试纸. 快速测定仪 硝酸盐速测管 适用范围：乳品、饮用水、蔬菜等食物中硝酸盐的快速检测。 方法原理：按照国标GB/T5009. 33盐酸蔡乙二胺显色原理，在格林试剂中加入硝酸盐转化剂，并将其做成速测管，速测管中的试剂可将N03-还原为N02-后，再与芳香胺(氨基苯磺酸) 发生重氮反应，生成重氮盐，重氮盐再与芳香族化合物( A-祭胺)发生偶联反应，生成红色偶氮化合物(又叫偶氮染料)，颜色深浅与硝酸盐含量成正比，与标准色卡比对，确定硝酸盐含量. 兽药残留快速检测微生物法检测 检测管中的培养基预先接种了嗜热脂肪芽孢杆菌，并含有细菌生长所需的营养以及pH指示剂。只需加入100ul样品于检测管中。 将含有样品的检测管放入64±1℃水浴中加热一段时间。奶或奶制品在培养基中迅速扩散，若该样品中不含有抗生素(或者抗生素低于检测值)，嗜热脂肪芽孢杆菌将在培养基中生长，葡萄糖呗分解后所产生的酸会改变Ph指示剂颜色，由紫色变为黄色。相反若高于检测限的抑菌剂，则嗜热脂肪芽孢杆菌不会生长，指示剂颜色不变仍为紫色。 黄色表明该样品没有抗生素残留或抗生素残留的含量低于试剂盒的检测限(阴性) 紫色表明该样品中含有抗生素残留且浓度高于试剂盒的检测限(阳性) 如果介于黄色紫色之间，则说明该样品可能不含抗生素残留或者抗生素残留的含量低于试剂盒的检测限(部分阳性) 免疫金标记技术
食品安全检测技术及其应用 【摘要】食品安全是世人关注的热点和敏感问题，关乎着人民群众的人身财产安全。确保食品安全，加快食品安全检测技术的发展势在必行。从检测技术到检测技术应用到检测的各个方面，做好每个环节的检测的检测工作，确保食品安全，使民众食之安全。 【关键词】食品安全；检测技术；添加剂；违禁化学品 食品安全是人类赖以生存和发展的最基本的物质条件，关系到广大人民群众的身体健康和生命安全，关系到经济的健康发展和社会稳定，关系到政府和国家的形象。食品安全已经成为人民生活质量、社会管理水平和国家法制建设的一个重要方面。所以食品安全的检测方法日益受人关注，而作为检测手段的媒介—分析化学仪器的检测应用已然成为这一领域的新的研究热点。近年来，随着仪器分析的迅速发展，一些学科的先进技术不断渗透到食品分析中，形成厂日益增多的分析仪器和分析方法，从而使仪器分析在食品分析中所占比重不断增加，并成为现代食品分析的重要支柱。 一、食品安全检测技术研究进展 常用的检测技术： 1.1色谱技术 色谱技术实质上是一种物理化学分离方法，即当两相作相对运动时，由于不同的物质在两相（固定相和流动相）中具有不同的分配系数（或吸附系数），通过不断分配（即组分在两相之间进行反复多次的溶解、挥发或吸附、脱附过程）从而达到各物质被分离的目的。色谱类型有很多。目前，色谱技术已经发展成熟，具有检测灵敏度高，分离效能高，选择性高，检出限低，样品用量少，方便快捷等优点，一倍广泛应用于食品工业的安全检测中。色谱中常用的方法有气相色谱法，高效液相色谱法，薄层色谱法和免疫亲和色谱法。 1.1.1气相色谱法 气相色谱法是英国科学家1952年创立的一种极有效的分离方法，是色谱技术仪器化成套化的先驱。近年来毛细管气相色谱法以其分离效率高、分析速度快、样品用量少等特点，在食品农药残留等分析检测上独树一帜。随着人们对气相色谱的改进，测定的种类的范围也随之增加和扩大。
DOI ：10．3724/SP．J．1096．2013．20747基于石墨烯的光学生物传感器的研究进展 高原 1李艳2苏星光*2（电子科学与工程学院集成光电子国家重点实验室1，吉林大学化学学院2，长春130012）摘要近年来，随着石墨烯研究热潮的兴起，将石墨烯用于生物及化学检测的工作也日益增多。本文着重介绍了基于石墨烯及氧化石墨烯（GO ）的光学生物传感器，特别是基于石墨烯的荧光共振能量转移（FRET ） 传感器以及比色法传感器的设计思想和传感特性。 关键词石墨烯；氧化石墨烯；生物传感器；荧光共振能量转移；评述 2012-07-17收稿；2012-09-30接受 本文系国家自然科学基金（Nos．2127506， 21075050）资助项目*E-mail ：suxg@jlu．edu．cn 1引言 石墨烯是一种由纯碳原子的六元环平面结构构成的二维材料 ［1］，是零维的富勒烯、一维的碳纳米管（CNTs ）以及三维石墨结构的构筑基元［2］。它具有非常大的理论比表面积、很高的杨氏模量［3］、超高的光学透过率、优良的导热性［4］和导电性，并能够通过电子转移实现荧光猝灭。