導(dǎo)語：生物傳感器在食品安全的作用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，食品安全問題越來越受到社會的廣泛關(guān)注。為保證食品質(zhì)量，現(xiàn)代生物傳感器應(yīng)運而生。本文通過對生物傳感器的相關(guān)探討，分析其在食品安全監(jiān)測中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：生物傳感器；食品安全監(jiān)測；應(yīng)用

隨著社會的不斷發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，人們對食品安全的問題越來越重視，因此食品安全監(jiān)測就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的食品安全監(jiān)測方法有很多，如化學(xué)方法、色譜法、生物監(jiān)測法等，這些方法雖然都在一定程度上保障了食品質(zhì)量，但是監(jiān)測過程過于復(fù)雜，效果并不理想，經(jīng)檢測后的食品中仍然有很多對人體有害的物質(zhì)殘留，如肉類中的細菌感染、乳制品中的化學(xué)毒素、瓜果蔬菜中的農(nóng)藥殘留等。因此，國家相關(guān)食品監(jiān)測部門制定了許多嚴格的標準，希望對人們的健康提供更進一步的保障。此外，各種各樣的監(jiān)測措施也隨著科學(xué)技術(shù)的進步不斷涌現(xiàn)出來，以滿足快速、高效監(jiān)測食品的需要，其中生物傳感器是重要的手段之一。自1967年S.J.烏普迪克等制出了第一個生物傳感器——葡萄糖傳感器開始，發(fā)展到現(xiàn)在日漸成熟，已在食品安全檢測中得到了廣泛應(yīng)用[1]。生物傳感器（biosensor），是一種對生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號進行檢測的儀器，是由固定化的生物敏感材料作識別元件與適當(dāng)?shù)睦砘瘬Q能器及信號放大裝置構(gòu)成的分析工具或系統(tǒng)[2]。生物傳感器具有接受器與轉(zhuǎn)換器的功能。它以檢驗迅速、準確度高、抗干擾性強、成本低廉著稱，除了在食品檢測領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用外，近幾年在制藥、化工、臨床檢驗、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測等方面也開始有良好的發(fā)展前景。本文通過對生物傳感器的相關(guān)探討，分析其在食品安全監(jiān)測中的應(yīng)用，以期解決人類的食品安全問題，保證人類飲食健康。

1生物傳感器

生物傳感技術(shù)是現(xiàn)代科技飛速發(fā)展的又一有力證明，在現(xiàn)代電子信息技術(shù)、食品檢測科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，其與通訊技術(shù)、計算機技術(shù)并稱為現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。生物傳感器是將生物感應(yīng)元件的敏感性、專一性與一個能夠產(chǎn)生和待測物濃度成比例的信號傳導(dǎo)器結(jié)合，利用各種生物材料或生物代謝產(chǎn)物如酶、抗體等做成的用于檢測、識別生物與食品的化學(xué)成分的傳感器[3]。其中，對食品安全的監(jiān)測是它最主要的應(yīng)用方向，它監(jiān)測食品的主要工作原理是通過分子識別元件對需要監(jiān)測的食品進行特異性融合，在短暫的一段時間后，觀察是否會發(fā)生化學(xué)或物理變化，利用換能器把變化的情況轉(zhuǎn)變?yōu)槿祟惪衫斫獾臄?shù)據(jù)，最后把這些數(shù)據(jù)通過光電路徑輸出來，從而實現(xiàn)對食品是否安全的準確分析和檢測。生物傳感器是由兩個模塊構(gòu)成的，第一個模塊為識別模塊，它的功能是識別食品中的生物體分子、組織結(jié)構(gòu)或細胞構(gòu)成是否符合標準，檢查的具體部分為酶、微生物、抗原或抗體等；另一個模塊是轉(zhuǎn)換模塊，它的主要功能是當(dāng)生物體中的物質(zhì)不符合檢查標準時，對出現(xiàn)的物理信號進行轉(zhuǎn)換，最后達到系統(tǒng)測量或控制的目的。生物傳感器自20世紀70年代問世以來，已經(jīng)經(jīng)歷了多次的改革、發(fā)展、創(chuàng)新，直到日漸成熟，在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。①第一代生物傳感器是由固定了生物成分的非活性基質(zhì)膜和電化學(xué)電極組成。②第二代傳感器是在第一代的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，彌補了第一代傳感器中存在的不足，它不再需要非活性的基質(zhì)膜的參與，而是將生物成分直接吸附或共價結(jié)合到換能器表面，它的一大優(yōu)點是在檢測的過程中無其他輔助材料幫助完成檢測，節(jié)約了監(jiān)測成本。③第三代生物傳感器也就是人們現(xiàn)在常用的食品監(jiān)測方式，它將生物識別和信號轉(zhuǎn)換與處理結(jié)合在一起，直接將生物活性成分固定在電子元件上，因而可以直接感知和放大檢測物的信息變化[4]。生物傳感器是根據(jù)人類的感官功能發(fā)明出來的，人類通過耳朵聽到聲音，而生物傳感器是利用生物體中的敏感單元來確定食品中的成分，進而判斷食品是否合格。生物傳感器與傳統(tǒng)的食品安全監(jiān)測方法相比，具有操作簡便、監(jiān)測高效、成本低廉、選擇性好等優(yōu)點，具體優(yōu)點如下。①針對性強：如果生物體中存在某些特定的物質(zhì)，那么它就會發(fā)出信號，因此它的針對性強，在一般情況下，不會受到顏色、氣味、污垢等客觀因素的干擾[5]。②效率高：利用生物感應(yīng)器監(jiān)測食品是否安全，可以在極短的時間內(nèi)看到監(jiān)測結(jié)果，效率較高，且準確率較高。③成本低廉：傳統(tǒng)的監(jiān)測方法要利用大量的輔助劑才能夠完成監(jiān)測，成本較高，而利用生物傳感器監(jiān)測，可以重復(fù)使用催化劑，減少了對試劑的消耗，節(jié)約了監(jiān)測成本，提高了經(jīng)濟效益。④易于操作：生物傳感器的監(jiān)測過程并不復(fù)雜，在計算機科學(xué)技術(shù)的幫助下即可完成，易于操作。

