生物技術(shù)在食品分析檢測(cè)上的應(yīng)用

1、生物技術(shù)在食品分析檢測(cè)上的應(yīng)用第一節(jié) 生物傳感器與食品安全檢測(cè) 1.生物傳感器的基本概念生物傳感器的基本概念 生物傳感器通常是指由一種生物傳感器通常是指由一種生物敏感部件生物敏感部件和和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化器化器緊密結(jié)合，對(duì)緊密結(jié)合，對(duì)特定種類化學(xué)物質(zhì)或生物活性物特定種類化學(xué)物質(zhì)或生物活性物質(zhì)質(zhì)具有選擇性和可逆響應(yīng)的分析裝置。具有選擇性和可逆響應(yīng)的分析裝置。 它是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進(jìn)的檢測(cè)它是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進(jìn)的檢測(cè)與監(jiān)控方法，也是對(duì)食品質(zhì)量在分子水平上進(jìn)行快與監(jiān)控方法，也是對(duì)食品質(zhì)量在分子水平上進(jìn)行快速和微量分析的方法。速和微量分析的方法。. .生物傳感器工作原理生物傳感器工作原理

2、待測(cè)物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)入待測(cè)物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)入固定生物膜固定生物膜敏感層，經(jīng)分子識(shí)別敏感層，經(jīng)分子識(shí)別而發(fā)生而發(fā)生生物學(xué)作用生物學(xué)作用，產(chǎn)，產(chǎn)生的生的信息信息如光、熱、音等被相應(yīng)的如光、熱、音等被相應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換信號(hào)轉(zhuǎn)換器器變?yōu)榭啥亢吞幚淼碾娦盘?hào)，再經(jīng)二次儀變?yōu)榭啥亢吞幚淼碾娦盘?hào)，再經(jīng)二次儀表放大并輸出，以電極測(cè)定其電流值或電壓表放大并輸出，以電極測(cè)定其電流值或電壓值，從而換算出被測(cè)物質(zhì)的值，從而換算出被測(cè)物質(zhì)的量或濃度。量或濃度。 將將化學(xué)變化化學(xué)變化轉(zhuǎn)變成電信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào) 如酶?jìng)鞲衅?酶催化特定底物發(fā)生反應(yīng),從而使特定生成物的量有所增減。 用能把這類物質(zhì)的量的改變轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的用能把這類

3、物質(zhì)的量的改變轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置和固定化酶耦合裝置和固定化酶耦合, ,即組成酶?jìng)鞲衅骷唇M成酶?jìng)鞲衅? ,常用轉(zhuǎn)換裝常用轉(zhuǎn)換裝置有氧電極、過(guò)氧化氫。置有氧電極、過(guò)氧化氫。 將將熱變化熱變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào) 固定化的生物材料與相應(yīng)的被測(cè)物作用時(shí)常伴有熱的變化。例如大多數(shù)酶反應(yīng)的熱焓變化量在例如大多數(shù)酶反應(yīng)的熱焓變化量在25-25-100kJ/mol100kJ/mol的范圍的范圍. .這類生物傳感器的工作原理這類生物傳感器的工作原理是把反應(yīng)的熱效應(yīng)借熱敏電阻轉(zhuǎn)換為阻值的變是把反應(yīng)的熱效應(yīng)借熱敏電阻轉(zhuǎn)換為阻值的變化化, ,后者通過(guò)有放大器的電橋輸入到記錄儀中。后者通過(guò)有放大器的電橋輸入到記錄儀

4、中。 將將光信號(hào)光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào) 例如，過(guò)氧化氫酶，能催化過(guò)氧化氫例如，過(guò)氧化氫酶，能催化過(guò)氧化氫/ /魯米諾魯米諾體系發(fā)光，因此如設(shè)法將過(guò)氧化氫酶膜附著在光纖體系發(fā)光，因此如設(shè)法將過(guò)氧化氫酶膜附著在光纖或光敏二極管的前端，再和光電流測(cè)定裝置相連，或光敏二極管的前端，再和光電流測(cè)定裝置相連，即可測(cè)定過(guò)氧化氫含量。即可測(cè)定過(guò)氧化氫含量。 還有很多細(xì)菌能與特定底物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生還有很多細(xì)菌能與特定底物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生熒光，也可以用這種方法測(cè)定底物濃度。熒光，也可以用這種方法測(cè)定底物濃度。上述三類傳感器原理的共同點(diǎn)上述三類傳感器原理的共同點(diǎn)： 都是將分子識(shí)別元件中的生物敏感都是將分子識(shí)別

