食品生物技術(shù)與食品安全檢測

1、J民以食為天，食以安為先。民以食為天，食以安為先。J影響食品安全的因素：影響食品安全的因素：流行性疾病、病原微生物、病毒等所導(dǎo)致的動流行性疾病、病原微生物、病毒等所導(dǎo)致的動植物食品原料污染；植物食品原料污染；不法分子違規(guī)使用食品添加劑、甚至化工原料不法分子違規(guī)使用食品添加劑、甚至化工原料加工食品；加工食品；隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的食品和食品原料不隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的食品和食品原料不斷出現(xiàn)：如轉(zhuǎn)基因食品。斷出現(xiàn)：如轉(zhuǎn)基因食品。新形勢下對食品安全檢測的要求新形勢下對食品安全檢測的要求 發(fā)展快速檢測技術(shù)，提高檢測效率；發(fā)展快速檢測技術(shù)，提高檢測效率； 針對出現(xiàn)的新型食品和食品添加劑，開發(fā)新型針對

2、出現(xiàn)的新型食品和食品添加劑，開發(fā)新型檢測技術(shù)；檢測技術(shù)； 提高檢測靈敏度等。提高檢測靈敏度等。第二節(jié)第二節(jié) 食源性微生物的毒害與檢測食源性微生物的毒害與檢測 一、腸出血性大腸埃希菌：一、腸出血性大腸埃希菌：EHEC O157:H7 二、金黃色葡萄球菌及其腸毒素二、金黃色葡萄球菌及其腸毒素 三、肉毒梭菌和肉毒毒素三、肉毒梭菌和肉毒毒素 四、幽門螺桿菌四、幽門螺桿菌五、食源性微生物檢測方法五、食源性微生物檢測方法 （一）自動微生物檢測系統(tǒng)（AMS）工作原理： 以每種細(xì)菌的微量生化反應(yīng)為基礎(chǔ)， 檢測卡上含有多種生化反應(yīng)孔。將符合一定濁度要求的菌懸液經(jīng)充填機(jī)將菌懸液注入試卡內(nèi)，封口后放入讀數(shù)器/ 恒溫

3、培養(yǎng)箱，根據(jù)試卡各生化反應(yīng)孔中的生長變化情況， 由讀數(shù)器按光學(xué)掃描原理， 定時測定各生化介質(zhì)中指示劑的顯色( 或燭度反應(yīng)) ，然后把讀出信息輸入電腦儲存并進(jìn)行分析，再和預(yù)定的值進(jìn)行比較 ，判定反應(yīng)結(jié)果，最后的鑒定報告將在顯示器上自動顯示 , 并由打印機(jī)自動打印。（二）微生物快速檢測試劑盒（二）微生物快速檢測試劑盒 以VIT-沙門氏菌快速檢測試劑盒為例： （三）免疫學(xué)方法檢測（三）免疫學(xué)方法檢測 原理：抗原與相應(yīng)抗體之間可發(fā)生的特異性結(jié)合反應(yīng)。不同的微生物有其特異的抗原, 并能激發(fā)機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)的特異性抗體。在免疫檢測中, 可利用單克隆抗體檢測微生物的特異抗原, 也可利用微生物抗原檢測體內(nèi)產(chǎn)生的特

4、異抗體, 兩種方法均能判斷機(jī)體的感染狀況。（四）分子生物學(xué)方法（四）分子生物學(xué)方法 利用PCR技術(shù)擴(kuò)增待測菌的DNA片段，通過DNA檢測來檢測病原菌。 特別適合于人工無法培養(yǎng)的病原菌。第三節(jié)第三節(jié) 食品中的農(nóng)藥殘留及其檢測食品中的農(nóng)藥殘留及其檢測 一、食品中農(nóng)藥殘留狀況 六六六 滴滴涕 甲胺磷 有機(jī)氯類等二、食品中農(nóng)藥殘留檢測方法二、食品中農(nóng)藥殘留檢測方法 （一）樣品的前處理 固相萃取、固相微萃取、免疫親和色譜技術(shù) （二）幾種儀器分析方法 毛細(xì)管氣象色譜（CGC）、LC-MS、超臨界流體色譜（SFC）、毛細(xì)管電泳（CE）毛細(xì)管氣象色譜示意圖毛細(xì)管氣象色譜示意圖毛細(xì)管電泳示意圖毛細(xì)管電泳示意圖（

5、三）免疫學(xué)方法（三）免疫學(xué)方法 酶聯(lián)免疫分析法檢測基本步驟： 1.受檢標(biāo)本 (測定其中的抗體或抗原) 與固相載體表面的抗原或抗體起反應(yīng)，并與載體結(jié)合； 2.用洗滌的方法使固相載體上形成的抗原抗體復(fù)合物與液體中的其他物質(zhì)分開； 3.再加入酶標(biāo)記的抗原或抗體 , 也通過反應(yīng)而結(jié)合在固相載體上。 此時固相上的酶量與標(biāo)本中受檢物質(zhì)的量呈一定的比例。加入酶反應(yīng)的底物后 , 底物被酶催化成為有色產(chǎn)物 , 產(chǎn)物的量與標(biāo)本中受檢物質(zhì)的量直接相關(guān) , 故可根據(jù)呈色的深淺進(jìn)行定性或定量分析。 （四）免疫學(xué)方法與現(xiàn)代理化檢測手段結(jié)合的幾種新技術(shù)免疫傳感器免疫流注分析技術(shù)蛋白質(zhì)芯片農(nóng)藥殘留速測儀及卡片農(nóng)藥殘留速測儀及

6、卡片第四節(jié)第四節(jié) 轉(zhuǎn)基因食品安全性評價轉(zhuǎn)基因食品安全性評價一、轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題一、轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題（一）直接危害（一）直接危害（1）轉(zhuǎn)基因寄宿、受體或帶菌生物感染人類、動物）轉(zhuǎn)基因寄宿、受體或帶菌生物感染人類、動物及植物：破壞機(jī)體免疫系統(tǒng)，誘發(fā)機(jī)體嚴(yán)重、導(dǎo)致及植物：破壞機(jī)體免疫系統(tǒng)，誘發(fā)機(jī)體嚴(yán)重、導(dǎo)致生殖能力下降等。生殖能力下降等。（2）轉(zhuǎn)基因生物、組分或代謝物產(chǎn)生毒性或引起過）轉(zhuǎn)基因生物、組分或代謝物產(chǎn)生毒性或引起過敏反應(yīng)。敏反應(yīng)。（3）轉(zhuǎn)基因生物、組分或代謝物污染環(huán)境、食物及）轉(zhuǎn)基因生物、組分或代謝物污染環(huán)境、食物及水源。水源。 （二）間接危害（二）間接危害 （1）產(chǎn)生具有傳染