目前，人们已将基于石 墨烯的材料广泛应用于诸多领域，如吸附剂 ［5］、催化剂［6］、药物载体［7］等。石墨烯具有的奇特性质，使 得其能够满足高灵敏性传感器设计的需求，并已用于构建光学［8］、电化学［9］及场效应传感器［10，11］、细胞标记［12］及实时监测［13］等。本文介绍了基于石墨烯材料的光学生物传感器的研究进展，重点评述了基于石墨烯基的荧光共振能量转移（FRET ）以及比色法传感器。 2基于石墨烯的荧光共振能量转移传感器 荧光共振能量转移（FRET ）是能量由供体荧光团经无辐射途径转移给受体荧光团，并引起供体荧 光猝灭和受体荧光增强的光学现象， 是测量活体及体外纳米尺度距离及变化的有效手段。近年来，人们致力于开发基于石墨烯材料的FRET 传感器， 将其用于生物及化学检测。FRET 传感器主要由3部分构成：供体、受体（猝灭剂）及供受体之间的桥联媒介。在基于石墨烯的FRET 传感器中，石墨烯及其衍生物既可以作为供体，又可作为受体。一方面，石墨烯由于其结构特点，能够同时猝灭发射波长或结构不同的多种荧光团的荧光，是一种通用的猝灭剂；另一方面，石墨烯及其衍生物经过一定的化学处理，可以产生荧光信号，可作为荧光供体。基于石墨烯的FRET 生物传感器依托于一些生物分子构建的桥联基， 用于调节供体荧光团和受体之间的距离，从而引起荧光的变化。其中，DNA 、蛋白质、多肽等生物分子均 可以作为桥联基。 2．1以石墨烯作为猝灭剂 在报道的基于石墨烯材料的FRET 传感器中，以石墨烯材料作为猝灭剂的居多。氧化石墨烯（GO ）是石墨烯的一种重要衍生物，是化学还原法制备石墨烯的前驱体，在石墨烯片层结构的边缘和表面带有 多种含氧基团， 如羧基、羟基、环氧基等。正是由于这些含氧基团的存在，使其较石墨烯具有更好的水溶性，可以应用于生物体系中。石墨烯及GO 由于其大面积的共轭结构，可以作为能量受体猝灭多种有机染料及量子点的荧光，是一种广适性的荧光猝灭剂。与传统的猝灭剂相比，石墨烯材料具有更高的猝灭 效率，使FRET 传感器具有背景低、信噪比高、可多重检测的显著特点 ［14 16］。2．1．1基于DNA 联接研究表明，石墨烯能区分多种DNA 分子结构，包括ssDNA ，dsDNA 以及茎环 结构等［17，18］。石墨烯及GO 由于其结构特点，对带有裸露的环状结构的化合物具有强烈的吸附能力。第41卷 2013年2月分析化学（FENXI HUAXUE ）特约来稿Chinese Journal of Analytical Chemistry 第2期174 180
生物传感器的原理及应用 摘要: 随着信息技术与生物工程技术的发展，生物传感器得到了极为迅速的发展，当今各发达国家都把生物传感器列为21世纪的关键技术，给予高度的重视。生物传感器不仅广泛用于传统医学领域，推动医学发展，而且还在空间生命科学、食品工业、环境监测和军事等领域广泛应用。 关键词:生物传感器；原理；应用；发展 Abstract: As information technology and biological engineering technology, bio-sensors has been very rapid development，today's developed countries regard the biosensor technology as the key to the 21st century, given a high priority. Biosensors are widely used in traditional medicine not only to promote the development of medicine, but also in space life science, food industry, environmental monitoring and widely used in military and other fields. Keyword s: biosensor; principle; application; development
