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第10章食品安全检测技术.ppt

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第10章食品安全检测技术.ppt

一、生物芯片分析步骤 二、生物芯片在微生物检测中的应用 ? ? ? ? 采用基因芯片技术建立的水中常见致病菌的检测与鉴定 方法 : 致病菌污染饮用水可导致多种疾病的暴发与流行,严重威 胁着人类的健康。 传统的细菌培养方法及生化鉴定,操作繁琐,且需要数天 才能得到结果。 常规 PCR 一次只能检出一种致病菌,对水中分离的未知菌, 或有多种细菌污染的样品则显得无从下手。 利用在细菌学分类上具有重要意义的 16SrRNA 基因作为检 测的靶分子,并在其间设计检测探针,建立一套水中致病 菌的基因芯片快速检测技术 (4h) 。 (可以定性和半定量地检出 致病菌。用这种芯片可以特异地检出水中副溶血弧菌、李斯特菌、耶 尔森菌、变形杆菌及铜绿假单胞菌等)。 基因芯片与传统方法相比其先进性 ① 基因芯片可以对水中致病菌实现高通量、 并行检测,一次实验即可得出全部结果 ; ②操作简便、快速,整个检测 4h 基本可以得 到结果,而传统的方法 ( 包括仪器分析 ) 一 般需要 4-7 天 ; ③特异性强、敏感性高,可以检测水中常见 的致病菌。 三、基因芯片检测致病菌的特点 ① 基因芯片可以实现对样品的高通量检测: (可以同时对成千上万个样品进行检测与分析) ②芯片技术可以对大量样品进行“并行”检测。 ③在基因芯片分析中可以 采用荧光对样品进行标记。 ④反应体积小,降低了试剂的消耗。 ⑤反应物在单位体积内浓度高,反应快,缩短检测 时间。 ⑥特异性较强基因芯片检测的特异性与传统的 PCR 结 合探针杂交检测的特异性一致。 ⑦基因芯片可以完全实现自动化及快速检测。 四、基因芯片技术检测致病微生物存在的问题 1. 基因序列信息缺乏 2. 基因及基因芯片技术专利的限制 3. 相关技术亟须改进与提高 4. 检测费用过高 基因芯片技术是一项多学科交叉、基础研究 与应用开发研究密切结合的技术,必须依靠各相 关学科科学家的鼎力合作才能取得突破。基因芯 片技术本身面临许多问题需要解决。 五、基因芯片技术的发展前景 ? 基因芯片技术一经出现就受到各领域的高度重视, 并迅速在生命科学领域、医药卫生领域,尤其是 食品安全领域得到快速发展。 ? 沙门菌、李斯特菌、大肠杆菌 O 157 等致病菌已成为 危害食品安全及消费者健康的主要病原菌。快速 而准确地检测这些致病菌是确保食品安全的首要 任务,而基因芯片技术则为快速检测这些致病菌 提供了广阔的应用前景 ? 目前,以生物芯片技术为核心的相关产业在全球 迅速崛起,国际上已有数百家公司在做相关研究 与开发。 基因芯片 从实验室走向工业化 渗滤式蛋白芯片的设计 P O T O M A C 检测实例 将应用物品先准备好。 在晶片盒視窗內滴加 3 滴試劑 A ,必要時用手輕晃晶片, 使膜表面完全浸濕。 待完全滲入後,室溫放置 1 分鐘,加待檢样品 100 μ l 。 待血清完全滲入後,再滴加 6 滴試劑 B 。 待試劑 C 完全滲入後,最後滴加 6 滴試劑 D 。 反應完畢後 0.5 小時內,將晶片放入晶片閱讀系統進行閱 讀分析。 大淵的 PBT-X2-02 型生物芯片識別儀器組成。 第五节 生物传感器检测技术 生物传感器的基本原理 化学物质 力 热 光 生物传感器是由固定 化的 具有分子识别功 能的生物材料 、 换能 器 和 信号处理放大装 置 组成的分析工具或 系统。 声 被 测 对 象 生物敏 感膜 (分子 识别感 受器) 物理、化学反应 换 能 器 电 信 号 ... ? 生物传感器的结构一般有两个主要组成部分 : ? 