5、元件中的生物敏感物質(zhì)與待測(cè)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將反應(yīng)后所物質(zhì)與待測(cè)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將反應(yīng)后所產(chǎn)生的化學(xué)或物理變化再通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的化學(xué)或物理變化再通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)進(jìn)行測(cè)量，這種方式統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)進(jìn)行測(cè)量，這種方式統(tǒng)稱為間接測(cè)量方式。間接測(cè)量方式。 直接產(chǎn)生電信號(hào)方式直接產(chǎn)生電信號(hào)方式這種方式可以使酶反應(yīng)伴隨的電子轉(zhuǎn)這種方式可以使酶反應(yīng)伴隨的電子轉(zhuǎn)移、微生物細(xì)胞的氧化直接移、微生物細(xì)胞的氧化直接( (或通過(guò)或通過(guò)電子電子遞體遞體的作用的作用) )在電極表面上發(fā)生。根據(jù)所在電極表面上發(fā)生。根據(jù)所得的電流量即可得底物濃度。得的電流量即可得底物濃度。. .生物傳感器發(fā)展歷程生物傳感器發(fā)展

6、歷程開(kāi)端于開(kāi)端于 20 20 世紀(jì)世紀(jì) 60 60 年代。年代。1962 1962 年克拉克等人報(bào)道了用葡萄糖氧化酶與氧年克拉克等人報(bào)道了用葡萄糖氧化酶與氧電極組合檢測(cè)葡萄糖的結(jié)果電極組合檢測(cè)葡萄糖的結(jié)果 , ,可認(rèn)為是最早提出可認(rèn)為是最早提出了生物傳感器了生物傳感器( (酶?jìng)鞲衅髅競(jìng)鞲衅? )的原理。的原理。19671967年年UpdikeUpdike等人實(shí)現(xiàn)了酶的固定化技術(shù)等人實(shí)現(xiàn)了酶的固定化技術(shù) , ,研制研制成功酶電極成功酶電極 , ,這被認(rèn)為是世界上第一個(gè)生物傳感這被認(rèn)為是世界上第一個(gè)生物傳感器。器。 2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代中期后年代中期后, ,生物傳感器技術(shù)的成功主生物傳感器

7、技術(shù)的成功主要集中在對(duì)生物活性物質(zhì)的探索、活性物質(zhì)的固要集中在對(duì)生物活性物質(zhì)的探索、活性物質(zhì)的固定化技術(shù)、生物電信息的轉(zhuǎn)換以及生物傳感器等定化技術(shù)、生物電信息的轉(zhuǎn)換以及生物傳感器等研究研究 , ,并獲得了較快的進(jìn)展并獲得了較快的進(jìn)展 。19771977年年,鈐木周一等發(fā)表了關(guān)于對(duì)生化需氧量鈐木周一等發(fā)表了關(guān)于對(duì)生化需氧量(BOD)(BOD)進(jìn)行快速測(cè)定的微生物傳感器的報(bào)告進(jìn)行快速測(cè)定的微生物傳感器的報(bào)告 , , 正正式提出了對(duì)生物傳感器的命名。式提出了對(duì)生物傳感器的命名。 生物傳感器分類根據(jù)傳感器輸出信號(hào)的產(chǎn)生方式根據(jù)傳感器輸出信號(hào)的產(chǎn)生方式, ,可分為生物親可分為生物親合型生物傳感器、代謝型

8、或催化型生物傳感器合型生物傳感器、代謝型或催化型生物傳感器; ;根據(jù)生物傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換器根據(jù)生物傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換器可分為電化學(xué)生可分為電化學(xué)生物傳感器、半導(dǎo)體生物傳感器、測(cè)熱型生物傳物傳感器、半導(dǎo)體生物傳感器、測(cè)熱型生物傳感器、測(cè)光型生物傳感器、測(cè)聲型生物傳感器感器、測(cè)光型生物傳感器、測(cè)聲型生物傳感器等等根據(jù)生物傳感器中生物分子識(shí)別元件上的敏感根據(jù)生物傳感器中生物分子識(shí)別元件上的敏感材料材料可分為酶?jìng)鞲衅?、微生物傳感器、免疫傳可分為酶?jìng)鞲衅?、微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、基因傳感器、細(xì)胞及細(xì)胞感器、組織傳感器、基因傳感器、細(xì)胞及細(xì)胞器傳感器。器傳感器。 每一類名稱又都包含許多種具體的