目录 一. 引言 (4) 二. 生物传感器的原理 (4) 三. 生物传感器的应用 (5) 3.1.生物传感器在医学领域的应用 (5) 3.1.1. 基于中医针灸针的传感针 (5) 3.1.2.生物芯片 (5) 3.1.3.生物传感器的临床应用 (5) 3.2.生物传感器在非传统医学领域的应用 (6) 3.2.1．在空间生命科学发展中的应用 (6) 3.2.2．在环境监测中的应用 (6) 3.2.3．在食品工程中的应用 (6) 3.2.4．在军事领域的应用 (6) 四. 生物传感器的未来 (7) 五. 结束语 (7) 六. 参考文献 (7)
生物传感器的应用现状及发展前景 摘要：到来后，获取准确可靠的信息对现代化生产有着重大作用，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。其中生物传感器早已渗透到国民经济的各个部门如食品、制药、、、环境监测等方面。生物传感器专一性好、易操作、设备简单、测量快速准确、适用范围广。随着固定化技术的发展，生物传感器在市场上具有极强的竞争力。生物传感器的研究开发，已成为世界科技发展的新热点。相信不久的将来，生物传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。 关键词：生物传感器、应用、前景 一、传感器概述 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律(法则)转换成可用信号的器件或装置，通常由和转换元件组成”。 随着的到来，世界开始进入。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。 在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。 传感器早已渗透到工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等各个领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。 由此可见，在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。 传感器的特点主要有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。 常见传感器有、、、、、、、以及等。 二、生物传感器概述 生物传感器是用生物活性材料（酶、、、抗体、抗原等）与换能器有机结合的一门交叉学科，是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法，也是物质分子水平的快速、微量分析方法。 1967年.乌普迪克等制出了第一个生物传感器--葡萄糖传感器。将包含在聚丙烯酰胺胶体中加以固化，再将此胶体膜固定在隔膜氧电极的尖端上，便制成了这种葡萄糖传感器。 生物传感器的分类： ⑴按照感受器生命物质分类，可分为：微生物传感器、免疫传感器、组织传感器、细胞传感器、、DNA传感器等等。
生物传感器的应用与发展趋势 摘要：生物传感器是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术, 是一种将生物感应元件的专一性与一个能够产生和待测物浓度成比例的信号传导器结合起来的分析装置，具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、能在复杂的体系中进行在线连续检测的特点。生物传感器的高度自动化、微型化与集成化，减少了对使用者环境和技术的要求，适合野外现场分析的需求，在生物、医学、环境监测，视频，医药及军事医学等领域有着重要的应用价值。 关键词：生物传感器;应用;发展趋势 1生物传感器 从几百年以前,人类就已经在使用生物传感器,而生物传感器的研究始于1962年,Clark和Lyons首先提出使用含酶的修饰膜来催化葡萄糖,用pH计和氧电极来检测相应的信号转变。1967年,Updike和Hick 正式提出了生物传感器这一概念,并成功制备了第一支葡萄糖生物传感器,这一工作对生物学来说具有里程碑意义。生物传感器研究的全面展开是从20世纪80年代开始的,1977年,Kambe等用微生物作识别元素制备了生物传感器,为拓宽检测物的范围,所用到的识别元素不断得到扩展,如细胞、DNA、RNA、抗体等识别元素先后被应用于生物传感器的构筑中。换能器的种类和质量也不断得到提高和发展,随后细胞、DNA、RNA、抗体等识别元素也被应用于生物传感器中。