7、性或抗藥性的微生物）產(chǎn)生具有傳染性或抗藥性的微生物 （2）將有害的基因（如致癌基因）傳給）將有害的基因（如致癌基因）傳給人類人類 （3）轉(zhuǎn)基因植物中有關(guān)基因轉(zhuǎn)移到雜草）轉(zhuǎn)基因植物中有關(guān)基因轉(zhuǎn)移到雜草類相關(guān)植物中，產(chǎn)生類相關(guān)植物中，產(chǎn)生“超級雜草超級雜草”。二、轉(zhuǎn)基因食品的安全性評價二、轉(zhuǎn)基因食品的安全性評價 （一）安全性評價必要性（一）安全性評價必要性 （二）安全性評價原則（二）安全性評價原則 Substantial equivalence實(shí)質(zhì)等同性原則實(shí)質(zhì)等同性原則 即生物技術(shù)產(chǎn)生的食品及食品成分，如果與傳即生物技術(shù)產(chǎn)生的食品及食品成分，如果與傳統(tǒng)食品在表型性質(zhì)、分子特征、關(guān)鍵營養(yǎng)成分、統(tǒng)食

8、品在表型性質(zhì)、分子特征、關(guān)鍵營養(yǎng)成分、抗?fàn)I養(yǎng)因子、有毒物質(zhì)及過敏原實(shí)質(zhì)等內(nèi)容上抗?fàn)I養(yǎng)因子、有毒物質(zhì)及過敏原實(shí)質(zhì)等內(nèi)容上相等同，則可以認(rèn)為該食品是安全的。相等同，則可以認(rèn)為該食品是安全的。實(shí)質(zhì)等同性原則實(shí)質(zhì)等同性原則 強(qiáng)調(diào)了轉(zhuǎn)基因食品安全性的目的，不是要了解強(qiáng)調(diào)了轉(zhuǎn)基因食品安全性的目的，不是要了解該食品的該食品的絕對絕對安全性，而是評價它與非轉(zhuǎn)基因安全性，而是評價它與非轉(zhuǎn)基因的同類食品比較的的同類食品比較的相對相對安全性。安全性。 在評價時注重在評價時注重“個案分析個案分析”，即對轉(zhuǎn)基因食品，即對轉(zhuǎn)基因食品的安全性不一概而論、而是采用的安全性不一概而論、而是采用“實(shí)質(zhì)等同實(shí)質(zhì)等同”一對一地進(jìn)行個

9、案分析它們的安全性至少不低一對一地進(jìn)行個案分析它們的安全性至少不低于相應(yīng)的參照食品或不會增加來自食品的風(fēng)險。于相應(yīng)的參照食品或不會增加來自食品的風(fēng)險。 安全性評價的五項(xiàng)規(guī)則：安全性評價的五項(xiàng)規(guī)則： (1)如果兩者本質(zhì)是相同的，用傳統(tǒng)的安全性如果兩者本質(zhì)是相同的，用傳統(tǒng)的安全性評價程序?qū)D(zhuǎn)基因食品評價。評價程序?qū)D(zhuǎn)基因食品評價。 (2)如果在一定范圍內(nèi)有差別，用集中于對產(chǎn)如果在一定范圍內(nèi)有差別，用集中于對產(chǎn)生差別的因子進(jìn)行評價。生差別的因子進(jìn)行評價。(3)如果氨基酸序列與已知蛋白毒素的氨基酸如果氨基酸序列與已知蛋白毒素的氨基酸序列是同系物，則要進(jìn)行毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)。序列是同系物，則要進(jìn)行毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)。(

10、4)如有蛋白質(zhì)產(chǎn)生了抗?fàn)I養(yǎng)作用，或營養(yǎng)成如有蛋白質(zhì)產(chǎn)生了抗?fàn)I養(yǎng)作用，或營養(yǎng)成分發(fā)生改變，則要進(jìn)行營養(yǎng)學(xué)評價。分發(fā)生改變，則要進(jìn)行營養(yǎng)學(xué)評價。(5)如果兩者完全不同或沒有可比的傳統(tǒng)食品如果兩者完全不同或沒有可比的傳統(tǒng)食品 ，則要特別設(shè)計動物模型試驗(yàn)證明其無毒后，則要特別設(shè)計動物模型試驗(yàn)證明其無毒后，還須進(jìn)行人體營養(yǎng)學(xué)試驗(yàn)。還須進(jìn)行人體營養(yǎng)學(xué)試驗(yàn)。（三）安全性評價的主要內(nèi)容（三）安全性評價的主要內(nèi)容 1.過敏性 2.毒性反應(yīng) 3.水平基因轉(zhuǎn)移 4.與生物技術(shù)改良的有關(guān)食品變化產(chǎn)生的任何非預(yù)期影響第五節(jié)第五節(jié) 轉(zhuǎn)基因食品的檢測方法轉(zhuǎn)基因食品的檢測方法 一、除草劑活性的生物分析法一、除草劑活性的生物分

11、析法完整的種子或谷粒完整的種子或谷粒適宜條件下培育，同時加入除草劑。適宜條件下培育，同時加入除草劑。觀察是否發(fā)芽，并觀察是否發(fā)芽，并與對照相比對。與對照相比對。發(fā)芽者為抗除草發(fā)芽者為抗除草劑的種子或谷粒劑的種子或谷粒不發(fā)芽者為傳統(tǒng)種不發(fā)芽者為傳統(tǒng)種子或谷粒子或谷粒二、免疫學(xué)分析法二、免疫學(xué)分析法 （一）蛋白質(zhì)印跡法（Westen 雜交 ） （二）酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA） （三）試紙條法（Lateral flowstrip） （四）快速檢測試劑盒法Western bloting 示意圖示意圖酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（Enzyme-Linked Immunoabsorbent Assay, ELISA

12、 ） 概念：利用標(biāo)記技術(shù)將酶標(biāo)記到抗體（抗原）上，使概念：利用標(biāo)記技術(shù)將酶標(biāo)記到抗體（抗原）上，使待檢物中相應(yīng)的抗原（抗體）與酶標(biāo)記抗體（抗原）待檢物中相應(yīng)的抗原（抗體）與酶標(biāo)記抗體（抗原）發(fā)生特異性反應(yīng)。在遇到相應(yīng)的酶底物時，酶能高效、發(fā)生特異性反應(yīng)。在遇到相應(yīng)的酶底物時，酶能高效、專一催化、分解底物，生成有顏色的產(chǎn)物。根據(jù)顏色專一催化、分解底物，生成有顏色的產(chǎn)物。根據(jù)顏色的深、淺、可以判斷待檢物中有無特異的抗原（抗體）的深、淺、可以判斷待檢物中有無特異的抗原（抗體）以及量的大小。以及量的大小。 特點(diǎn)：該方法可對待檢樣品進(jìn)行定性和定量分析；同特點(diǎn)：該方法可對待檢樣品進(jìn)行定性和定量分析；同時具

