生物技術在食品分析检测上的应用.ppt

生物传感器的应用 在食品分析中的应用 在发酵工程中的应用 在环境监测中的应用 在生物医学上的应用 在军事上的应用 在食品分析的应用 食品成分分析 食品添加剂的分析 农药和抗生素残留量分析 微生物和生物毒素的检验 食品鲜度的检测 （一）食品鲜度的测定 1、鱼鲜度传感器 鱼鲜度传感器在日本、拿大等国广泛用于鱼类鲜度的测定。鱼死后体内ATP经酶解依次形成ADP、AMP、IMP、肌苷、次黄嘌呤和尿酸、鲜度可用K值表示： 由于大多数鱼死后5～20h，ATP，ADP 和AMP已分解尽，超过24h，鲜度主要取决于IMP-肌苷-次黄嘌呤-尿酸。 基于此，Karube等催化将这3个步骤的三种酶（5’－核苷酸酶、核苷磷酸化酶、黄嘌呤氧化酶）固定在氧电极上，制成鱼鲜度测定仪。 K=肌苷+次黄嘌呤/ (ATP +ADP+AMP+IMP +肌苷+次黄嘌呤+尿酸) 当K＜20时，鱼极新鲜，可供生食。 K在20～40之问为新鲜，必须熟食。 K大于40，不新鲜，不宜食用，这与嗅觉检验结果相一致。 生物技术在食品分析检测上的应用 第一节 生物传感器与食品安全检测 1.生物传感器的基本概念 生物传感器通常是指由一种生物敏感部件和转化器紧密结合，对特定种类化学物质或生物活性物质具有选择性和可逆响应的分析装置。 它是发展生物技术必不可少的一种先进的检测与监控方法，也是对食品质量在分子水平上进行快速和微量分析的方法。 ２.生物传感器工作原理 　　 待测物质经扩散作用进入固定生物膜敏感层，经分子识别而发生生物学作用，产生的信息如光、热、音等被相应的信号转换器变为可定量和处理的电信号，再经二次仪表放大并输出，以电极测定其电流值或电压值，从而换算出被测物质的量或浓度。 将化学变化转变成电信号 如酶传感器,酶催化特定底物发生反应,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。 将热变化转换成电信号 固定化的生物材料与相应的被测物作用时常伴有热的变化。 　　例如大多数酶反应的热焓变化量在25-100kJ/mol的范围.这类生物传感器的工作原理是把反应的热效应借热敏电阻转换为阻值的变化,后者通过有放大器的电桥输入到记录仪中。 将光信号转变为电信号 例如，过氧化氢酶，能催化过氧化氢/鲁米诺体系发光，因此如设法将过氧化氢酶膜附着在光纤或光敏二极管的前端，再和光电流测定装置相连，即可测定过氧化氢含量。 还有很多细菌能与特定底物发生反应，产生荧光，也可以用这种方法测定底物浓度。 上述三类传感器原理的共同点： 都是将分子识别元件中的生物敏感物质与待测物发生化学反应，将反应后所产生的化学或物理变化再通过信号转换器转变为电信号进行测量，这种方式统称为间接测量方式。 直接产生电信号方式 　　这种方式可以使酶反应伴随的电子转移、微生物细胞的氧化直接(或通过电子递体的作用)在电极表面上发生。根据所得的电流量即可得底物浓度。 ３.生物传感器发展历程 开端于 20 世纪 60 年代。 1962 年克拉克等人报道了用葡萄糖氧化酶与氧电极组合检测葡萄糖的结果 ,可认为是最早提出了生物传感器(酶传感器)的原理。 1967年Updike等人实现了酶的固定化技术 ,研制成功酶电极 ,这被认为是世界上第一个生物传感器。 20世纪70年代中期后,生物传感器技术的成功主要集中在对生物活性物质的探索、活性物质的固定化技术、生物电信息的转换以及生物传感器等研究 ,并获得了较快的进展 。 1977年,钤木周一等发表了关于对生化需氧量(BOD)进行快速测定的微生物传感器的报告 , 正式提出了对生物传感器的命名。 生物传感器分类 根据传感器输出信号的产生方式,可分为生物亲合型生物传感器、代谢型或催化型生物传感器; 根据生物传感器的信号转换器可分为电化学生物传感器、半导体生物传感器、测热型生物传感器、测光型生物传感器、测声型生物传感器等 根据生物传感器中生物分子识别元件上的敏感材料可分为酶传感器、微生物传感器、免疫传感器、组织传感器、基因传感器、细胞及细胞器传感器。 每一类名称又都包含许多种具体的生物传感器 例如，酶电极类:根据所用酶的不同就有几十种，如葡萄糖电极、尿素电极、尿酸电极、胆固醇电极、乳酸电极、丙酮酸电极等等． 葡萄糖电极也并非只有一种，有用pH电极或碘离子电极作为转换器的电位型葡萄糖电极，有用氧电极或过氧化氢电极作为转换器的电流型葡萄糖电极等．实际上还可再细分。 生物亲合型传感器 被测物质与分子识