逐渐从电化学向光谱学、热力学、磁力、质量及声波等方向拓展,这也使得生物传感器在种类和应用领域上得到发展。 1.1 生物传感器简介 生物传感器指对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。是由固定化的生物敏感材料作识别元件包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质与适当的理化换能器如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器具有接受器与转换器的功能。对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。 将葡萄糖氧化酶包含在聚丙烯酰胺胶体中加以固化，再将此胶体膜固定在隔膜氧电极的尖端上，便制成了葡萄糖传感器。当改用其他的酶或微生物等固化膜，便可制得检测其对应物的其他传感器。固定感受膜的方法有直接化学结合法；高分子载体法；高分子膜结合法。现已发展了第二代生物传感器:微生物、免疫、酶免疫和细胞器传感器，研制和开发第三代生物传感器，将系统生物技术和电子技术结合起来的场效应生物传感器，90年代开启了微流控技术，生物传感器的微流控芯片集成为药物筛选与基因诊断等提供了新的技术前景。由于酶膜、线粒体电子传递系统粒子膜、微生物膜、抗原膜、抗体膜对生物物质的分子结构具有选择性识别功能，只对特定反应起催化活化作用，因此生物传感器具有非常高的选择性。缺点是生物固化膜不稳定。 在21世纪知识经济发展中，生物传感器技术必将是介于信息和生物技术之间的新增长点，在国民经济中的临床诊断、工业控制、食品和药物分析（包括生物药物研究开发）、环境保护以及生物技术、生物芯片等研究中有着广泛的应用前景。 1.2 生物传感器的分类 生物传感器主要有下面三种分类命名方式： 1．根据生物传感器中分子识别元件即敏感元件可分为五类：酶传感器，微生物传感器，细胞传感器，组织传感器和免疫传感器。相应的敏感材料依次为酶、微生物个体、细胞器、动植物组织、抗原和抗体。 2．根据生物传感器的换能器即信号转换器分类有：生物电极传感器，半导体生物传感器，光生物传感器，热生物传感器，压电晶体生物传感器等，换能器依次为电化学电极、半导体、光电转换器、热敏电阻、压电晶体等。 3.以被测目标与分子识别元件的相互作用方式进行分类有生物亲和型生物传感器、代谢型或催化型生
Chapter １生物传感器 （Biosensors） ? 1.1 Generalization（概述）? 1.2 Principle （基本原理）? 1.3 Classification（分类）? 1.4 Application（应用）
1.2 生物传感器工作原理 被测对象生物敏 感膜 （分子 识别感 受器） 电 信 号 换 能 器 物理、化学反应 化学物质 力 热 光 声 . . . 图16-1 生物传感器原理图
BIOSENSORS 1.2 生物传感器原理 无论是基于电化学、光学、热学或压电 晶体等不同类型的生物传感器，其探头均由 两个主要部分组成，一是感应器，它是由对 被测定的物质（底物）具有高选择性分子识 别功能的膜构成。二是转换器，它能把膜上 进行的生化反应中消耗或生成的化学物质， 或产生的光、热等转变成电信号，最后把所 得的电信号经过电子技术的处理后，在仪器 上显示或记录下来。
换能器（T r a n s d u c e r ）感受器（R e c e p t o r ）= 分析物（Analyte ） 溶液（Solution ）选择性膜（Thin selective membrane ） 识别元件（Recognition ）生物传感器工作机理 测量信号（Measurable Signal ） BIOSENSORS
（1）将化学变化转变成电信号 酶传感器为例,酶催化特定底物发生化学反应,从而使特定生成物的量有所增减。用能把这类物质的量的改变转换为电信号的装置和固定化酶耦合,即组成酶传感器.常用转换装置有氧电极、过氧化氢。