9、生物傳感器每一類名稱又都包含許多種具體的生物傳感器例如，酶電極類例如，酶電極類: :根據(jù)所用酶的不同就有幾十種，如根據(jù)所用酶的不同就有幾十種，如葡萄糖電極、尿素電極、尿酸電極、膽固醇電極、葡萄糖電極、尿素電極、尿酸電極、膽固醇電極、乳酸電極、丙酮酸電極等等乳酸電極、丙酮酸電極等等葡萄糖電極也并非只有一種，有用葡萄糖電極也并非只有一種，有用pHpH電極或碘離子電極或碘離子電極作為轉(zhuǎn)換器的電位型葡萄糖電極，有用氧電極電極作為轉(zhuǎn)換器的電位型葡萄糖電極，有用氧電極或過(guò)氧化氫電極作為轉(zhuǎn)換器的電流型葡萄糖電極或過(guò)氧化氫電極作為轉(zhuǎn)換器的電流型葡萄糖電極等實(shí)際上還可再細(xì)分。等實(shí)際上還可再細(xì)分。 生物親合型傳感

10、器生物親合型傳感器 被測(cè)物質(zhì)與分子識(shí)別元件上的敏感物質(zhì)具被測(cè)物質(zhì)與分子識(shí)別元件上的敏感物質(zhì)具有有生物親合作用生物親合作用，即二者能，即二者能特異地特異地相結(jié)合，同時(shí)相結(jié)合，同時(shí)引起敏感材料的分子結(jié)構(gòu)和引起敏感材料的分子結(jié)構(gòu)和/ /或固定介質(zhì)發(fā)生變或固定介質(zhì)發(fā)生變化。例如：電荷、溫度、光學(xué)性質(zhì)等的變化。反化。例如：電荷、溫度、光學(xué)性質(zhì)等的變化。反應(yīng)式可表示為：應(yīng)式可表示為： S S（底物）（底物）+ R+ R（受體）（受體） = SR= SR 代謝型傳感器代謝型傳感器 底物（被測(cè)物）與分子識(shí)別元件上的敏感底物（被測(cè)物）與分子識(shí)別元件上的敏感物質(zhì)相物質(zhì)相作用并生成產(chǎn)物作用并生成產(chǎn)物，信號(hào)轉(zhuǎn)換器將，

11、信號(hào)轉(zhuǎn)換器將底物的消底物的消耗或產(chǎn)物的增加轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲂盘?hào)耗或產(chǎn)物的增加轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲂盘?hào)，這類傳感器稱，這類傳感器稱為代謝型傳感器，其反應(yīng)形式可表示為為代謝型傳感器，其反應(yīng)形式可表示為 S S（底物）（底物）R R（受體）（受體）= SR P= SR P（生成物）（生成物） 生物傳感器生物傳感器優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：由于具有較高的選擇性由于具有較高的選擇性，因此不需對(duì)被測(cè)，因此不需對(duì)被測(cè)組分進(jìn)行分離，即不用對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理。組分進(jìn)行分離，即不用對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，使用方便結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，使用方便，特別是便，特別是便攜式的生物傳感器，非常有利干食品質(zhì)量攜式的生物傳感器，非常有利干食品質(zhì)量安全

12、的市場(chǎng)。安全的市場(chǎng)?？炜焖僭u(píng)價(jià)；可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的在線檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的在線檢測(cè)，使食品加工過(guò)使食品加工過(guò)程的質(zhì)量控制變得簡(jiǎn)便程的質(zhì)量控制變得簡(jiǎn)便；響應(yīng)速度快，樣品用量少響應(yīng)速度快，樣品用量少；與其他大型分與其他大型分析儀器相比，生物傳感器的制作析儀器相比，生物傳感器的制作成本低成本低，且可反復(fù)使用且可反復(fù)使用。手掌型葡萄糖(glucose)(glucose)分析儀 6.2 傳感器類型(1) (1) 酶?jìng)鞲衅?EnzymeSensor)(EnzymeSensor) 酶?jìng)鞲衅髅競(jìng)鞲衅魉鼘⒒钚晕镔|(zhì)酶覆蓋在電極表面它將活性物質(zhì)酶覆蓋在電極表面, ,酶與被測(cè)的有酶與被測(cè)的有機(jī)物或無(wú)機(jī)物反應(yīng)機(jī)物或無(wú)機(jī)物反

