食品微生物检测技术的研究进展——4

6、生物传感器法
   生物传感是指对牛物活性物质的物理化学变化产生感应。它通过物理、化学换能器捕捉目标物与敏感元件之间的反应，然后将反应的程度用离散或连续的数宁电信号表达出来，从而得被分析物的浓度。Turner敦授将它简化定义为：“牛物传感器是一种精致的分析器件，它结合一种生物的或生物衍生的敏感元件与一只理化换能器，能够产生间断或连续的数字电信号，信号强度与被分析成比例。”这种描述如今已被广泛接受。生物传感器是分析生物技术的一个重要领域。它是一个典型的多学科交叉产物，结合了生命科学、分析化学、物理学和信息科学及其相关技术，能够对所需要检测的物质进行快速分析和追踪。生物传感器的出现，是科学家的兴趣和科学技术发展及社会发展需求多方面双驱动的结果，经过30多年的发展，已经成为一个涉及内容广泛、多学科介入和交叉、充满创新活力的领域。。20世纪90年代以后，生物传感器的市场开发获得显著成绩。传感器的应用领域已渗透到国民经济的各个部门及人们的日常文化生活中。生物传感器特异性和灵敏度高，能对复杂样品进行多参数检测，可应用于微生物快速检钡0。
6．1光学传感器
   将细胞固定于传感器表面，由于厚度的变化，光发生折射，光学传感器可以检测到此微小变化。单模双电波导、表面等离子体共振(SPR)、椭圆率测量法、单模双电波导、光纤波导、干扰仪和已被用于致病菌的检测。Watts等用共振镜(波型偶合)检测金黄色葡萄球菌，检出限为8X10。cells／mL，检测时间为5min。Swensonl12采用椭圆率测量法来检测好氧微生物。Schneider等采用衰减式全内反射检测沙门氏菌，检测灵敏度达5*10efu／mL，检测时间5min。Glazier等采用纯银金属滤膜可检测1．7X10cells／mL；肠杆菌，全过程需15min。这种方法简便、快速、成本较低，但只适用于检测能产生荧光素的细菌，且灵敏度不高。
6．2生物发光传感器(bioluminescenecesensor)
    随着对能表达荧光素酶的噬菌体研究的深入，此传感器的应用越来越广泛。Ulitzur等将标记有荧光素酶的基因转入噬菌体的染色质中，再将噬菌体感染目标细菌，目标细菌即具有发光能力得以检测。Folley—Thomas等采用TM4抗菌素检测结核杆菌，灵敏度为10cells／mL，检测时问2h。Blasco等发展的一种灵敏度较好的生物传感系统来检测沙门氏菌和大肠杆菌，反应过程中，噬菌体专一性地裂解相应的细菌宿主，利用生物发光即可检测所释放的细胞内容物中的ATP，根据ATP与菌体数量的线性关系测定目的微生物的数量。如果以腺苷酸激酶代替ATP作为细胞标记物，检测限可降低至10eel1／mL。Chen等用A511抗菌素可在24h内检测1cell／g的活单增李斯特菌。生物发光传感检测方法的特异性好，能区分活菌体和死菌体。但不足之处在于检测时间太长，灵敏度不高。
6．3压电免疫传感器
    压电免疫传感器的设计思路是在石英晶体电极(金或银)表面固定上一层抗体或抗原活性物质，在液相中通过免疫反应，同定的抗体(或抗原)分子能识别其相应的抗原(抗体)，并特异性结合形成免疫复合物，沉积在电极表面，导致电极表面质量负载的改变。免疫反应前后为晶体振荡频率的变化，根据石英晶体振荡频率的变化量可计算出被测物质的量。1972年，Shons等首次将压电传感器应用于免疫测定，在有塑料涂层的石英晶体表面结合牛血清白蛋白(BSA)，用于测量BSA抗体，所得的灵敏度与传统被动凝聚法悄似。Koenig等用石英晶体免疫传感器检测沙门氏菌，，得到的线性范围为10（6）～10（8）cell／mL，检测时间为45min。以一种能特异性结合目的抗原的人工合成多肽对晶体进行再生后可重复使用l2次以上。Plomer等。将存在于肠道致病菌细胞壁外侧的磷脂糖作为抗原制备单克隆抗体，并组装压电免疫传感器，实现了对水产品中肠道致病菌的快速检测，对大肠杆菌K12的相应范围为l0～10cell／mL。2OO1年，AlvinJin—CherngEun等用石英晶体免疫传感器检测了两种兰花病毒(cymbidiummosaicpotexvims和odontoglossumringspottobamovirus)，这是第一个报道用石英晶体免疫传感器检测植物病毒，并且和ELISA方法比较，其特异性好、敏感性高、迅速又经济。2001年，R．D．Vaughan等采用白组装膜的方法制备石英晶体免疫传感器，并用其检测了Listeria单胞质基因，它可以检测到溶液中1×10cells／mL，并且在不影响非特异性反应的同时传感器还可以重复用10次。压电免疫传感器由于有利于进行生命体活动的研究，因此成为生物传感器的研究热点之。生物传感器从其最初的设想开始就是为了利用生化反应的专一性，高选择性地分析目标物。但是，由于生物单元的引入，生物结构固有的不稳定性、易变性，人们作出了一系列的努力与设想，来提高生物传感器的性能。生物传感器阵列为复杂体系中多种组分的同时测定提供了一种直接、简便的解决方法。目前，国外市场上已有町同时测定16种组分的固定式分析仪。这一技术的发展方向足功能的多元化和仪器体积的微型化，即在尽可能小的面积上排列尽可能多的传感器。人们正尝试用于涉、三维高速立体喷墨、光剡、自组装和激光解吸等技术实现这一目标。2000年，Chang等用八通道传感器阵列对埃希氏大肠杆菌的浓度及生长环境进行监测。2004年，Kim等采用白组装分子膜法构建四通道压电免疫传感器，检测范围1．3×10～1．3×10cfu／mL，实现了假单苞菌的同步检测。可见，应用生物传感器微阵列实现多参数的同步检测，正成为生物医学以及食品安全检测的主流。随着生物传感器在食品、医药、环境和过程监控等方面应用范围的扩大，传感器常被要求既不干扰测定对象，而又不被测定对象中的其它相关组分影响。要满足这一要求，同时义能得出灵敏、高精度的测量结果，不能只依靠对敏感元件的改进。通常，只有建立一套一体化、微型化的优化系统(包括进样、处理和测量)才能得到满意的结果。因此，今后的研究趋势大致包括：通用型快速检测平台的建立；逐步实现多指标、多样品的同时检测；突出小型化、集成化、自动化的特点，更好地用于现场快速筛选检测。作为一种新兴的现代分析手段，生物传感器具有许多独特的优势，随着研究的不断深入和技术的不断发展，在微生物检测上将有非常广阔的发展前景。   
   

 

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