13、有微量、特異、高效、經(jīng)濟(jì)、簡便等優(yōu)點(diǎn)，因此時具有微量、特異、高效、經(jīng)濟(jì)、簡便等優(yōu)點(diǎn)，因此是一種廣泛應(yīng)用于生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的微量測定技術(shù)。是一種廣泛應(yīng)用于生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的微量測定技術(shù)。三、三、DNA檢測法檢測法 （一）PCR技術(shù)待測原料待測原料DNA抽提抽提（CTAB法或法或Wizard法）法）PCR擴(kuò)增擴(kuò)增產(chǎn)物的測定產(chǎn)物的測定（直接測序法、（直接測序法、DNA探針法等）探針法等） 1. 定性PCR技術(shù) 通過PCR技術(shù)擴(kuò)增轉(zhuǎn)基因食品中特殊的DNA序列（啟動子CaMV35s、終止子NOV等），然后對擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行定性測定。 特點(diǎn)：具有高度的特異性和敏感度。但容易出現(xiàn)假陰性。 2. 定量PCR技術(shù) （1

14、）半定量PCR （2）定量競爭性PCR （3）實(shí)時熒光定量PCR （二）PCR-ELISA （三）巢式定性PCR （四）復(fù)合擴(kuò)增PCR （五）電化學(xué)發(fā)光PCR 近年來，轉(zhuǎn)基因食品的研發(fā)進(jìn)展十分迅速，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)品種日趨增多，轉(zhuǎn)基因食品在解決食品短缺、保障食物安全、促進(jìn)人類健康、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面無疑將產(chǎn)生越來越大的影響。雖然全球范圍內(nèi)對轉(zhuǎn)基因食品安全性的爭論仍持久不休，有些國際組織及國家對轉(zhuǎn)基因食品仍持觀望、懷疑乃至否定態(tài)度，但從發(fā)展的總體趨勢來看，越來越多的國家對轉(zhuǎn)基因食品的發(fā)展采取了積極扶持的態(tài)度，越來越多的消費(fèi)者已逐步接受轉(zhuǎn)基因食品。 因此，如何正確地對待轉(zhuǎn)基因食品不僅是一個科

15、學(xué)問題，而且也是一個社會問題。內(nèi)容 一、轉(zhuǎn)基因生物食品的基本特點(diǎn)一、轉(zhuǎn)基因生物食品的基本特點(diǎn) 二、生物技術(shù)食品安全性評價的基本內(nèi)容二、生物技術(shù)食品安全性評價的基本內(nèi)容 三、轉(zhuǎn)基因食品的檢測技術(shù)三、轉(zhuǎn)基因食品的檢測技術(shù) 四、生物技術(shù)食品安全管理及相關(guān)法規(guī)四、生物技術(shù)食品安全管理及相關(guān)法規(guī)轉(zhuǎn)基因食品研究和發(fā)展概述轉(zhuǎn)基因食品研究和發(fā)展概述 通過植物育種、食品加工和保存等方法，可以有效改變用于食品生產(chǎn)的生物遺傳和生理特性，培育的作物新品種在許多方面與其祖輩有了明顯的差別，從而可以為人類提供安全而富有營養(yǎng)的食品。通過對植物、動物、食用細(xì)菌和真菌的選育，或者通過引入具有特定性狀的目的基因，改變生物的性狀已

16、變得越來越容易。一、轉(zhuǎn)基因生物食品的概況一、轉(zhuǎn)基因生物食品的概況 轉(zhuǎn)基因食品是指用轉(zhuǎn)基因生物制造、生產(chǎn)的食品、食品原料及食品添加物等，簡稱GMF (genetically modified food)。 轉(zhuǎn)基因食品不僅為解決人類的食物短缺提供了有效的辦法，還可以增加食品的種類、改進(jìn)食品的營養(yǎng)成分、延長貨架期、增加作物的抗蟲害能力、耐嚴(yán)寒、抗高溫、耐鹽堿、抗倒伏、抗除草劑的能力等等，具有潛在的巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。轉(zhuǎn)基因食品的分類轉(zhuǎn)基因食品的分類根據(jù)基因來源分類：根據(jù)基因來源分類：植物源性轉(zhuǎn)基因食品 即利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)的植物性食品，主要有小麥、玉米、大豆、蔬菜、水稻、馬鈴薯、番茄及其加工制

17、品等。動物源性轉(zhuǎn)基因食品 主要產(chǎn)品有肉、蛋、乳、魚即其他水產(chǎn)品和蜂產(chǎn)品 。微生物源性轉(zhuǎn)基因食品 用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改造微生物，以生產(chǎn)食用酶及生物制劑，提高酶的產(chǎn)量和活力，產(chǎn)品主要有轉(zhuǎn)基因酵母、食品發(fā)酵用酶等。根據(jù)功能分類：根據(jù)功能分類：增產(chǎn)與抗逆型高營養(yǎng)型控熟型保健型新品種型轉(zhuǎn)基因食品的主要優(yōu)勢轉(zhuǎn)基因食品的主要優(yōu)勢 改進(jìn)水果和蔬菜的貨架期和感官質(zhì)量 提高食品營養(yǎng)價值 提高蛋白質(zhì)質(zhì)量 增加碳水化合物含量 提高動物性食品的數(shù)量和質(zhì)量 提高作物產(chǎn)量 研制可食疫苗及藥物 保護(hù)環(huán)境 治療人類疾病 生產(chǎn)工業(yè)原料 大規(guī)模應(yīng)用轉(zhuǎn)基因生物的歷史中，迄今還未出現(xiàn)因轉(zhuǎn)基因生物引起的危害事件。 目前還沒有充分的科學(xué)依據(jù)足以

