食品安全关系健康和生命,一直是人们关心的焦点问题。与食品污染相关的公共安全事件也时有报道。食品的工业化生产过程中,由于社会分工的细化、技术的不完善以及利欲与道德的对立等因素,可能存在更为严重的安全性问题和潜在的危害性。在工业化国家,据报道每年因食品安全性问题而患病的人数比例至少达到,由此产生的医疗费用也大大加重了社会压力和社会的经济负担。
保障食品安全,除了要从政策上制定相关的法规和质量标准,更要从技术上满足实际的检测要求。为了更好地满足实际需要,食品安全检测方法应具备准确、快速高效和低成本的特点。一些传统的检测方法或操作繁琐、专业要求高,或仪器昂贵、检测成本高,都存在着明显的弊端。生物传感器作为一种新的检测技术,不仅检测快捷、测试成本低,而且具有灵敏度高、选择性好、可微型化和便于携带的显著优点,在食品安全及品质控制现场和在线检测中发挥着越来越重要的作用。
关于生物传感器在食品质量控制和安全检测中的应用研究,也有较多的文献论述。检测对象主要包括食品中主要成分、新鲜程度、农药残留、食源性致病菌等等。
食品成分检测
生物传感器检测食品成分的实例
| 待测物 | 食物样品 | 酶 | 检测极限 |
| 果糖 | 柑橘 | 果糖脱氢酶 | 10μM |
| 胺 | 杏 | 二元胺氧化酶和多胺氧化酶 | 2μM |
| L-抗坏血酸 | 果汁 | 抗坏血酸氧化酶 | 50μM |
| 苹果酸 | 苹果、土豆和西红柿 | 苹果酸脱氢酶 | 2850μM |
| 多酚 | 蔬菜 | 辣根过氧化物酶 | 1μM |
| 丙酮酸 | 洋葱 | 丙酮酸氧化酶 | 2μmol/g |
| 葡萄糖和麦芽糖 | 啤酒 | 葡萄糖氧化酶和淀粉葡萄糖苷酶 | 40mM (检测上线） |
| 乙醇 | 啤酒和葡萄酒 | 乙醇氧化酶和辣根过氧化物酶 | 5.3μM |
| 海带多糖 | 海藻 | 1，3-葡聚糖酶和葡萄糖氧化酶 | 50μg/mg |
| 杀虫剂残留 | 婴儿食品 | 乙酰胆碱酯酶 | 葡萄糖10μM |
| 葡萄糖和谷氨酸 | 饮料 | 葡萄糖氧化酶和谷氨酸氧化酶 | 谷氨酸3μM |
食品新鲜度检测
生物传感器检测食品新鲜度的实例
| 待测物 | 食物样品 | 酶 | 检测限 |
| 次黄嘌呤 | 沙丁鱼、肌肉 | 黄嘌呤氧化酶 | 0.22μM |
| 胍丁胺 | 鱿鱼 | 腐胺氧化酶、胍丁胺酶 | 5μM |
| 次黄嘌呤 | 鱼肉 | 绿脱石 | 0.34μM |
| 次黄嘌呤、肌苷、单磷酸肌苷 | 鱼肉 | 黄嘌呤氧化酶、5-核苷核酸、核苷磷酸化酶 | 0.5μM |
农药残留检测
在农药残留的检测中,研究得多的是有机磷农药残留,对其检测通过胆碱酯酶生物传感器和乙酰胆碱酯酶生物传感器来实现。由于有机磷农药对胆碱酯类酶有抑制作用,导致固定该酶的传感器电流响应减小,由此得出抑制率,并确定抑制率与待测农药浓度之间的关系。被研究得多的杀虫剂有对氧磷和虫螨威。虽然关于胆碱酯酶生物传感器做了大量的科学研究,但是在实际应用和设备商品化方面仍然存在一定的困难。因为该传感器不能区分不同种类的有机磷化合物,一般来说,有机磷、氨基甲酸酯和重金属对胆碱酯酶都有不同程度的抑制作用,这使传感器难于获得好的选择性,该传感器更适合检测总的抑制率。另外,为满足实际应用,传感器的灵敏度也有待提高。
食源性致病菌检测
每年约有亿人受细菌感染,其中来源于食品,主要有埃希氏大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、空肠弯曲菌、嗜肺军团菌、金黄色葡萄球菌、链球菌等。传统检测细菌的方法都采用微生物技术,步骤多,时间长,不适于实际应用中的快速检测。对食品的检测需要快速、高灵敏度和高选择性的分析设备,而且对设备的设计制造应相对简单和便宜,生物传感器技术正好满足了这些要求。通常用于细菌检测的生物传感器的生物识别元件主要是和抗体,类型主要包括电化学、光、质量和热传感器
