生物傳感器在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測中的應(yīng)用探析

胡延勛

（平頂山市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測中心，河南 平頂山 467000）

1 對(duì)“生物傳感器”的基本認(rèn)識(shí)

生物傳感器是在多學(xué)科融合發(fā)展下形成的一種能夠?qū)⒈磉_(dá)生物活性的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)實(shí)現(xiàn)生物物理化性能檢測的儀器。通常情況下，生物傳感器由以下兩部分組成：一是識(shí)別部分，用以識(shí)別被檢測對(duì)象，由可引起一定物理或化學(xué)變化的敏感元件構(gòu)成，通常來自于生物本身，包括抗體、微生物、組織、細(xì)胞等；二是轉(zhuǎn)換部分，用以將生物活性物質(zhì)表達(dá)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，便于對(duì)生物材料進(jìn)行分析，通常由物理化換能器，包括信號(hào)放大器、光敏管、敏場效應(yīng)晶體管、元件等構(gòu)成。

生物傳感器在實(shí)踐應(yīng)用過程中，能夠根據(jù)檢測對(duì)象對(duì)生物敏感物質(zhì)保存的敏感性，制備能夠有效識(shí)別功能物質(zhì)的敏感元件，進(jìn)行待測物質(zhì)識(shí)別，使其在經(jīng)過生物活性物質(zhì)處理后，發(fā)生物理變化或化學(xué)變化，并在信號(hào)轉(zhuǎn)換器作用下轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，基于計(jì)算分析，達(dá)成檢測目標(biāo)。相對(duì)于波譜分析法、色譜分析法、放射免疫分析法等傳統(tǒng)檢測方法而言，生物傳感器的操作更簡便，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析；準(zhǔn)確度更高，且分析速度相對(duì)加快，能夠在60秒內(nèi)獲得檢測結(jié)果；投入成本低，專一性更強(qiáng)。因此，將生物傳感器應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測中，對(duì)提升檢測質(zhì)量與效率具有重要意義。

2 生物傳感器在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測中的應(yīng)用

影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的因素有很多，其中農(nóng)畜藥殘留、生物毒素、微生物等是主要因素。對(duì)此，應(yīng)加強(qiáng)生物傳感器在農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)畜藥殘留、農(nóng)產(chǎn)品生物霉素、農(nóng)產(chǎn)品致病微生物等方面檢測，提升生物傳感器應(yīng)用質(zhì)量與效率。

2.1 生物傳感器應(yīng)用于農(nóng)畜藥殘留檢測

就農(nóng)畜藥殘留檢測而言，利用生物傳感器存在一定可行性與科學(xué)性。其中，肽在于適配體有機(jī)結(jié)合時(shí)，不會(huì)與約束金納米粒子，溶液表現(xiàn)為紅色。然而當(dāng)適配體碰到馬拉硫磷后，會(huì)對(duì)金納米粒子發(fā)生反應(yīng)，出現(xiàn)集聚現(xiàn)象，溶液表現(xiàn)為藍(lán)色。因此，肽的主要作用在于“比色”，根據(jù)溶液顏色變化可有效判斷農(nóng)產(chǎn)品中是否殘留馬拉硫磷。該方法檢出限是1.94pM，線性范圍約為0.01～0.75nM。

2.2 生物傳感器應(yīng)用于生物霉素檢測

生物霉素在農(nóng)產(chǎn)品中的含量雖低，在其影響是巨大的，加強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品生物霉素檢測，實(shí)現(xiàn)生物霉素含量的科學(xué)控制已經(jīng)成為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理的重點(diǎn)。以黃曲霉毒素為例，其毒性是砒霜的六十八倍，其致癌能力是奶油黃的九百倍，無論是人還是家畜、家禽，在誤差含有黃曲霉毒素農(nóng)產(chǎn)品后，皆會(huì)出現(xiàn)健康問題。對(duì)人而言，表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)失調(diào)，容易患有肝癌、腎癌等疾?。粚?duì)畜禽而言，表現(xiàn)為延緩生長，病害發(fā)病率提升。目前，我國政府對(duì)農(nóng)產(chǎn)品黃曲霉毒素含量進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定，如，玉米中的黃曲霉毒素含量不應(yīng)超過20μg/kg；花生中的黃曲霉毒素含量不應(yīng)超過20μg/kg；大米中的黃曲霉毒素含量不應(yīng)超過10μg/kg；豆制品中的黃曲霉毒素含量不應(yīng)超過5μg/kg等。在對(duì)農(nóng)產(chǎn)品黃曲霉毒素進(jìn)行檢測時(shí)，色譜法、酶聯(lián)免疫法雖具有較好的應(yīng)用效果，但對(duì)樣品處理的要求較高，且檢測成本相對(duì)較大，檢測儀器的應(yīng)用需由專業(yè)人員操作。而生物傳感器的應(yīng)用則有效改善了這些問題，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量安全檢測質(zhì)量、效率、效益、品質(zhì)等的共同提升，應(yīng)用性、推廣性較強(qiáng)。例如，根據(jù)黃曲霉毒素特性，制備操作簡便、穩(wěn)定性高、選擇性強(qiáng)的核酸適體，并采用一定方法將其固定到電極上，構(gòu)成電流型核酸適體傳感器用于實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品黃曲霉毒素的檢測。如將經(jīng)由亞甲基藍(lán)處理后的核酸適配體固定到，利用氧化石墨烯制備的電極上，進(jìn)行黃曲霉毒素監(jiān)測，當(dāng)檢測液中存在黃曲霉毒素時(shí)，黃曲霉毒素與適配體結(jié)合，亞甲基藍(lán)靠近電極，導(dǎo)致電化學(xué)信號(hào)出現(xiàn)變化。該方法檢出限為0.05ng/ml，檢測范圍在0.05～6.0ng/mL之間。

2.3 生物傳感器應(yīng)用于致病微生物檢測

致病微生物是影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的主要因素，包括細(xì)菌性致病微生物、病毒性致病微生物等。Ohk等學(xué)者（2010）研究發(fā)現(xiàn)，利用熒光適配體傳感器能夠根據(jù)熒光強(qiáng)度檢測食物中李斯特菌含量，檢出限為103cfu/mL。與此同時(shí)，以脲酶為催化劑，利用免疫磁珠分離技術(shù)，構(gòu)建光學(xué)生物傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)生菜中李斯特氏菌的有效檢測。

3 結(jié)論

在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代下，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的客觀需求與必然趨勢。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測科學(xué)水平，將得到不斷提升。通過分析生物傳感器在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)生物傳感器具有較強(qiáng)適應(yīng)性，并在今后技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展驅(qū)動(dòng)下，將得到進(jìn)一步優(yōu)化，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測工作的優(yōu)化發(fā)展。