18、證明轉(zhuǎn)基因食品安全性毫無問題。 人們對目前轉(zhuǎn)基因食品的擔(dān)憂基本上可以歸為以下三類：轉(zhuǎn)基因食品里加入的新基因在無意中對消費(fèi)者造成健康威脅；轉(zhuǎn)基因作物中的新基因給食物鏈其他環(huán)節(jié)造成無意的不良后果；人為強(qiáng)化轉(zhuǎn)基因作物的生存競爭性，對自然界生物多樣性的影響。二、生物技術(shù)食品安全性評價二、生物技術(shù)食品安全性評價的基本內(nèi)容的基本內(nèi)容 2.1 2.1 生物技術(shù)食品安全性問題的由來生物技術(shù)食品安全性問題的由來 2.2 2.2 轉(zhuǎn)基因食品的安全性轉(zhuǎn)基因食品的安全性 2.3 2.3 轉(zhuǎn)基因食品的安全評估轉(zhuǎn)基因食品的安全評估2.1 2.1 生物技術(shù)食品安全性問題的生物技術(shù)食品安全性問題的由來由來 1973年美國的G

19、ordon會議：建立成為專門的委員會來管理重組DNA的研究，并制定指導(dǎo)性法規(guī)。 1975年美國的Asilomar會議：首次正式提出轉(zhuǎn)基因生物安全性問題。 1990年第一屆聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)/世界衛(wèi)生組織(WHO)專家咨詢會議：在安全性評價方面邁出了第一步 1993年經(jīng)合組織召開轉(zhuǎn)基因食品安全會議，提出了現(xiàn)代生物技術(shù)食品安全性評價：概念與原則的報告，報告中的“實(shí)質(zhì)等同性原則”得到了世界各國的認(rèn)同。 2000年1月28日通過生物安全議定書2.2 2.2 轉(zhuǎn)基因食品的安全性轉(zhuǎn)基因食品的安全性 轉(zhuǎn)基因食品給人類帶來了巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益，然而轉(zhuǎn)基因技術(shù)與任何一項(xiàng)新技術(shù)一樣，在實(shí)際應(yīng)用中有利有弊，

20、其中以轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題尤為突出，目前。人們所關(guān)注的轉(zhuǎn)基因技術(shù)和轉(zhuǎn)基因食品安全問題主要涉及兩個方面： 一、轉(zhuǎn)基因生物的安全性； 二、轉(zhuǎn)基因食品對人類健康的安全性。轉(zhuǎn)基因生物的安全性轉(zhuǎn)基因生物的安全性 “安全性”一般指某一事件在一定的條件下所造成的危害程度和公眾對風(fēng)險的接受程度。正確評價轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品的安全性，首先應(yīng)權(quán)衡利弊，研究它們對人類和環(huán)境的利與害，如果有害，則應(yīng)清楚發(fā)生危害的可能性有多大，危害的程度是否在可接受水平之內(nèi)。轉(zhuǎn)基因食品的安全性轉(zhuǎn)基因食品的安全性 轉(zhuǎn)基因食品與相應(yīng)的傳統(tǒng)食品相比，至少存在兩個不同點(diǎn)。其一，轉(zhuǎn)基因食品中含有導(dǎo)入的外源基因；其二，由于轉(zhuǎn)基因技術(shù)是一種新的生物

21、工程技術(shù)，轉(zhuǎn)基因食品自身或其因轉(zhuǎn)基因技術(shù)的不完善，確實(shí)可能對人類健康造成威脅。 潛在毒性 潛在過敏性 抗生素抗性 食品營養(yǎng)成分的改變 其他潛在危害一、潛在毒性 轉(zhuǎn)基因食品中導(dǎo)入的外源基因本身或外源基因所表達(dá)的蛋白若具有毒性，則可引起人體急性或慢性中毒；導(dǎo)入的外源基因可能導(dǎo)致原有基因中的其他基因突變或促成一些有害基因的表達(dá)，可能會近期人體致癌、致畸等反應(yīng)。一些植物的天然毒素基因，如豆類中的蛋白抑制劑、木薯中的氰苷、香蕉中的胺類物質(zhì)會通過轉(zhuǎn)基因表達(dá)而使其毒素水平增加，從而對消費(fèi)者造成危害。 現(xiàn)在，很多人認(rèn)為轉(zhuǎn)入Bt基因的作物也有毒性。但已有實(shí)驗(yàn)證明， Bt毒蛋白對人畜是安全的，并且一種轉(zhuǎn)Bt基因馬

22、鈴薯與其對應(yīng)的非轉(zhuǎn)基因品種間具有實(shí)質(zhì)等同性。二、 潛在過敏性 轉(zhuǎn)基因技術(shù)會不可逆的增加天然植物毒素。在轉(zhuǎn)基因操作中可能將供體過敏原的特性轉(zhuǎn)移到受體動植物體內(nèi)。另外，許多轉(zhuǎn)基因植物以微生物未基因供體，這些供體是否具有過敏性尚不清楚；而且轉(zhuǎn)基因食品中含有的一些過敏原（如花生、小麥、雞蛋、牛奶、豆類等所含的蛋白質(zhì)），均會激發(fā)一些易感消費(fèi)者出現(xiàn)過敏反應(yīng)。三、抗生素抗性 轉(zhuǎn)基因技術(shù)中常用抗生素抗性基因作為標(biāo)記基因，致使抗生素抗藥性引入到常見的作物中，可能會對環(huán)境和食用了這種作物產(chǎn)品的動物和人產(chǎn)生意想不到的作用。四、食品營養(yǎng)成分的改變 外源基因可能以難以預(yù)料的方式改變食物的營養(yǎng)價值和不同營養(yǎng)素的含量，因此

23、可能引起抗?fàn)I養(yǎng)因子的改變，這將會導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因食品與傳統(tǒng)食品的相應(yīng)部分有所區(qū)別，使?fàn)I養(yǎng)結(jié)構(gòu)失衡，造成體內(nèi)營養(yǎng)素平衡紊亂。五、其他潛在危害 轉(zhuǎn)基因食品的外源基因通過食物鏈其他環(huán)節(jié)可能會造成不良后果。此外，由于微生物之間可能通過傳導(dǎo)、轉(zhuǎn)化、接合進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)基因作物及轉(zhuǎn)基因食品中的“有害”基因是否會逃逸到人或動物體內(nèi)、環(huán)境中。增加抗藥性，仍有待深入研究。 安全性評價的目的安全性評價的目的提供科學(xué)決策的依據(jù)保障人類健康和環(huán)境安全回答公眾疑問促進(jìn)國際貿(mào)易，維護(hù)國家權(quán)益促進(jìn)生物技術(shù)可持續(xù)發(fā)展2.32.3轉(zhuǎn)基因食品的安全評估轉(zhuǎn)基因食品的安全評估 安全分析的內(nèi)容：安全分析的內(nèi)容：基因供體：來源、分類、學(xué)名、與