13、應(yīng), ,形成一種能被電極響應(yīng)的物形成一種能被電極響應(yīng)的物質(zhì)。質(zhì)。19671967年年UpdickUpdick和和HicksHicks將固定化的葡萄糖氧化酶將固定化的葡萄糖氧化酶膜結(jié)合在氧電極上膜結(jié)合在氧電極上, ,做成了第一支葡萄糖電極；做成了第一支葡萄糖電極；此后此后, ,這類酶?jìng)鞲衅魍ǔＪ峭ㄟ^(guò)檢測(cè)產(chǎn)物這類酶?jìng)鞲衅魍ǔＪ峭ㄟ^(guò)檢測(cè)產(chǎn)物H2O2H2O2的的濃度變化或氧的消耗量來(lái)檢測(cè)底物。濃度變化或氧的消耗量來(lái)檢測(cè)底物。 組織傳感器組織傳感器(TissueSensor)(TissueSensor)組織傳感器是以動(dòng)植物組織薄片中的組織傳感器是以動(dòng)植物組織薄片中的生物催生物催化層與基礎(chǔ)敏感膜電極化層與

14、基礎(chǔ)敏感膜電極結(jié)合而成結(jié)合而成, ,該該催化層以催化層以酶為基礎(chǔ)酶為基礎(chǔ), ,基本原理與酶?jìng)鞲衅飨嗤驹砼c酶?jìng)鞲衅飨嗤? .與酶?jìng)鞲衅鞅容^，組織傳感器具有如下優(yōu)點(diǎn)：與酶?jìng)鞲衅鞅容^，組織傳感器具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.酶活性較離析酶高酶活性較離析酶高.2.酶的穩(wěn)定性增大酶的穩(wěn)定性增大.3.材料易于獲得材料易于獲得.肝組織電極肝組織電極 動(dòng)物肝組織中含有豐富的動(dòng)物肝組織中含有豐富的H H2 2O O2 2酶，可酶，可與氧電極組成測(cè)定與氧電極組成測(cè)定H H2 2O O2 2及其它過(guò)氧化物的及其它過(guò)氧化物的組織電極組織電極19811981年年MasciniMascini等研究了數(shù)種等研究了數(shù)種哺乳動(dòng)物和其

15、它動(dòng)物（鳥(niǎo)、魚(yú)、龜）的肝哺乳動(dòng)物和其它動(dòng)物（鳥(niǎo)、魚(yú)、龜）的肝組織電極。組織電極。 微生物傳感器微生物傳感器微生物傳感器分為兩類微生物傳感器分為兩類： 一類是利用微生物在同化底物時(shí)消一類是利用微生物在同化底物時(shí)消耗氧的呼吸作用；耗氧的呼吸作用； 另一類是利用不同的微生物含有不另一類是利用不同的微生物含有不同的酶。同的酶。裝置裝置：由適合的微生物電極與氧電極組成。：由適合的微生物電極與氧電極組成。原理原理：利用微生物的同化作用耗氧：利用微生物的同化作用耗氧, ,通過(guò)通過(guò)測(cè)量氧電極電流的變化量來(lái)測(cè)量氧氣的減測(cè)量氧電極電流的變化量來(lái)測(cè)量氧氣的減少量少量, ,從而達(dá)到測(cè)量底物濃度的目的從而達(dá)到測(cè)量底物濃

16、度的目的. .例如例如, ,熒光假單胞菌熒光假單胞菌, ,能同化能同化葡萄糖葡萄糖；蕓苔絲孢酵；蕓苔絲孢酵母可同化母可同化乙醇乙醇, ,因此可分別用來(lái)制備葡萄糖和乙因此可分別用來(lái)制備葡萄糖和乙醇傳感器，這兩種細(xì)菌在同化底物時(shí)醇傳感器，這兩種細(xì)菌在同化底物時(shí), ,均消耗溶均消耗溶液中的氧液中的氧, ,因此可用氧電極來(lái)測(cè)定。因此可用氧電極來(lái)測(cè)定?；诓煌愋偷男盘?hào)轉(zhuǎn)換器基于不同類型的信號(hào)轉(zhuǎn)換器, ,常見(jiàn)的微生物傳感常見(jiàn)的微生物傳感器有電化學(xué)型、光學(xué)型、熱敏電阻型、壓電高頻器有電化學(xué)型、光學(xué)型、熱敏電阻型、壓電高頻阻抗型和燃料電池型，阻抗型和燃料電池型， 核酸傳感器依據(jù)生物體內(nèi)核苷酸順序相對(duì)穩(wěn)定依據(jù)