1.食品加工中危害分为哪三个方面，每一方面包括哪些因素？ ⑴生物性危害：细菌性危害、真菌性危害、病毒性危害、寄生虫危害、虫鼠害 ⑵化学性危害：天然毒素及过敏原、农药残留、兽药残留、激素残留、重金属超标、添加剂滥用和非法使用、包装材料、容器与设备带来危害 ⑶物理性危害：非正常外来杂质（如玻璃、石头、金属、塑料等）。 2.简述快速检测定义？ 在短时间内，如几分钟、十几分钟，采用不同方式方法检测出被检物质是否处于正常状态，检测得到的结果是否符合标准规定值，被检物质本身是不是有毒有害物质，由此而发生的操作行为称之为快速检测。 3.简述食品安全快速检测意义？ ①快速检测是食品安全监管人员的有利工具：在日常卫生监督过程中，除感官检测外，采用现场快速检测方法，及时发现可疑问题，迅速采取相应措施，这对提高监督工作效率和力度，保障食品安全有着重要的意义。②快速检测是实验室常规检测的有益补充: 采用快速检测，可使食品安全预警前移，可以扩大食品安全控制范围。对有问题的样品必要时送实验室进一步检测，既提高了监督监测效率，又能提出有针对性的检测项目，达到现场检测与实验室检测的有益互补。③快速检测是大型活动卫生保障与应急事件处理的有效措施：在大型活动卫生保障中，为了防止发生群发性食物中毒④快速检测是中国国情的一种需要：中国在提高食品安全整体水平方面仍有很长的路要走，快速检测将会在其中起到积极有效的作用。 4.现场快速检测方法形式有哪些？ 试纸法:用试纸直接显色来定性并作为限量指示、用试纸层析显色或层析后胶体金显色来定性或作为限量指示、用试纸显色的深浅来半定量。试管法：用速测管显色来定性、用速测管显色的深浅半定量。滴瓶法：将标准溶液放在滴瓶中，根据消耗的滴数来判定被检物质的含量。便携式仪器法 5.快速检测结果表述形式有哪些？ ①定性检测：即快速地得出被检样品中是否含有有毒有害物质，或其本身就是有毒有害物质。通常以阴性或阳性表述。阴性表示用本方法未检出要检测的物质。阳性表示检出了有毒有害物质。②限量检测：即快速地得出被检样品中有毒有害物质是否超出标准规定值或有效物质是否达到标准规定值。通常以合格或不合格表述。③半定量检测：能够快速地得出所测物质的大概含量，通常以合格或不合格表述，也可标示出具体数值。④定量检测：如温度、湿度、消毒间紫外线辅照强度、纯净水电导率等物理指标的检测。通常以具体数值表述。 6.简述快速检测注意事项及采样的注意事项？ 检测注意事项：①对于阳性结果以及不合格结果的样品：应重复测试，排除偶然误差。重要样品，如含急性中毒物质或可能会对后期处理带来较大社会影响或较大经济损失的样品，应注意留样，并将样品送实验室进一步确证。②对于阴性与阳性、合格与不合格之间不易判定的样品：应重复测试，以多次重复相同的结果报告之。 采样注意事项：①为了监测总体样品的安全卫生状况，应注意采样的代表性原则。均衡地，不加选择地从全部批次的各部分随机性采样。②为了检验样品掺假、投毒或怀疑中毒的食物等，应注意采样的典型性原则。根据已掌握的情况有针对性地采样。如怀疑某种食物可能是食物中毒的原因食品，或者感官上已初步判定出该食品存在卫生质量问题，而进行有针对性的选择采样。③当检出阳性样品或不合格样品时，应考虑采样方法是否正确。必要时送实验室进一步检测。 7.简述利用农药速测卡快速检测有机磷农药的基本原理，并简述基于农药速测卡采用表面测定法快速检测蔬菜中有机磷农药的方法过程？ 利用对有机磷和氨基甲酸脂类农药高敏感的胆碱酯酶和显色剂做成的试纸。胆碱酯酶
生物传感器的应用现状 及发展前景 https://www.doczj.com/doc/4313803989.html,work Information Technology Company.2020YEAR
生物传感器的应用现状及发展前景 摘要：信息时代到来后，获取准确可靠的信息对现代化生产有着重大作用，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。其中生物传感器早已渗透到国民经济的各个部门如食品、制药、化工、医学、环境监测等方面。生物传感器专一性好、易操作、设备简单、测量快速准确、适用范围广。随着固定化技术的发展，生物传感器在市场上具有极强的竞争力。生物传感器的研究开发，已成为世界科技发展的新热点。相信不久的将来，生物传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。 关键词：生物传感器、应用、前景 一、传感器概述 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。