24、其他物種的關(guān)系；作為食品食用的歷史，有無有毒史、過敏性、傳染性（微生物）、是否存在抗?fàn)I養(yǎng)因子和生理活性物質(zhì)，該供體的關(guān)鍵營養(yǎng)成分等?；蛐揎椉安迦隓NA：介導(dǎo)物或基因構(gòu)成；DNA成分描述，包括來源、轉(zhuǎn)移方法；助催化劑活性。受體：與供體相比的表型特征；引入基因表現(xiàn)水平和穩(wěn)定性；新基因拷貝量；引入基因移動的可能性；引入基因的功能；插入片段的特征。轉(zhuǎn)基因食品安全性評價原則轉(zhuǎn)基因食品安全性評價原則 實(shí)質(zhì)等同原則 FAO/WHO專家聯(lián)合評議會原則 IFBC的原則 UNEP技術(shù)準(zhǔn)則 國際生命科學(xué)會的等同與相似原則 國際食品法典委員會評估標(biāo)準(zhǔn)實(shí)質(zhì)等同性實(shí)質(zhì)等同性 1993年經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）發(fā)表

25、了現(xiàn)代生物技術(shù)生產(chǎn)的食品安全性評價概念與原則（Safety Evaluation of Foods Derived by Modern Biotechnology-Concepts and Principles）的報告，提出“實(shí)質(zhì)等同”是評價食品安全最有效的途徑。 概念：如果某種新食品或食品成分與已經(jīng)存在的某一食品或成分在實(shí)質(zhì)上相同，那么在安全性方面，前者可以與后者等同處理（即新食品與傳統(tǒng)食品同樣安全）。 根據(jù)實(shí)質(zhì)等同性概念可將基因工程食品歸為以下三類： 與現(xiàn)有食品及食品成分具有完全實(shí)質(zhì)等同性 與現(xiàn)有食品及成分具有實(shí)質(zhì)等同性，但存在某些特定差異 與現(xiàn)有食品及成分無實(shí)質(zhì)等同性的食品等同性原則在轉(zhuǎn)

26、基因食品安全性等同性原則在轉(zhuǎn)基因食品安全性評價中的應(yīng)用評價中的應(yīng)用 轉(zhuǎn)基因作物 非轉(zhuǎn)基因作物 對分子特性、基因型、表型和成分進(jìn)行分析 比較轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因作物之間的異同 （等同性分析） 插入的基因 表達(dá)的基因 代謝產(chǎn)物 全食品 表達(dá)的基因 降解分析 毒性分析 毒性分析 毒性分析 致敏性分析 2.3 2.3 轉(zhuǎn)基因食品安全性評價的轉(zhuǎn)基因食品安全性評價的幾個主要問題幾個主要問題農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品的食用安全性問題概括起來主要有以下幾點(diǎn)： 過敏原 毒性物質(zhì) 抗生素抗性標(biāo)記基因 重組微生物的基因轉(zhuǎn)移和致病性分析 轉(zhuǎn)基因動物食品 功能性食品及食品添加劑2.3.1 2.3.1 過敏原過敏原 食物過敏是免

27、疫系統(tǒng)對外來物質(zhì)（過敏原）的過分反應(yīng)，是免疫系統(tǒng)與周圍環(huán)境不協(xié)調(diào)的結(jié)果。 通常，食物過敏原具有如下共同的特點(diǎn)：過敏原為具有酸性等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)或糖蛋白，相對分子量在10000-80000；通常能耐受食品加工、加熱和烹調(diào)操作；可以抵抗腸道消化酶的作用。 一般在下列情況下轉(zhuǎn)基因食品可能產(chǎn)生過敏性： 所轉(zhuǎn)基因編碼已知的過敏蛋白；（如表達(dá)巴西堅果2S清蛋白的大豆有過敏性，這是迄今已知轉(zhuǎn)基因植物未被批準(zhǔn)商業(yè)化的唯一例子） 基因含過敏蛋白 轉(zhuǎn)入蛋白與已知過敏原的氨基酸序列在免疫學(xué)上有明顯的同源性 轉(zhuǎn)入蛋白屬某類蛋白的成員，而這類蛋白家族的某些成員是過敏原。2.3.2 2.3.2 毒性物質(zhì)毒性物質(zhì) 許多食品生

28、物本身就能產(chǎn)生大量的毒性物質(zhì)和抗?fàn)I養(yǎng)因子，如蛋白酶抑制劑、溶血劑等以抵抗病原菌和害蟲的入侵。 評價的原則應(yīng)該是：轉(zhuǎn)基因食品不應(yīng)含比其他同種可食物更高的毒素含量。目前可考慮使用的毒性物質(zhì)的檢測方法包括mRNA分析、基因毒性和細(xì)胞毒性分析?？刹捎脛游镲曃乖囼?yàn)或其他毒性測試。2.3.32.3.3抗生素抗性標(biāo)記基因抗生素抗性標(biāo)記基因 對轉(zhuǎn)基因食品來說，抗生素標(biāo)記基因是否會在腸道水平轉(zhuǎn)移到微生物，從而影響抗生素的治療效果，是考慮其安全性的一個極為重要的方面。在評價其安全性時應(yīng)考慮下列因素：1表達(dá)產(chǎn)物（大多數(shù)是酶）的功效和特異性2表達(dá)蛋白的消化能力3表達(dá)蛋白的表達(dá)量4胃腸道任何必需協(xié)作因子的可利用性5人類

29、或動物的抗生素試驗(yàn)2.3.42.3.4重組微生物的基因轉(zhuǎn)移重組微生物的基因轉(zhuǎn)移和致病性分析和致病性分析 如果轉(zhuǎn)入基因能夠加強(qiáng)受體微生物的生，則必須對該基因進(jìn)行安全性評價，此外還應(yīng)考慮重組微生物的致病性。用作食品或食品加工過程中所用的微生物必須是已知的或經(jīng)過嚴(yán)格動物試驗(yàn)，證明其實(shí)無致病性的。同時還應(yīng)該考慮這些重組微生物的生物學(xué)特性，如在腸道中得存活、生長和定殖，通過轉(zhuǎn)化、傳導(dǎo)或接合等交換質(zhì)粒的能力。2.3.52.3.5 轉(zhuǎn)基因動物食品轉(zhuǎn)基因動物食品 哺乳動物本身的生長、發(fā)育和繁殖是安性評價的重要內(nèi)容，因?yàn)橐氲倪z傳物質(zhì)產(chǎn)生的不良后果一般都會反映在生長發(fā)育和繁殖上。一般來說，來自健康動物和禽類新品