17、生物體內(nèi)核苷酸順序相對(duì)穩(wěn)定, ,核苷酸堿基核苷酸堿基順序互補(bǔ)的原理而設(shè)計(jì)出核酸探針傳感器順序互補(bǔ)的原理而設(shè)計(jì)出核酸探針傳感器, ,即基即基因傳感器?；騻鞲衅饕话阌幸騻鞲衅鳌；騻鞲衅饕话阌?0301030個(gè)核苷酸的個(gè)核苷酸的單鏈核酸分子單鏈核酸分子, ,能夠?qū)Ｒ坏嘏c特定靶序列進(jìn)行雜能夠?qū)Ｒ坏嘏c特定靶序列進(jìn)行雜交從而檢測(cè)出特定的目標(biāo)核酸分子。交從而檢測(cè)出特定的目標(biāo)核酸分子。這種傳感器這種傳感器可用于檢測(cè)食品中的病原體可用于檢測(cè)食品中的病原體, ,為食品為食品中病原體的鑒定提供了新的手段中病原體的鑒定提供了新的手段。 生物傳感器的應(yīng)用生物傳感器的應(yīng)用在食品分析中的應(yīng)用在食品分析中的應(yīng)用在發(fā)酵工程

18、中的應(yīng)用在發(fā)酵工程中的應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用在軍事上的應(yīng)用在軍事上的應(yīng)用在食品分析的應(yīng)用在食品分析的應(yīng)用食品成分分析食品成分分析食品添加劑的分析食品添加劑的分析農(nóng)藥和抗生素殘留量分析農(nóng)藥和抗生素殘留量分析微生物和生物毒素的檢驗(yàn)微生物和生物毒素的檢驗(yàn)食品鮮度的檢測(cè)食品鮮度的檢測(cè)（一）食品鮮度的測(cè)定1、魚(yú)鮮度傳感器 魚(yú)鮮度傳感器在日本、拿大等國(guó)廣泛用于魚(yú)類鮮度的測(cè)定。魚(yú)死后體內(nèi)ATP經(jīng)酶解依次形成ADP、AMP、IMP、肌苷、次黃嘌呤和尿酸、鮮度可用K值表示： 由于大多數(shù)魚(yú)死后由于大多數(shù)魚(yú)死后5 520h20h，ATPATP，ADPADP 和和

19、AMPAMP已分解盡，已分解盡，超過(guò)超過(guò)24h24h，鮮度主要取決鮮度主要取決于于IMP-IMP-肌苷肌苷- -次黃嘌呤次黃嘌呤- -尿酸。尿酸。 基于此，基于此，KarubeKarube等催化將這等催化將這3 3個(gè)步驟個(gè)步驟的三種酶（的三種酶（55核苷酸酶、核苷磷酸化核苷酸酶、核苷磷酸化酶、黃嘌呤氧化酶）固定在氧電極上，制酶、黃嘌呤氧化酶）固定在氧電極上，制成魚(yú)鮮度測(cè)定儀。成魚(yú)鮮度測(cè)定儀。K=K=肌苷肌苷+ +次黃嘌呤次黃嘌呤/ (ATP +ADP+AMP+IMP +/ (ATP +ADP+AMP+IMP +肌苷肌苷+ +次黃嘌呤次黃嘌呤+ +尿酸尿酸) )當(dāng)當(dāng)K K2020時(shí)，魚(yú)極新鮮，可