2生物傳感器在食品安全監(jiān)測中的應(yīng)用

食品安全問題越來越受到大眾的重視，因此食品安全監(jiān)測工作顯得尤為重要。傳統(tǒng)的監(jiān)測方法操作過程過于復(fù)雜，受到很多條件限制，如特定的監(jiān)測儀器以及嚴格的準備工作，這就使得食品安全監(jiān)測必須在監(jiān)測中心進行，不能實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)測。而利用生物傳感器不僅實現(xiàn)了監(jiān)測工作的自動化，還提升了監(jiān)測的準確度。生物傳感器在食品安全監(jiān)測中的應(yīng)用，主要用來監(jiān)測食品中農(nóng)藥的殘留、非法添加劑和食品添加劑的使用、微生物的類型、食品的新鮮程度等。2.1用于農(nóng)藥的監(jiān)測。農(nóng)藥的發(fā)明，對現(xiàn)代社會中人類的飲食起到了十分重要的作用，它不僅保證了瓜果蔬菜等作物的良好生長，預(yù)防了病蟲害的發(fā)生，還增強了作物的口感，縮短了作物的生長周期，滿足了人們的日常生活需求。凡事有利就有弊，農(nóng)藥的使用同時給人類的健康帶來了一定的威脅。殘留食品表面的農(nóng)藥很難通過人們的日常清洗就去除掉，因此很多商家就打著綠色食品的旗號大肆蒙騙消費者，為商家牟取了大量的利潤。但是，很多食物都都需要使用農(nóng)藥，只不過是多少的問題以及是否符合國家食品安全監(jiān)測標準的問題。生物傳感器的問世為這一問題的解決提供了一個很好的解決方案，生物傳感器的監(jiān)測程度更高，能更快速、高效地檢測出食品中農(nóng)藥的殘留量。生物傳感器的種類有很多，針對農(nóng)藥的監(jiān)測，一般會選擇酶傳感器和免疫傳感器，這兩類傳感器能很快地檢測出農(nóng)藥的殘留量是否符合標準，但是很難檢測出農(nóng)藥的種類。因此，科學(xué)家應(yīng)對生物傳感器進行進一步的研究，以期為食品安全提供更好的保障[6]。2.2用于非法添加劑的監(jiān)測。非法添加劑指的是那些不能用于食品防護的添加劑，典型的有瘦肉精、三氯氰胺等。瘦肉精主要用于肉類食品中，通過萊克多巴胺和鹽酸克倫特羅等物質(zhì)來對動物進行揠苗助長，并在這種不符合自然規(guī)律的生長中增加肉類中的瘦肉比例[7]。人類如果長期食用這種肉類，日積月累，會對身體健康造成極大的危害，甚至?xí)l(fā)死亡。盡管相關(guān)食品監(jiān)測部門已經(jīng)下令禁止在動物的生長過程中使用這種物質(zhì)，但是許多不法商販為了獲得巨大的利潤，仍在肆無忌憚地使用。另外，三氯氰胺也是一種危害較大的物質(zhì)，“三鹿奶粉”事件就是一個典型的由三氯氰胺造成的惡果，給千萬家庭造成了不可磨滅的傷害。現(xiàn)在，通過特定的適合監(jiān)測非法添加劑的生物傳感器來監(jiān)測食品安全，不僅能準確地檢測出這些物質(zhì)，還能對其中的含量做出精準的估計，這就大大保障了食品的安全。