30、種的食品同它們的原品種一樣安全。但是，對轉(zhuǎn)基因動物在飼養(yǎng)過程中所采用的藥物、飼料添加劑等地安全應(yīng)作認(rèn)真評價。2.3.62.3.6功能性食品及食品添加功能性食品及食品添加劑劑 用轉(zhuǎn)基因生物來生產(chǎn)功能性食品或食品添加劑具有廣闊的應(yīng)用前景。有些食品除某些差異外，與現(xiàn)有食品具有實(shí)質(zhì)等同性。一些與傳統(tǒng)食品完全等同，而一些則與傳統(tǒng)食品完全不同。三、轉(zhuǎn)基因食品的檢測技術(shù)三、轉(zhuǎn)基因食品的檢測技術(shù) 轉(zhuǎn)基因食品檢測工作中所涉及的檢測目標(biāo)包括三種類型：DNA、RNA和蛋白質(zhì)。對于蛋白質(zhì)的檢測主要用血清學(xué)方法，對于DNA和RNA的檢測主要采用PCR及核酸雜交的方法。血清學(xué)檢測方法血清學(xué)檢測方法 基本原理是利用抗原抗體

31、的特異反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。血清學(xué)反應(yīng)具有高度的專一性。在檢測中，是利用制備的抗體檢測相應(yīng)的抗原。 在實(shí)際工作中應(yīng)用最多的有酶聯(lián)免疫法(ELISA)，此法則通過酶反應(yīng)將抗原抗體反應(yīng)信號放大，從而提高了檢測靈敏度而且還能通過產(chǎn)生有顏色的底物用儀器或肉眼識別；另一種叫做試紙條法，此法主要將特異的抗體交聯(lián)到試紙條上和有顏色的物質(zhì)上，當(dāng)紙上抗體和特異抗原結(jié)合后，再和帶有顏色的特異抗體進(jìn)行反應(yīng)時，就有顏色反應(yīng)，并且固在試紙條上，如果沒有抗原，則沒有顏色。四、生物技術(shù)食品安全管理及四、生物技術(shù)食品安全管理及相關(guān)法規(guī)相關(guān)法規(guī) 4.1 4.1 生物技術(shù)食品安全管理的內(nèi)容生物技術(shù)食品安全管理的內(nèi)容 4.2 4.2 國外

32、生物技術(shù)食品安全管理及相關(guān)國外生物技術(shù)食品安全管理及相關(guān)法規(guī)法規(guī)4.1 4.1 生物技術(shù)食品安全管理的生物技術(shù)食品安全管理的內(nèi)容內(nèi)容生物技術(shù)安全管理的法規(guī)體系建設(shè)主要包括： 建立健全生物安全管理體制的法規(guī)體系，明確規(guī)定將生物技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究、中間試驗(yàn)、環(huán)境釋放、商品化生產(chǎn)、銷售、使用等方面的管理體制納入法制軌道。 建立健全生物技術(shù)的安全性評價、檢測、監(jiān)測的技術(shù)體系，制定能夠準(zhǔn)確評價的科學(xué)技術(shù)手段。 建立、完善和促進(jìn)生物技術(shù)健康發(fā)展的政策體系和管理機(jī)制，保證在確保國家安全的同時，大力發(fā)展生物技術(shù)，進(jìn)一步發(fā)揮生物技術(shù)創(chuàng)新在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改善人類生活水平和保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面的積極作用。 建立生物技術(shù)產(chǎn)

33、品進(jìn)出口管理機(jī)制，管理國內(nèi)外基因工程產(chǎn)品的越境轉(zhuǎn)移，有效地防止國外生物技術(shù)產(chǎn)品越境轉(zhuǎn)移給國內(nèi)人體健康和生態(tài)環(huán)境帶來的危害。 提高生物技術(shù)產(chǎn)品的國家管理能力，建立生物安全管理機(jī)制和機(jī)構(gòu)設(shè)置，加強(qiáng)生物安全的監(jiān)測設(shè)施建設(shè)，構(gòu)建生物安全管理信息系統(tǒng)，增強(qiáng)生物安全的監(jiān)督實(shí)力，培訓(xùn)生物安全科學(xué)技術(shù)的人力資源。4.2 4.2 國外生物技術(shù)食品安全管國外生物技術(shù)食品安全管理及相關(guān)法規(guī)理及相關(guān)法規(guī)美國轉(zhuǎn)基因食品的管理：由美國農(nóng)業(yè)部（USDA）、環(huán)境保護(hù)局（EPA）、食品與藥品管理局（FDA）等幾個部門協(xié)調(diào)管理。各部門的管理范圍由GMO產(chǎn)品最終用途而定。 表1 部門的管轄范圍及相應(yīng)的法規(guī)部門管理范圍法規(guī)農(nóng)業(yè)部植物

34、有害生物、植物、牲畜聯(lián)邦植物有害生物法GMO及其產(chǎn)品的申請內(nèi)容與過程的簡化GMO及其產(chǎn)品：受控生物體的報告程序及解除控制的申請環(huán)保局微生物、植物農(nóng)藥，農(nóng)藥的新用途，新微生物聯(lián)邦食品、藥品與化妝品法聯(lián)邦殺蟲劑、殺真菌劑、殺嚙齒動物藥物法毒物控制法微生物殺蟲劑：試驗(yàn)許可與報告食品與藥品管理局食品、飼料、食品添加劑、獸藥、醫(yī)藥及醫(yī)療設(shè)備聯(lián)邦食品、藥品與化妝品法政策聲明：從新植物品種而來的食品新性狀或生物體管理部門管理的范圍抗除草劑的糧食作物農(nóng)業(yè)部環(huán)保局食品與藥品管理局種植安全相應(yīng)除草劑的新用途食用安全糧食作物含油量的改變農(nóng)業(yè)部食品與藥品管理局種植安全食用安全降解污染物的改性土壤微生物環(huán)保局對環(huán)境是否

35、安全表2 舉例說明GMO及其產(chǎn)品的管理部門n FDA是管理絕大多數(shù)食品的法定權(quán)力機(jī)構(gòu)。USDA負(fù)責(zé)肉、禽、蛋類產(chǎn)品對消費(fèi)者的安全與健康影響的管理，EPA管理食品植物殺蟲劑的使用和安全。一個產(chǎn)品可能涉及多個部門的管理。 1992年，食品與藥品管理局發(fā)布了對利用遺傳修飾食品的安全和管理政策，解釋了利用生物技術(shù)獲得的植物新品種所生產(chǎn)的食品是如何依法管理的。 1998年，食品與藥品管理局所屬的食品安全與應(yīng)用營養(yǎng)中心發(fā)布了轉(zhuǎn)基因植物應(yīng)用抗生素標(biāo)記基因的工業(yè)指南，指出對抗生素抗性基因的安全評估首先是其編碼酶或蛋白質(zhì)的安全性，即是否有潛在毒性或致敏性，以及因存在于食品中是否影響到相應(yīng)抗生素的使用療效。4.2