20、供生食。時(shí)，魚(yú)極新鮮，可供生食。K K在在20204040之問(wèn)為新鮮，必須熟食。之問(wèn)為新鮮，必須熟食。K K大于大于4040，不新鮮，不宜食用，這與嗅覺(jué)檢驗(yàn)結(jié)果，不新鮮，不宜食用，這與嗅覺(jué)檢驗(yàn)結(jié)果相一致。相一致。 2. 2.肉鮮度傳感器肉鮮度傳感器肉類在腐敗過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種胺類，故胺類測(cè)定肉類在腐敗過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種胺類，故胺類測(cè)定也能反映肉類的新鮮程度。也能反映肉類的新鮮程度。用腐胺氧化酶與過(guò)氧化氫電極構(gòu)成多胺生物傳感用腐胺氧化酶與過(guò)氧化氫電極構(gòu)成多胺生物傳感器，測(cè)定肉在貯藏過(guò)程中的鮮度，反應(yīng)時(shí)間器，測(cè)定肉在貯藏過(guò)程中的鮮度，反應(yīng)時(shí)間40s40s，測(cè)定腐胺線性范圍為測(cè)定腐胺線性范圍為0.030

21、.033 3 10 10-4 -4 molmolL L。用單胺氧化酶膜和氧電極組成的酶?jìng)鞲衅鳒y(cè)定可用單胺氧化酶膜和氧電極組成的酶?jìng)鞲衅鳒y(cè)定可以豬肉新鮮度，響應(yīng)時(shí)間為以豬肉新鮮度，響應(yīng)時(shí)間為4min4min，單胺測(cè)定線性，單胺測(cè)定線性范圍為范圍為5050202010 10 -4-4 mol molL L。3.3.食品添加劑的分析食品添加劑的分析過(guò)量的食品添加劑通常會(huì)對(duì)人體造成危害，因此過(guò)量的食品添加劑通常會(huì)對(duì)人體造成危害，因此對(duì)食品中添加劑含量進(jìn)行分析和監(jiān)測(cè)是非常必要對(duì)食品中添加劑含量進(jìn)行分析和監(jiān)測(cè)是非常必要的。的。亞硫酸鹽是常用的食品防腐劑和漂白劑，但是亞亞硫酸鹽是常用的食品防腐劑和漂白劑，但

22、是亞硫酸鹽容易引起哮喘，因此美國(guó)硫酸鹽容易引起哮喘，因此美國(guó)FDAFDA規(guī)定了其在規(guī)定了其在新鮮水果和蔬菜等食品中的含量不得超過(guò)新鮮水果和蔬菜等食品中的含量不得超過(guò)1 11010- -6 6mol/Lmol/L。GroomGroom等人將亞硫酸氧化酶固定于玻璃電極上，制成等人將亞硫酸氧化酶固定于玻璃電極上，制成了測(cè)定亞硫酸鹽的生物傳感器，其靈敏度（檢出下了測(cè)定亞硫酸鹽的生物傳感器，其靈敏度（檢出下限）達(dá)到限）達(dá)到5nmol/L5nmol/L，線形范圍為，線形范圍為0-5mmol/L0-5mmol/L，電極在，電極在3mol/L3mol/L的硫酸鹽溶液中的硫酸鹽溶液中4 4o oC C保存保存2

23、 2個(gè)月活性不變。個(gè)月活性不變。天冬酰苯丙氨酸甲酯天冬酰苯丙氨酸甲酯，又稱甜味素，是人工合成的，又稱甜味素，是人工合成的低熱量甜味劑。低熱量甜味劑。GuilbaultGuilbault等將等將天冬氨酸酶固定于氨天冬氨酸酶固定于氨電極電極上，制成生物傳感器，其檢測(cè)線性范圍為上，制成生物傳感器，其檢測(cè)線性范圍為0.4-0.4-0.8mmol/L0.8mmol/L。4.4.污染微生物的檢測(cè)污染微生物的檢測(cè)MatssunageMatssunage等人開(kāi)發(fā)出一種基于微生物在代謝過(guò)等人開(kāi)發(fā)出一種基于微生物在代謝過(guò)程中能產(chǎn)生電子，電子直接在陽(yáng)極上放電產(chǎn)生電流，程中能產(chǎn)生電子，電子直接在陽(yáng)極上放電產(chǎn)生電流，通