国家标准 GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。 随着新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。 在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。 传感器早已渗透到工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等各个领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到
生物传感器的应用及发展趋势 摘要: 生物传感器是一类特殊的化学传感器，是以生物体成分（如酶,抗原,抗体,激素等）或生物体本身(细胞,微生物,组织等)作为生物体敏感元件,对被测目标物具有高度选择性的检测器件。生物传感器不仅广泛用于传统医学领域，推动医学发展，而且还在空间生命科学、食品工业、环境监测和军事等领域广泛应用。 关键词:生物传感器种类；原理；应用；趋势 一.生物传感器基本结构和工作原理 生物传感器由分子识别部分（敏感元件）和转换部分（换能器）构成，以分子识别部 分去识别被测目标，是可以引起某种物理变化或化学变化的主要功能元件。分子识别部分 是生物传感器选择性测定的基础。生物传感器通过物理，化学型信号转换器捕捉目标物 与敏感元件之间的反应，并将反应的程度用离散或连续的电信号表达出来，从而得出 被测量。 生物体中能够选择性地分辨特定特质的物质有酶、抗体、组织、细胞等。这些分子识 别功能物质通过识别过程可与被测目标结合成复合物，如抗体和抗原的结合、酶与基质的 结合。在设计生物传感器时，选择适合于测定对象的识别功能物质，是极为重要的前提； 要考虑到所产生的复合物的特性。根据分子识别功能物质制备的敏感元件所引起的化学变 化或物理变化，去选择换能器，是研制高质量生物传感器的另一重要环节。敏感元件中光、热、化学物质的生成或消耗会产生相应的变化量。根据这些变化量，可以选择适光的换能器。 二.生物传感器的分类及应用 1.酶生物传感器 酶传感器是生物传感器的一种，是利用生化反应所产生的或消耗的物质的量，通过电化学 装置转换成电信号，进而选择性地测定出某种成分的器件。酶生物传感器应用于检测血糖 含量，检测氨基酸含量，测定血脂，测定青霉素和浓度，测定尿素，测定血液中的酶含量 酶传感器中应用的新技术：纳米技术 固定化酶时引入纳米颗粒能够增加酶的催化活性，提高电极的响应电流值。首先，纳米颗 粒增强在载体表面上的固定作用；其次是定向作用，分子在定向之后，其功能会有所改善；第三，由于金、铂纳米颗粒具有良好的导电性和宏观隧道效应，可以作为固定化酶之间、 固定化酶与电极之间有效的电子媒介体，从而使得氧化还原中心与铂电极间通过金属颗粒 进行电子转移成为可能，酶与电极间可以近似看作是一种导线来联系的。这样就有效地提 高了传感器的电流响应灵敏度。孟宪伟等首次研究了二氧化硅和金或铂组成的复合纳米颗 粒对葡萄糖生物传感器电流响应的影响，其效果明显优于这=种纳米颗粒单独使用时对葡萄糖生物传感器的增强作用。其原因是纳米粒子具有吸附浓缩效应、吸附定向和量子尺寸颗 粒效应，复合纳米颗粒比单独一种纳米颗粒更易于形成连续势场，降低电子在电极和固定 化酶间的迁移阻力，提高电子迁移率，有效地加速了酶的再生过程，因此复合纳米颗粒可 以显著增强传感器的电流响应。 2.免疫传感器 免疫传感器应用于检测食品中的毒素和细菌，检测DNA 光纤，检测残留的农药，毒品和滥 用药物的检测。
第一阶段测试卷 考试科目:《食品安全检测技术》第一章至第五章（总分100分） 时间：90分钟 __________学习中心（教学点）批次：层次： 专业：学号：身份证号： 姓名：得分： 一、名词解释（每题2分，共20分） 1.随机抽样： 2.回收率： 3.准确度： 4.采样： 5.灰分： 6.酸不溶灰分： 7.基准物质： 8.酶联免疫吸附试验法： 9.结合水： 10.AOAC: 二、判断题（每题1分，共计10分） 1.水分含量一样的两个样品，它们的水分活度也是一样的。（） 2.饮食的风险不仅来自生产过程中人为施用的农药、兽药、添加剂等，还大量来自食品本身含有的某些成分。（） 3.放射免疫法可定量分析测出ng到pg含量的物质。（） 4.对于检验合格的样品检验结束后可以不予保留而直接销毁。（） 5.在某一仓库里面抽取小麦样品时，只需要在仓库的四个角落和中心最高点分别取样然后混合就可以了。（） 6.某些食品的安全性因人而异。（） 7.湿法灰化是一种比干法灰化更好的方法（） 8.食品中的水分分为自由水、亲和水、结合水三部分。（） 9.水与食品中成分结合程度越高，则水分活度值越高。（） 10.果糖含量较高的样品，所以在测定它的水分的时候应该用100℃常压烘箱干燥法。（）
