檢測大量大分子物質及食源原菌微生物顯微鏡
生物傳感器
在應用微生物學中，生物傳感器的應用是一個激動人心的領域
。其基本原理很簡單，然而實際操作起來卻相當復雜，涉及諸多儀
器。事實上，生物傳感器就是與信號識別物質結合的一個或一組生
物分子。當待測樣與生物傳感器接觸之后，兩者之間的相互作用可
產生能被儀器識別的信號。
目前已開發出多種生物傳感器，如酶類(已有許多酶被使用)、
抗體類(多克隆抗體和單克隆抗體)、核酸類、細胞類等。甚至整個
細胞也可以用來作為生物傳感器。待檢物包括毒素(金黃色葡萄球
菌腸毒素、河豚毒素、貝類毒素、肉毒桿菌毒素和其他種類的毒素
)、特殊的病原菌、碳水化合物(果糖、乳糖、半乳糖等)、殺蟲劑
、除草劑、ATP、抗生素(如青霉素)及其他一些物質。使用的識別
信號包括電化學信號(電位測定法、電壓變換、電導和阻抗、光尋
量電位等)、光學信號(紫外光、生物熒光和化學發光、熒光、激光
散射、光反射和折射、表面等離子體共振、偏振光)和其他多種傳
感器(如壓電晶體、熱敏電阻、聲波、石英晶體)。
以一種簡單的酶生物傳感器為例，它的目的是檢測葡萄糖。反
應中，葡萄糖(待測樣)在葡萄糖氧化酶(生物傳感器)的氧化作用下
生成終產物葡萄糖酸和過氧化氫。這個反應能夠被克拉克氧化電極
檢測到，該電極可以檢測由氧濃度變化引起的電流衰減。檢測范圍
是從1一30mmol/L，響應時間為1一1.5min，恢復時間為 30s。該傳
感器單元的有效期為幾個月。酶生物傳感器的優點是它們與被測物
的強烈結合能力、高度的選擇性和敏感性，以及迅速的響應。缺點
是價格昂貴，酶被固定刻傳感器上后活性的損失，以及由于鈍化作
用導致的活性損失。其他的一些常用酶包括半乳糖昔酶、葡萄糖淀
粉酶、乙酞膽堿酶、蔗糖酶和乳酸氧化酶。
近來，用于檢測大量大分子物質及食源性病原菌的“生物芯片
”和“微芯片”技術受到很大關注。由于微型化技術的發展，這類
系統可檢測多達5萬個樣點(例如DNA微陣列)，而每個樣點包括數百
萬特定DNA探針拷貝，同時固定在一個特制的顯微玻片上。熒光標
記待測物可以和樣點探針進行雜交并得到檢測。發表的一篇優秀文
章里描述了采用微陣列技術探測與特定生物過程(如在NaCI脅迫下
擬南芥的反應)相關基因的方法，以及采用微陣列技術詳細分析特
定生物途徑(如玉米中的一碳單元代謝)的方法。