24、過(guò)測(cè)定電流大小從而測(cè)定微生物濃度的傳感器。通過(guò)測(cè)定電流大小從而測(cè)定微生物濃度的傳感器。用該傳感器能很好地檢測(cè)用該傳感器能很好地檢測(cè)釀酒酵母釀酒酵母和和乳酸菌乳酸菌等微等微生物的數(shù)量生物的數(shù)量在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用- -為發(fā)酵自動(dòng)控制提供了新的基礎(chǔ)平臺(tái)為發(fā)酵自動(dòng)控制提供了新的基礎(chǔ)平臺(tái) 發(fā)酵中葡萄糖測(cè)定發(fā)酵中葡萄糖測(cè)定 過(guò)去用操作繁瑣時(shí)間長(zhǎng)的還原糖方法只能過(guò)去用操作繁瑣時(shí)間長(zhǎng)的還原糖方法只能近似地估計(jì)葡萄糖的變化。近似地估計(jì)葡萄糖的變化。 現(xiàn)在提供了快速而準(zhǔn)確的固定化酶的測(cè)定方現(xiàn)在提供了快速而準(zhǔn)確的固定化酶的測(cè)定方法，發(fā)酵中可根據(jù)糖消耗確定微生物的生長(zhǎng)速率，法，發(fā)酵中可根據(jù)糖消耗確定

25、微生物的生長(zhǎng)速率，觀察是否染菌，隨時(shí)與產(chǎn)物的產(chǎn)生一起估算轉(zhuǎn)化觀察是否染菌，隨時(shí)與產(chǎn)物的產(chǎn)生一起估算轉(zhuǎn)化率，確定補(bǔ)料效果和及時(shí)判斷發(fā)酵結(jié)束的時(shí)間。率，確定補(bǔ)料效果和及時(shí)判斷發(fā)酵結(jié)束的時(shí)間。 發(fā)酵過(guò)程或設(shè)備異?，F(xiàn)象通過(guò)葡萄糖分析得發(fā)酵過(guò)程或設(shè)備異常現(xiàn)象通過(guò)葡萄糖分析得到及時(shí)預(yù)報(bào)。到及時(shí)預(yù)報(bào)。 谷氨酸發(fā)酵液的分析谷氨酸發(fā)酵液的分析在谷氨酸發(fā)酵中，隨時(shí)跟蹤目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)生。快在谷氨酸發(fā)酵中，隨時(shí)跟蹤目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)生?？焖佾@得主控參數(shù)的變化信息，使時(shí)間縮短了幾十速獲得主控參數(shù)的變化信息，使時(shí)間縮短了幾十倍。倍。在發(fā)酵前期及時(shí)知道產(chǎn)酸出現(xiàn)時(shí)間在發(fā)酵前期及時(shí)知道產(chǎn)酸出現(xiàn)時(shí)間在發(fā)酵中期可根據(jù)谷氨酸產(chǎn)生速率，預(yù)知最

26、終的在發(fā)酵中期可根據(jù)谷氨酸產(chǎn)生速率，預(yù)知最終的產(chǎn)量，并獲得補(bǔ)氨是否均勻的信息產(chǎn)量，并獲得補(bǔ)氨是否均勻的信息在發(fā)酵后期，可根據(jù)谷氨酸產(chǎn)生速率變慢情況確在發(fā)酵后期，可根據(jù)谷氨酸產(chǎn)生速率變慢情況確定放罐時(shí)間和今后配料的調(diào)整定放罐時(shí)間和今后配料的調(diào)整在我國(guó)發(fā)酵工廠普及應(yīng)用的谷氨酸- -葡萄糖雙功能分析儀工廠發(fā)酵車間化驗(yàn)工廠發(fā)酵車間化驗(yàn)員正在分析樣品員正在分析樣品 乳酸傳感器在發(fā)酵上的應(yīng)用乳酸傳感器在發(fā)酵上的應(yīng)用 乳酸測(cè)定是生物傳感器出現(xiàn)后新增加的控制乳酸測(cè)定是生物傳感器出現(xiàn)后新增加的控制參數(shù)。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)它的控制是獲得發(fā)酵高產(chǎn)的關(guān)參數(shù)。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)它的控制是獲得發(fā)酵高產(chǎn)的關(guān)鍵。鍵。 乳酸是需氧發(fā)酵產(chǎn)物轉(zhuǎn)化過(guò)程中的中間產(chǎn)物，乳酸是需氧發(fā)酵產(chǎn)物轉(zhuǎn)化過(guò)程中的中間產(chǎn)物，是過(guò)程控制的敏感參數(shù)，與生物素的加入量、補(bǔ)是過(guò)程控制的敏感參數(shù)，與生物素的加入量、補(bǔ)糖、活菌數(shù)、菌活力、空氣補(bǔ)給等控制直接相關(guān)。糖、活菌數(shù)、菌活力、空