三、填空题（每空1分，共计20分） 1.理化分析中，常用的样品预处理方法有：（）、（）、（）、（）化学分离法和浓缩法。 2.物质在任何条件下对有机体产生任何种类(慢性或急性)损害或伤害的一种能力，它包括（）、（）、（）。 3.样品预处理的原则有（）、（）、（）。 4.食品的水分活度Aw越（），食品越有利于保存。 5.一般根据食品的（）、（）选择检测水分的方法。 6.常压干燥法测定浓稠态样品的水分含量，需加入（），以增大样品蒸发面积；样品从烘箱取出后要放到（）中冷却。 7.测定灰分时，灰化的条件选择包括：（）、（）、（）、（）和（）等。 四：简答题（每题10分，共计40分） 1.论述食品安全检测的重要性？ 2.酶联免疫吸附(ELISA)的原理？ 3.用常压干燥法测定样品的水分时，对样品的性质有什么要求？ 4.改良的湿法-干法氧化法的具体操作是什么？ 五：计算题（每题10分，共计10分） 现有一样品要测其水分，已知恒重的玻璃称量瓶为31.2467g，玻璃称量瓶和样品的总重为36.9034g，烘至恒重后放在干燥器里冷却以后在称，质量为36.0141g，计算该样品的水分含量为多少？ 参考答案 一、名词解释 1.按照随机原则，从大批物料中抽取部分样品。 2.判断准确度的方法。加标量测定值与实际加标量的比值百分数。 3.是指测定值与真实值的接近程度。 4.从大量样品中按照一定规律抽取检样的过程。 5.食品经高温灼烧时，发生一系列物理和化学变化，最后有机成分挥发逸散，而则残留下来无机成分称为灰分。 6.不溶于酸溶液中的灰分，主要是环境污染混入产品中的泥沙及样品组织中的微量氧化硅含量。 7.直接用来配制标准溶液或者标定标准溶液浓度的物质。
食品安全快速检测概述 食品是人类生活的基本需求，食品安全直接关系到公众身体健康和生命安全，关系到经济发展和社会稳定。三聚氰胺“毒奶粉”、苏丹红事件、农药中毒、鼠药中毒、亚硝酸盐中毒、每年返回餐桌的200至300万吨的“地沟油”......随着国内重大食品安全事件的不断发生，以及近年国外媒体对中国食品质量问题的大肆宣扬，国内食品安全问题不仅已引起社会各界的广泛关注，更引起党中央及各级政府的高度关注。 由于食品数量大、品种多，且在生产、储存、运输及销售等各个环节都需要进行把控，因此，简便而行之有效的检测方法也成为各级监督监管部门对食品安全进行监管的必要手段。 随着社会发展，食品安全监管人员，单凭眼看、手摸、鼻闻、嘴尝的管理方法已不适应现代食品安全管理的模式；而传统的实验室的设置有限、样品检测数量有限、加之检验周期较长、投入成本高，远远满足不了食品安全保障的需求，需要快速检测行为来适应社会发展的需要。 在食品安全监管工作中，快速检测技术表现出突出优势： 一是快速检测技术运用方便、成本低，能覆盖到农村、城乡结合部等偏远地带，使基层监管手段得到强化。 二是快速检测技术反应迅速，对突发公共卫生事件拥有较强的现场应急处理能力，能最大程度地避免和减小各类突发食品安全事故的损害。 三是日常监管中对于大量的样品先用快速检测方法对其筛选，发现有问题的食品再通过仪器进一步判定可以节省大量的人力物力，很大程度上提升了执法人员现场控制能力和公信力。 尽管现场快速检测由于灵敏度和特异性方面的限制，不能作为判定样品安全性的最终依据；但作为初筛手段，是发现问题的第一步，它具有不可替代的作用。事实上，一些突发食源性事件的现场调查也往往以现场快速检测作为筛查的第一步。根据我国当前的国情，对农副产品批发市场以及超市等食品零售网点进行食
纳米生物传感器研究进展及其应用