2.3對食品添加劑的監(jiān)測。食品添加劑不同于非法添加劑，它是被允許添加在食品中的，而非法添加劑是絕對不允許出現(xiàn)在食品中的。但是，食品添加劑也不是任意使用的，它有一定的添加標準，超出這個標準，也會給人類的身體健康造成一定的危害。但是，許多不良商家完全不考慮食品添加劑的使用量，大量使用食品添加劑，就為了使食品的色澤和味道能更加吸引消費者，增加自己的利益。所以，生物傳感器成為人類食品安全的警報器，一旦通不過生物傳感器的檢測，就說明食品不合格，就可以告知人們不要購買，增強消費者的心理安全感，確保食品貿(mào)易健康發(fā)展。2.4用于微生物的監(jiān)測。在對食品各方面的監(jiān)測中，微生物的監(jiān)測是最難的一個方面，傳統(tǒng)的監(jiān)測儀器很難監(jiān)測到，但是利用生物傳感器就很容易做到。近幾年來，DNA微型傳感器的研制成功，已經(jīng)能快速判斷出食品中微生物細菌的存在類型，避免出現(xiàn)大量的食物中毒事件，使食品企業(yè)免受大量的經(jīng)濟損失。它的優(yōu)勢是信息量大、操作簡單、重復(fù)性好、準確率高，是鑒別微生物和轉(zhuǎn)基因成分高效的方式之一。2.5用于監(jiān)測食品的新鮮度。影響食品安全的因素除了本身的成分構(gòu)成外，另一個重要的方面是食品的保質(zhì)期，也就是食品的新鮮度。目前，生物傳感器對食品新鮮度的監(jiān)測成為生物傳感器研究的一個新方向，人們希望能研究出一種模擬人類的視覺、聽覺及觸覺的仿生傳感器。這種傳感器能感受食品周圍存在的各種分子，通過研究分子的組成，鑒定食品的新鮮度，如監(jiān)測水產(chǎn)品的新鮮程度。有研究者把二茂鐵作為黃嘌呤氧化酶與玻碳電極之間的電子傳遞體，通過檢測魚肉中次黃嘌呤含量所對應(yīng)的氧化峰電流而間接檢測魚肉的新鮮度[8]。

3結(jié)語

隨著人們生活水平的提高，對食品的安全問題越來越重視，但是傳統(tǒng)的食品安全監(jiān)測方法日漸落后，并不能很好地保障人們的身體健康。為解決這一難題，生物傳感器技術(shù)應(yīng)運而生，它比傳統(tǒng)的監(jiān)測方法更準確、靈敏、快捷，但是此技術(shù)還沒有得到廣泛的普及和應(yīng)用。為了擴大生物傳感器的應(yīng)用范圍，破除存在的種種條件限制，在未來的一段時間內(nèi)，相關(guān)專家會努力實現(xiàn)工程的多樣化、產(chǎn)品的微型化、技術(shù)上的智能化與集成化，提高生物傳感器的實用性，挖掘出生物傳感器存在的巨大潛力，不僅在食品監(jiān)測中得到應(yīng)用，在其他領(lǐng)域也希望得到推廣，以期生物傳感器能為人們的身體健康提供保障。

作者:梁寧俊 單位:海南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院