生物传感器在食品检测中的应用讲解.pptVIP

第十章 生物技术在食品分析检测上的应用;1 生物传感器的基本概念; 1.1生物传感器工作原理;换能器（Transducer）; 转换器 ;; 1.1.1 将化学变化转变成电信号; 1.1.2 将热变化转换成电信号; 1.1.3 将光信号转变为电信号;上述三原理的生物传感器共同点： 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.; 1.1.4 直接产生电信号方式; 1.2生物传感器发展历程;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 ,如Divies首先提出用固定化细胞与氧电极配合 ,组成对醇类进行检测所谓“微生物电极”。 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 ,并在微生物传感器对发酵过程的控制等方面 ,作了详细报导 ,正式提出了对生物传感器的命名。; 1.3 生物传感器分类; 生物亲合型传感器 被测物质与分子识别元件上的敏感物质具有生物亲合作用，即二者能特异地相结合，同时引起敏感材料的分子结构和/或固定介质发生变化。例如：电荷、温度、光学性质等的变化。反应式可表示为： S（底物）+ R（受体） = SR; 代谢型传感器 底物（被测物）与分子识别元件上的敏感物质相作用并生成产物，信号转换器将底物的消耗或产物的增加转变为输出信号，这类传感器称为代谢型传感器，其反应形式可表示为 S（底物）＋R（受体）= SR → P（生成物） ;;上面介绍的各种名称都是类别的名称，每一类又都包含许多种具体的生物传感器 例如，仅酶电极一类，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． 就是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。 ; 1.4 生物传感器组成部分; 1.5 生物传感器优点;(4)通常其敏感材料是固定化生物元件,可反复多次使用 (5)准确度高,一般相对误差可达到1%以内 (6)可进行活体分析 (7)传感器连同测定仪的成本远低于大型的分析仪,因而便于推广普及 (8)有的微生物传感器能可靠地指示微生物培养系统内的供氧状况和副产物的产生，能得到许多复杂的物理化学传感器综合作用才能获得的信息;第二节 敏感器件（分子识别元件）;酶传感器(EnzymeSensor); 酶的活力单位（酶单位）;2）酶的比活力 每毫克蛋白质所含某酶的活力单位数称某酶的比活力． 3）酶浓度 每毫升酶蛋白溶液所含某酶的活力单位数称某酶浓度． 一定重量或一定体积酶制剂所具有的酶活力单位数叫做总活力．在酶的提纯过程中，总活力逐渐下降，比活力逐渐提高．;4）转换值 也称分子活力或摩尔活力．其定义是1摩尔酶在最适条件下，1min内所转化的底物的摩尔数．转化值的单位为min-1．转换值的倒数是一个催化循环所需要的时间．; 酶的固定化技术;;1.惰性载体——物理吸附法 此法是酶分子通过极性键、氢键、疏水力或π电子相互作用等吸附于不溶性载体上． 常用的载体有：多孔玻璃、活性炭、氧化铝、石英砂、纤维素酯（包括硝酸纤维素、醋酸纤维素）、葡聚糖、琼脂精、聚氯乙烯、聚苯乙烯等. 已用此法固定化的酶如：脂肪酶、α－D葡萄糖苷酶、过氧化物酶等． ;2.离子载体—交换法 选用具有离子交换剂的载体，在适宜的pH下，使酶分子与离子交换剂通过离子键结合起来，形成固定化酶．常用的带有离子交换剂的载体如下DEAE一纤维素、TEAE一纤维素、AE—纤维素、CM—纤维素、DEAE一葡萄糖、肌酸激酶等． 3．活化载体—共价结合法 a.重氮法 b.迭氮法 c.卤化氰法． d.缩合法 e.烷基化法 ;4.物理包埋法 此法是将酶分子包埋在凝胶的细微格子里制成固定化. 常用的凝胶有：聚丙烯酸胺、淀粉、明胶、聚乙烯醇、海藻酸钙、桂树脂等． 用凝胶包埋法制备的固定化酶如：木瓜蛋白酶、纤维素酶、乳酸脱氢酶等．; 酶传感器;;葡萄糖电极缺点: (1)溶解氧的变化可能引起电极响应的波动; (2)由于氧的溶解度有限,当溶解氧贫乏时,响应电流明显下降而影响检测限; (3)传感器响应性能受溶液pH值