生物传感器在农产品质量安全检测中的应用探析

胡延勋

（平顶山市农产品质量监测中心，河南 平顶山 467000）

1 对“生物传感器”的基本认识

生物传感器是在多学科融合发展下形成的一种能够将表达生物活性的信号转换为电信号实现生物物理化性能检测的仪器。通常情况下，生物传感器由以下两部分组成：一是识别部分，用以识别被检测对象，由可引起一定物理或化学变化的敏感元件构成，通常来自于生物本身，包括抗体、微生物、组织、细胞等；二是转换部分，用以将生物活性物质表达的信号转换为电信号，便于对生物材料进行分析，通常由物理化换能器，包括信号放大器、光敏管、敏场效应晶体管、元件等构成。

生物传感器在实践应用过程中，能够根据检测对象对生物敏感物质保存的敏感性，制备能够有效识别功能物质的敏感元件，进行待测物质识别，使其在经过生物活性物质处理后，发生物理变化或化学变化，并在信号转换器作用下转换为电信号，基于计算分析，达成检测目标。相对于波谱分析法、色谱分析法、放射免疫分析法等传统检测方法而言，生物传感器的操作更简便，可实现自动分析；准确度更高，且分析速度相对加快，能够在60秒内获得检测结果；投入成本低，专一性更强。因此，将生物传感器应用于农产品质量安全检测中，对提升检测质量与效率具有重要意义。

2 生物传感器在农产品质量安全检测中的应用

影响农产品质量安全的因素有很多，其中农畜药残留、生物毒素、微生物等是主要因素。对此，应加强生物传感器在农产品农畜药残留、农产品生物霉素、农产品致病微生物等方面检测，提升生物传感器应用质量与效率。

2.1 生物传感器应用于农畜药残留检测

就农畜药残留检测而言，利用生物传感器存在一定可行性与科学性。其中，肽在于适配体有机结合时，不会与约束金纳米粒子，溶液表现为红色。然而当适配体碰到马拉硫磷后，会对金纳米粒子发生反应，出现集聚现象，溶液表现为蓝色。因此，肽的主要作用在于“比色”，根据溶液颜色变化可有效判断农产品中是否残留马拉硫磷。该方法检出限是1.94pM，线性范围约为0.01～0.75nM。

2.2 生物传感器应用于生物霉素检测

生物霉素在农产品中的含量虽低，在其影响是巨大的，加强农产品生物霉素检测，实现生物霉素含量的科学控制已经成为农产品质量安全管理的重点。以黄曲霉毒素为例，其毒性是砒霜的六十八倍，其致癌能力是奶油黄的九百倍，无论是人还是家畜、家禽，在误差含有黄曲霉毒素农产品后，皆会出现健康问题。对人而言，表现为运动失调，容易患有肝癌、肾癌等疾病；对畜禽而言，表现为延缓生长，病害发病率提升。目前，我国政府对农产品黄曲霉毒素含量进行了严格规定，如，玉米中的黄曲霉毒素含量不应超过20μg/kg；花生中的黄曲霉毒素含量不应超过20μg/kg；大米中的黄曲霉毒素含量不应超过10μg/kg；豆制品中的黄曲霉毒素含量不应超过5μg/kg等。在对农产品黄曲霉毒素进行检测时，色谱法、酶联免疫法虽具有较好的应用效果，但对样品处理的要求较高，且检测成本相对较大，检测仪器的应用需由专业人员操作。而生物传感器的应用则有效改善了这些问题，实现质量安全检测质量、效率、效益、品质等的共同提升，应用性、推广性较强。例如，根据黄曲霉毒素特性，制备操作简便、稳定性高、选择性强的核酸适体，并采用一定方法将其固定到电极上，构成电流型核酸适体传感器用于实现对农产品黄曲霉毒素的检测。如将经由亚甲基蓝处理后的核酸适配体固定到，利用氧化石墨烯制备的电极上，进行黄曲霉毒素监测，当检测液中存在黄曲霉毒素时，黄曲霉毒素与适配体结合，亚甲基蓝靠近电极，导致电化学信号出现变化。该方法检出限为0.05ng/ml，检测范围在0.05～6.0ng/mL之间。

2.3 生物传感器应用于致病微生物检测

致病微生物是影响农产品质量安全的主要因素，包括细菌性致病微生物、病毒性致病微生物等。Ohk等学者（2010）研究发现，利用荧光适配体传感器能够根据荧光强度检测食物中李斯特菌含量，检出限为103cfu/mL。与此同时，以脲酶为催化剂，利用免疫磁珠分离技术，构建光学生物传感器，能够实现生菜中李斯特氏菌的有效检测。

3 结论

在知识经济时代下，农业现代化建设已经成为农业转型升级的客观需求与必然趋势。随着农业现代化进程的不断推进，农产品质量安全检测科学水平，将得到不断提升。通过分析生物传感器在农产品质量安全检测中的应用，发现生物传感器具有较强适应性，并在今后技术创新发展驱动下，将得到进一步优化，促进农产品质量安全检测工作的优化发展。