36、.2 4.2.2 國內(nèi)生物技術(shù)食品安全國內(nèi)生物技術(shù)食品安全管理及相關(guān)法規(guī)管理及相關(guān)法規(guī) 1990年頒布的新資源食品衛(wèi)生管理辦法中將轉(zhuǎn)基因食品也歸入新資源食品的管理范疇。 我國對基因工程管理的部分內(nèi)容也適用于對生物技術(shù)食品的管理。1993年頒布的基因工程安全管理辦法、 1996年農(nóng)業(yè)部頒布的農(nóng)業(yè)生物基因工程安全管理實(shí)施辦法。 我國從2002年3月20日起實(shí)施農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)識管理辦法。凡是列入標(biāo)識管理目錄并銷售的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物制品應(yīng)當(dāng)標(biāo)識。第一批實(shí)施標(biāo)識管理的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物包括：大豆；玉米；油菜；棉花等作物。 第六節(jié) 生物傳感器與食品安全檢測1 生物傳感器的基本概念 生物傳感器通常是指由一種生物

37、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)化轉(zhuǎn)化器器緊密結(jié)合緊密結(jié)合,對特定種類化學(xué)物質(zhì)或生物活性物質(zhì)對特定種類化學(xué)物質(zhì)或生物活性物質(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)的檢它是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進(jìn)的檢測與監(jiān)控方法測與監(jiān)控方法,也是對食品質(zhì)量在分子水平上進(jìn)行也是對食品質(zhì)量在分子水平上進(jìn)行快速和微量分析的方法?？焖俸臀⒘糠治龅姆椒āＩ飩鞲衅鞴ぷ髟泶郎y物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)入固定生物膜敏感層，經(jīng)分子識別而發(fā)生生物學(xué)作用，產(chǎn)生的信息如光、熱、音等被相應(yīng)的信號轉(zhuǎn)換器變?yōu)榭啥亢吞幚淼碾娦盘枺俳?jīng)二次儀表放大并輸出，以電極測

38、定其電流值或電壓值，從而換算出被測物質(zhì)的量或濃度。 6.1 將化學(xué)變化轉(zhuǎn)變成電信號 如酶傳感器,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)換為電信號的裝置和固定化酶耦合,即組成酶傳感器,常用轉(zhuǎn)換裝置有氧電極、過氧化氫。 6.2 將熱變化轉(zhuǎn)換成電信號 固定化的生物材料與相應(yīng)的被測物作用時常伴有熱的變化。例如大多數(shù)酶反應(yīng)的熱焓變化量在25-100kJ/mol的范圍.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)換為阻值的變化,后者通過有放大器的電橋輸入到記錄儀中。 6. 將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?例如，過氧化氫酶,能催化過氧化氫/魯米諾體系發(fā)光,因此如設(shè)法

39、將過氧化氫酶膜附著在光纖或光敏二極管的前端,再和光電流測定裝置相連,即可測定過氧化氫含量. 還有很多細(xì)菌能與特定底物發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生熒光.也可以用這種方法測定底物濃度. 上述三類傳感器原理的共同點(diǎn)： 都是將分子識別元件中的生物敏感物質(zhì)與待測物發(fā)生化學(xué)反應(yīng),將反應(yīng)后所產(chǎn)生的化學(xué)或物理變化再通過信號轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栠M(jìn)行測量,這種方式統(tǒng)稱為間接測量方式. 6.4 直接產(chǎn)生電信號方式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(或通過電子遞體的作用)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。生物傳感器發(fā)展歷程 開端于 20 世紀(jì) 60 年代。 1962 年克拉克等人報道了用葡萄糖氧

40、化酶與氧電極組合檢測葡萄糖的結(jié)果 ,可認(rèn)為是最早提出了生物傳感器(酶傳感器)的原理。 1967年Updike等人實(shí)現(xiàn)了酶的固定化技術(shù) ,研制成功酶電極 ,這被認(rèn)為是世界上第一個生物傳感器。 20世紀(jì)70年代中期后,生物傳感器技術(shù)的成功主要集中在對生物活性物質(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研究 ,并獲得了較快的進(jìn)展 。 1977年,鈐木周一等發(fā)表了關(guān)于對生化需氧量(BOD)進(jìn)行快速測定的微生物傳感器的報告 , 正式提出了對生物傳感器的命名。 生物傳感器分類 4.1 根據(jù)傳感器輸出信號的產(chǎn)生方式輸出信號的產(chǎn)生方式,可分為生物親合型生物傳感器、代謝型或催化型生物傳感器

41、;* 4.2 根據(jù)生物傳感器的信號轉(zhuǎn)換器信號轉(zhuǎn)換器可分為電化學(xué)生物傳感器、半導(dǎo)體生物傳感器、測熱型生物傳感器、測光型生物傳感器、測聲型生物傳感器等 4.3 根據(jù)生物傳感器中生物分子識別元件上的敏感生物分子識別元件上的敏感材料材料可分為酶傳感器、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)胞器傳感器。 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: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、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pH電極或碘離子電極作為轉(zhuǎn)換器的電位型葡萄糖電極，有用氧電極或過氧化氫電極作為轉(zhuǎn)換器的電流型葡萄

42、糖電極等實(shí)際上還可再細(xì)分。 生物親合型傳感器生物親合型傳感器 被測物質(zhì)與分子識別元件上的敏感物被測物質(zhì)與分子識別元件上的敏感物質(zhì)具有質(zhì)具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，相結(jié)合，同時引起敏感材料的分子結(jié)構(gòu)和同時引起敏感材料的分子結(jié)構(gòu)和/或固定介質(zhì)或固定介質(zhì)發(fā)生變化。例如：電荷、溫度、光學(xué)性質(zhì)等的發(fā)生變化。例如：電荷、溫度、光學(xué)性質(zhì)等的變化。反應(yīng)式可表示為：變化。反應(yīng)式可表示為： S（底物）（底物）+ R（受體）（受體） = SR 代謝型傳感器代謝型傳感器 底物（被測物）與分子識別元件上的敏底物（被測物）與分子識別元件上的敏感物質(zhì)相感物質(zhì)相作用并生成產(chǎn)物作用并生成

