检测大量大分子物质及食源原菌微生物硬度计

生物传感器
在应用微生物学中，生物传感器的应用是一个激动人心的领域
。其基本原理很简单，然而实际操作起来却相当复杂，涉及诸多仪
器。事实上，生物传感器就是与信号识别物质结合的一个或一组生
物分子。当待测样与生物传感器接触之后，两者之间的相互作用可
产生能被仪器识别的信号。
目前已开发出多种生物传感器，如酶类(已有许多酶被使用)、
抗体类(多克隆抗体和单克隆抗体)、核酸类、细胞类等。甚至整个
细胞也可以用来作为生物传感器。待检物包括毒素(金黄色葡萄球
菌肠毒素、河豚毒素、贝类毒素、肉毒杆菌毒素和其他种类的毒素
)、特殊的病原菌、碳水化合物(果糖、乳糖、半乳糖等)、杀虫剂
、除草剂、ATP、抗生素(如青霉素)及其他一些物质。使用的识别
信号包括电化学信号(电位测定法、电压变换、电导和阻抗、光寻
量电位等)、光学信号(紫外光、生物荧光和化学发光、荧光、激光
散射、光反射和折射、表面等离子体共振、偏振光)和其他多种传
感器(如压电晶体、热敏电阻、声波、石英晶体)。
以一种简单的酶生物传感器为例，它的目的是检测葡萄糖。反
应中，葡萄糖(待测样)在葡萄糖氧化酶(生物传感器)的氧化作用下
生成终产物葡萄糖酸和过氧化氢。这个反应能够被克拉克氧化电极
检测到，该电极可以检测由氧浓度变化引起的电流衰减。检测范围
是从1一30mmol/L，响应时间为1一1.5min，恢复时间为 30s。该传
感器单元的有效期为几个月。酶生物传感器的优点是它们与被测物
的强烈结合能力、高度的选择性和敏感性，以及迅速的响应。缺点
是价格昂贵，酶被固定刻传感器上后活性的损失，以及由于钝化作
用导致的活性损失。其他的一些常用酶包括半乳糖昔酶、葡萄糖淀
粉酶、乙酞胆碱酶、蔗糖酶和乳酸氧化酶。
近来，用于检测大量大分子物质及食源性病原菌的“生物芯片
”和“微芯片”技术受到很大关注。由于微型化技术的发展，这类
系统可检测多达5万个样点(例如DNA微阵列)，而每个样点包括数百
万特定DNA探针拷贝，同时固定在一个特制的显微玻片上。荧光标
记待测物可以和样点探针进行杂交并得到检测。发表的一篇优秀文
章里描述了采用微阵列技术探测与特定生物过程(如在NaCI胁迫下
拟南芥的反应)相关基因的方法，以及采用微阵列技术详细分析特
定生物途径(如玉米中的一碳单元代谢)的方法。