食品有許多種類,從食品的生命狀態而言,有天然食品與人造食品的區別。就天然食品來說,有些可以直接培養出新的生命,比如雞蛋、小麥、水稻種子等。多數天然食品雖不能培養出新的生命,但含有一定的生物組織、活性細胞,例如大米、肉食、牛奶、水果、蔬菜等。這些天然食品可以產生不同程度的生物光子輻射。相關的測量和分析可以獲得有關食品質量的信息,比如新鮮度。人造食品是以生物物質為材料加工出來的食品,例如酸奶、食油、面包等。這些食品的生命物質含量已經大大降低,嚴格意義上的生物光子輻射信號相當低,用生物光子檢測技術進行測量和分析一般比較困難。不過,如果被測量的食品可以萃取出液體,則可以用電化學發光技術進行檢測[28]。比如對蔬菜的農藥殘留進行測量時,可將蔬菜在水中浸泡一段時間,待殘留的農藥入水后,用電化學發光技術測量含有農藥的水,用這種方法可以獲得相關的信息。當然這樣的測量和分析需要根據實際的農藥種類建立數據庫,對于單純的無機物和有機物殘留,比如有機磷等農藥殘留,氟乙酰胺等鼠藥、獸藥殘留,罌粟堿、巴比妥、亞硝酸鹽、甲醛、苯甲酸、二氧化硫等,需要在實驗室進行一系列測量,并建立一級或二級數據庫,然后逐步轉入實用性測量和分析。如果食品中含有微生物污染,比如食品中的沙門菌,單核細胞增生李斯特菌、金黃色葡萄球菌、志賀菌、副溶血性弧菌、腸出血性大腸桿菌、阪岐腸桿菌、空腸彎曲菌、蠟樣芽孢桿菌,以及黃曲霉毒素、肉毒毒素、藻類毒素等,在這樣的情況下測量和分析就變得相當復雜,需要在實驗室進行大量的系統化和標準化的測量,建立多級別的數據庫,并根據實際需要不斷擴充和完善數據庫,最終建立切實可行的標準并進入實際應用。一旦標準建立起來,生物光子技術的優點就可以得到充分的發揮。用生物光子技術檢測食品質量,不但可以給出定量的數據,而且具有快速靈敏的優點,樣品置入暗室后,一般只需要20~30min即可給出結果。這個方法被期待在食品質量檢驗中發揮重要的作用。 【生物傳感器在食品衛生檢測中的應用】 食品中微生物的檢測一直沿用傳統的平皿計數法,方法繁瑣、耗時,愈來愈難以適應食品檢測部門的需要。生物傳感器的出現掀起了細菌測定方法的一場革命,也使食品工業生產和包裝過程中微生物自動檢測成為可能,流向市場的食品將會更安全可靠。 (1)食品中細菌和病原菌的測定 微生物生物傳感器用于檢測微生物,具有價廉耐用、方便快捷的優點,但由于微生物在電極上直接或間接放電的能力有限,尚存在靈敏度低的缺點。此外,由于微生物往往含有多種酶,使選擇性不夠理想。光纖生物傳感器、免疫生物傳感器、核酸傳感器的發展為微生物檢測開辟了新的途徑。采用光纖傳感器可直接放入含有生長溶液的培養瓶中,自動監測微生物的生長,這種傳感器是通過測定微生物代謝過程中的副產物二氧化碳濃度來估算細菌數量。采用光纖傳感器與核酸放大系統(PCR)相耦聯,可檢測食品中的少量病原菌,如Listeria菌單細胞基因。采用酶聯電流型免疫傳感器可測到食品中存在的少量的沙門氏菌、大腸桿菌、金黃色葡萄菌球。 (2)生物傳感器檢測食品中的毒素 在各種食物中毒中,細菌性食物中毒占有較大的比重。據統計,我國每年發生的細菌性食物中毒事件占食物中毒事件總數的30%~90%,中毒人數占食物中毒總人數的60%~90%。細菌性食物中毒,一般可分為毒素型、感染型和混合型三類。食品檢測部門迫切需要發展一種簡便快速的方法,以便對食品中的致病毒素進行現場檢測,保障人民的健康。 采用微生物傳感器對幾種突變物AF-2、絲裂霉素、克菌丹、黃曲霉素B1、硝基胍的檢出限分別為1.6、0.5、0.9、0.8、μg/mL,比采用Ames氏方法不僅時間短(前者60min,后者少則2~3d,長則一星期),靈敏度也高(對AF-2最低檢出限為1.6μg/mL,后者為10μg/mL)。該傳感器工作菌株為枯草桿菌,已知該菌株野生型(Rec+)的DNA在受到化學損傷后能通過分子重組而得到修復,故能繼續繁殖;而喪失這種自我修復能力的缺失型菌(Rec-)在DNA受到化學損傷后因失去繁殖力而死亡。將Rec+和Rec-菌株分別固定在一對氧電極表面,即構成致突變傳感器。 (3)生物傳感器檢測食品中殘留農藥 鑒于誤食含農藥食品中毒的事件頻繁發生,衛生檢測部門迫切需要快速檢測技術,以對中毒事件做出反應。傳統的分析農藥的方法不僅需要昂貴的設備,且方法繁瑣,耗時長,既不能面向基層應用,更不能面向現場應用,而生物傳感器在這方面顯示出其獨特的優點。 采用電導型生物傳感器對食品中有機磷農藥甲基馬拉松、乙基馬拉松、敵百蟲、二乙丙基磷酸進行了測定,檢出下限分別為5×10-7、1×10-8、5×10-7、5×10-11mol/L。Fernando采用光尋址電位型傳感器測定了有機磷和氨基甲酯類農藥,生物敏感材料為來自電鰻的乙酰膽堿酯酶,可檢測出10mmol/L的馬拉松和惡蟲威。對其它農藥如久效磷、百治磷、敵敵畏、速滅磷、二嗪農、涕滅威等檢測濃度要高些。這種傳感器檢測速度快,幾分鐘內可同時檢測8個樣品,準確性高,經復活劑處理后可反復使用。