43、產(chǎn)物，信號轉(zhuǎn)換器將，信號轉(zhuǎn)換器將底物底物的消耗或產(chǎn)物的增加轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲂盘柕南幕虍a(chǎn)物的增加轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲂盘枺@類傳，這類傳感器稱為代謝型傳感器，其反應(yīng)形式可表示為感器稱為代謝型傳感器，其反應(yīng)形式可表示為 S（底物）（底物）R（受體）（受體）= SR P（生成物）（生成物） 生物傳感器優(yōu)點(diǎn)： 由于具有較高的選擇性，因此不需對被測組分進(jìn)行分離，即不用對樣品進(jìn)行預(yù)處理。 結(jié)構(gòu)簡單，體積小，使用方便，特別是便攜式的生物傳感器，非常有利干食品質(zhì)量的市場快速評價； 可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的在線檢測，使食品加工過程的質(zhì)量控制變得簡便； 響應(yīng)速度快，樣品用量少；與其他大型分析儀器相比，生物傳感器的制作成本低，且可反復(fù)使用

44、。6 生物傳感器組成部分 一 是生物分子識別元件(感受器),是具有分子識別能力的生物活性物質(zhì)(如組織切片、細(xì)胞、細(xì)胞器、細(xì)胞膜、酶、抗體、核酸、有機(jī)物分子等); 二 是信號轉(zhuǎn)換器(換能器),主要有電化學(xué)電極(如電位、電流的測量)、光學(xué)檢測元件、熱敏電阻、場效應(yīng)晶體管、壓電石英晶體及表面等離子共振器件等，當(dāng)待測物與分子識別元件特異性結(jié)合后,所產(chǎn)生的復(fù)合物(或光、熱等)通過信號轉(zhuǎn)換器變?yōu)榭梢暂敵龅碾娦盘枴⒐庑盘柕?從而達(dá)到分析檢測的目的。（一）生物識別元件 它是酶、抗原(體)、細(xì)胞器、組織切片和微生物細(xì)胞等生物分子經(jīng)固定化后形成的一種膜結(jié)構(gòu)，對被測定的物質(zhì)有選擇性的分子識別能力.（二）換能器 它能

45、將識別元件上進(jìn)行的生化反應(yīng)中消耗或生成的化學(xué)物質(zhì)，或產(chǎn)生的光或熱等轉(zhuǎn)換為電信號，在一定條件下，產(chǎn)生的電信號強(qiáng)度和反應(yīng)中物質(zhì)的變化量或光、熱等的強(qiáng)度呈現(xiàn)一定的比例關(guān)系。 換能器(信號轉(zhuǎn)換器)將分子識別元件進(jìn)行識別時所產(chǎn)生的化學(xué)的或物理的變化轉(zhuǎn)換成可用信號 生物傳感器的信號轉(zhuǎn)換器已有許多種，其中到目前為止用得最多的且比較成熟的是電化學(xué)電極，用它組成的生物傳感器稱為電化學(xué)生物傳感器（三）信號處理放大裝置 主要負(fù)責(zé)信號的分析處理和放大輸出。 它能將換能器產(chǎn)生的電信號進(jìn)行處理、放大和輸出。手掌型葡萄糖手掌型葡萄糖(glucose)(glucose)分析儀分析儀 6.2 傳感器類型(1) 酶傳感器(Enz

46、ymeSensor) 酶的活力單位（酶單位）標(biāo)準(zhǔn)酶單位標(biāo)準(zhǔn)酶單位 國際生物化學(xué)協(xié)會酶委員會規(guī)定了酶單位的標(biāo)準(zhǔn)形式為：一個酶單位（一個酶單位（U）是在特）是在特定的條件下定的條件下lmin內(nèi)催化形成內(nèi)催化形成1mol產(chǎn)物的酶產(chǎn)物的酶量（或轉(zhuǎn)化量（或轉(zhuǎn)化1mo1底物的酶量）底物的酶量） 特定條件一般是指選定的條件，如溫度為25，30，37，最適pH,底物為飽和溶液 酶傳感器 它將活性物質(zhì)酶覆蓋在電極表面,酶與被測的有機(jī)物或無機(jī)物反應(yīng),形成一種能被電極響應(yīng)的物質(zhì)。 1967年Updick和Hicks將固定化的葡萄糖氧化酶膜結(jié)合在氧電極上,做成了第一支葡萄糖電極；此后,這類酶傳感器通常是通過檢測產(chǎn)物H

47、2O2的濃度變化或氧的消耗量來檢測底物。葡萄糖電極缺點(diǎn): (1)溶解氧的變化可能引起電極響應(yīng)的波動; (2)由于氧的溶解度有限,當(dāng)溶解氧貧乏時,響應(yīng)電流明顯下降而影響檢測限; (3)傳感器響應(yīng)性能受溶液pH值和溫度影響較大 依據(jù)信號轉(zhuǎn)換器的類型,酶傳感器大致可分為酶電極(主要包括離子選擇電極、氣敏電極、氧化還原電極等電化學(xué)電極)、酶場效應(yīng)晶體管傳感器(FET-酶)和酶熱敏電阻傳感器等 (2) 組織傳感器(TissueSensor) 組織傳感器是以動植物組織薄片中的生物催化層與基礎(chǔ)敏感膜電極結(jié)合而成,該催化層以酶為基礎(chǔ),基本原理與酶傳感器相同. 與酶傳感器比較，組織傳感器具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1.酶活

48、性較離析酶高. 2.酶的穩(wěn)定性增大. 3.材料易于獲得.肝組織電極肝組織電極 動物肝組織中含有豐富的H2O2酶，可與氧電極組成測定H2O2及其它過氧化物的組織電極1981年Mascini等研究了數(shù)種哺乳動物和其它動物（鳥、魚、龜）的肝組織電極，翌年，報道了基于牛肝組織的H2O2電極 若向溶液中通以氮?dú)?，以降低氧的溶解度，減少空氣平衡溶液中氧的殘余電流（約10A）至十分之幾微安，檢測下限可降低至1X10-5molL，相關(guān)系數(shù) R=0.997(n9) 植物組織膜電極結(jié)構(gòu)圖解 b一果皮, c-中果皮,d-內(nèi)果皮1-中果皮組織薄片2-固定化骨架3-透氣健, 4-墊圈5-內(nèi)電解質(zhì)6-復(fù)合PH電極7-塑料電極體二氧化碳?xì)饷綦姌O二氧化碳?xì)饷綦姌O結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) (3) 微生物傳感器 微生物傳感器分為兩類： 一類是利用微生物在同化底物時消耗氧的呼吸作用； 另一類是利用不同的微生物含有不同的酶。 裝置：由適合的微生物電極與氧電極組成。 原理：利用微生物的同化作用耗氧,通過測量氧電極電流的變化量來測量氧氣的減少量,從而達(dá)到測量底物濃度的目的. 例如,熒光假單胞菌,能同化葡萄糖；蕓苔絲孢酵母可同化乙醇,因此可分別用來制備葡萄糖和乙醇傳感器，這兩種細(xì)菌在同化底物