纳米生物传感器的研究进展及其应用 张雯歆 【摘要】：随着纳米技术在生物传感器领域的不断引入，纳米生物传感器在灵敏度的提高，检测限的降低，线性检测范围的拓宽以及响应时间的缩短等方面的性能得到了很好的改善。本文主要对纳米颗粒、纳米纤维、纳米管以及纳米量子生物传感器在酶、免疫以及DNA等生化领域检测方面应用的研究进展进行简单的概述。 【关键词】：纳米材料生物传感器应用 Advances of Research on application of Nano-materials in biosensors 【Abstract】：With the development of nanotechnology , the unique properties of nano-materials realize an objective to improve sensitive sensor with a wide linear range, a highly reproducible response, long-term stability and so on. The application of nano-materials (such as nanoparticle, nanofiber, nanotube) in biosensor fields introduced. The development of this field prospected in the future. 【Keywords】:nano-materials; biosensors; application 纳米技术和生物技术是21世纪的两大领先技术，在这两者之间存在着许多技术交叉，其中，纳米生物传感技术已然引起了研究领域的广泛关注。 生物传感器是一类特殊形式的传感器，由固定化的生物敏感材料作为识别元件（包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质）与适当的理化换能器及信号放大装置构成,具有接受器与转换器的功能,从而能够检测多种生命和化学物质。纳米技术主要是针对尺度为1 nm～100 nm之间的分子世界的一门技术。该尺寸处在原子、分子为代表的微观世界和宏观物体交界的过渡区域，因此有着独特的化学性质和物理性质，如表面效应、微尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等，呈现出常规材料不具备的优越性能。纳米技
江南大学现代远程教育第一阶段测试卷 考试科目:《食品安全检测技术》第一章至第五章（总分100分） 时间：90分钟 一、名词解释（每题2分，共20分） 1.随机抽样：不带主观框架，在抽样过程中保证整批食品中的每一个单位产品(为检验需要而划分的产品最小的基本单位)都有被抽取的机会。 2.回收率：进行检查样品分析或添加样品分析时，实测值与理论值的百分比比值。 3.准确度：测定值与真实值的接近程度。 4.采样：从大量分析对象中抽取出具有代表性的一部分作为分析材料，这项工作即为采样 5.灰分：食品经过高温灼烧时，将发生一系列物理化学变化，最后有机成分发挥逸散，而无机成分则残留下来了，这些残留物就是灰分 6.酸不溶灰分：指的是污染的泥沙和食品中原来存在的微量氧化硅的含量 7.基准物质：是用以直接配制标准溶液或标定标准溶液浓度的物质 8.酶联免疫吸附试验法：利用抗原抗体反应，用酶标记的抗原或酶标记的抗体为主要试剂，通过复合物中的酶催化底物呈色反应来对被测物进行定性或定量。 9.结合水：结合水是水在生物体和细胞内的存在状态之一,是吸附和结合在有机固体物质上的水 10.AOAC:即分析团体协会，它不属于标准化组织，但其记载的分析方法在国际上有很大的参考价值。 二、判断题（每题1分，共计10分） 1.水分含量一样的两个样品，它们的水分活度也是一样的。（×） 2.饮食的风险不仅来自生产过程中人为施用的农药、兽药、添加剂等，还大量来自食品本身含有的某些成分。（√） 3.放射免疫法可定量分析测出ng到pg含量的物质。（√） 4.对于检验合格的样品检验结束后可以不予保留而直接销毁。（×） 5.在某一仓库里面抽取小麦样品时，只需要在仓库的四个角落和中心最高点分别取样然后混合就可以了。（×） 6.某些食品的安全性因人而异。（√） 7.湿法灰化是一种比干法灰化更好的方法（√） 8.食品中的水分分为自由水、亲和水、结合水三部分。（√） 9.水与食品中成分结合程度越高，则水分活度值越高。（×） 10.果糖含量较高的样品，所以在测定它的水分的时候应该用100℃常压烘箱干燥法。（×） 三、填空题（每空1分，共计20分） 1.理化分析中，常用的样品预处理方法有：（粉碎）、（待测组分提取）、（分离）、（进化）