其一是生物分子识别元件 ( 感受器 ) ,是具有分子识别能力的生物活性 物质 ( 如组织切片、细胞、细胞器、细胞膜、酶、抗体、核酸、有机 物分子等 ); ? 其二是信号转换器 ( 换能器 ) ,主要有电化学电极 ( 如电位、电流的测 量 ) 、光学检测元件、热敏电阻、场效应晶体管等。当待测物与分子 识别元件特异性结合后,所产生的复合物 ( 或光、热等 ) 通过信号转换 器转变为可以输出的电信号、光信号等,从而达到分析检测的目 溶液( Solution ) 识别元件( RECOGNITION ) 换 能 器 ( T r a n s d u c e r ) 感 受 器 ( R e c e p t o r ) 测量信号 ( Measurable Signal ) 选择性膜( Thin selective membrane ) = 分析物( Analyte ) 生物传感器工作机理 生物传感器按生物分子识别元件敏感物质分类 一、生物传感器的分类 (1) 根据传感器输出信号的产生方式 可分为生物亲和 型传感器、代谢型生物传感器和催化型生物传感 器。 (2) 根据生物传感器中生物分子识别元件的敏感性物 质 可分为酶传感器、 微生物传感器、组织传感器、 基因传感器、免疫传感器等。 (3) 依据生物传感器的信号转换器 可分为电化学生物 传感器、半导体生物 传感器、测热型生物传感器、 测光型生物传感器、测声型生物传感器等。 生物传感器在食品污染物检测中的应用 1. 农药和抗生素残留分析检测 (1) 农药残留的生物传感器检测 目前,有机磷农药中的马拉松、甲基马拉松、速效磷、久效磷 和百治磷等,以及氨基甲醋类农药中的滴灭威、西维因、灭虫多和残 杀威等农药在食品中残留量的生物传感器检测都有相应的研究报道。 (2) 抗生素残留分析 2. 生物传感器在食品添加剂检测 3. 生物传感器在食品微生物污染检测 食品中常见沙门菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、李斯特菌、产 气英膜梭菌和蜡样芽抱杆菌等目前都可用光纤生物传感器、免疫生物 传感器和 DNA 生物传感器进行检测。 4. 生物传感器在食品生物毒素污染检测 细菌和真菌毒素的检测 三、生物传感器的发展趋势 1. 开发新材料 2. 采用新工艺 3. 研究多功能集成传感器 4. 研究智能型传感器 5. 研究仿生传感器 由于生物传感器具有方便、快捷、选择性高、 可用于复杂体系等突出的优越性,它在分析仪器 市场中所占的份额越来越大,并已开始大量取代 相同领域内的其他分析仪器。 第十章 食品安全检测技术 第一节 食品安全检测技术概论 食品安全检测技术主要包括如下几个方 面的内容 : ①光谱分析技术 ; ②电子传感器技术 ; ③生物传感技术 ; ④生物芯片检测技术 ; ⑤免疫学检测技术 ; ⑥聚合酶链检测技术 (PCR 技术 ) 。 一、色谱分析技术 色谱技术是几十年来分析化学中最富活力 的领域之一。作为一种物理化学分离、分 析方法,色谱技术最初仅仅是作为一种分 离手段。 到 20 世纪 50 年代,随着生物技术的迅猛 发展,人们才开始把这种分离手段与检测 系统连接起来,成为在环境、生化、药物、 精细化工产品及食品污染物分析等领域中 广泛应用的物质分离和分析的一种重要手 段。 色谱法有多种类型,可分为以下几种: (1) 按流动相的物态可分为 气相色谱法 ( 流动相为气体 ) 和 液 相色谱法 ( 流动相为液体 ) 。 (2) 按固定相的物态可分为 气固色谱法 ( 固定相为固体吸附 剂 ) 、 气液色谱法 ( 固定相为涂在固相载体上或毛细管壁上 的液体 ) 、 液固色谱法 和

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