بخشی از مقاله
بیوسنسور و کاربرد ان در صنایع غذایی
چکیده
بيوسنسور وسيله اي است که مرتبط با يک جزء حسي بيولوژيکي و يک مبـدل مـيباشـد و بـراي کنترل مداوم آناليت (جزء مورد تجزيه ) و تهيه اطلاعات آناليزي استفاده مي شود. تعيين ترکيبـات آلي در صنايع غذايي بسيار حائز اهميت مي باشد و بيوسنسورها مي توانند بـراي کنتـرل لحظـه بـه لحظه فرايندهاي غذايي استفاده گردند و سنجشهاي لحظه به لحظه در مراحل مختلف فراينـد انجـام گيرد.
کلمات کلیدی : بيوسنسور ، شناساگرهاي بيولوژيکي ، مبدل
مقدمه
صنعت غذا نيازمند روشهاي سريع و ارزان کنترل فرايند به صورت on-line مي باشد که باعث بهبود کارآيي فرايند، کاهش ضايعات توليد و صرفه جويي در هزينه شود و بيانگر اطلاعاتي از تازگي محصول باشد ضمن اينکه منجر به تخريب محصول نشود [١]. بنابراين در فرايند مواد غذايي، اندازه گيري لحظه به لحظه خصوصيات فيزيکي و شيميايي امکان اقدام سريع در کنترل فرايند را فراهم ميسازد [٢].
پيشرفت هايي در زمينه ابزارهاي اندازه گيري، نمونه گيري، آماده سازي نمونه ، شناسايي نمونه هايي در مقادير پايين قسمت در ميليون ، قسمت در بيليون و همچني ن امکان آناليز سريع ضروري ميباشد. استفاده از بيوسنسورها مي تواند يکي از راههاي ي باشد که براي حل مشکلاتي نظير حساسيت و سرعت اندازه گيري بکار مي رود ضمن اينکه ارزان قيمت هستند و قابلي ت تکرار دارند [٣].
١.١. تعريف بيوسنسور
بيوسنسور به عنوان يک ابزار آناليتي کي مشتمل بر دو بخش عملکردي مي باشد: يک ترکيب زيستي که در غشاء جايگذاري شده و اين غشاي بيوسلکتيو در تماس مستقيم با يک مبدل فيزيکي بوده و قادر است آناليت هاي مورد شناسايي را عموماً به يک سيگنال الکتريکي يا نوري تبديل کند [٤،٥،٦] و اين سيگنال بستگي به غلظت ترکيب آناليت در نمونه دارد [٣].
بررسيهاي بسياري در سالهاي اخير در بحث استفاده از بيوسنسورها براي آناليز غذايي و ايمني آن صورت گرفته است [٤،٧] همچنين موضوعات مورد بررسي تأکيد خاصي روي کنترل مواد غذايي داشته اند [٧].
١.١. جنبه هاي کلي ساختار بيوسنسورها
مطالعات در مورد ارتقاي بيوسنسورها به سه زمينه قابل تقسيم است (شکل شماره ١):
اجزاء تشخي ص مولکولي (MRES) به عبارت دي گر شناساگرهاي بي ولوژي کي [٨]
تکني ک ها و ابزارهاي ساخت بي وسنسورها [٨] و روش هاي ثبوت
مبدل ها [١] و تجهيزات اصلي بيوسنسورها [٨]
شکل ١: جنبه کلي ساختار بيوسنسور
مواد و روش ها
.1.1شناساگر های بیولوژیکی
به سه گروه تقسيم بندي مي شوند که شامل گيرند هاي بر پايه کاتاليزوري زيسـتي ، آفينيته (کشش ) زيستي ٢ و ترکيبي ٣ مي باشد [١]. علاوه بر گيرنده هاي زيستي، استفاده از مواد مصنوعي مثـل PNAو MIP ٥ در ساخت بيوسنسورها در سالهاي اخير مورد مطالعه قرار گرفته است [٨].
.1.1. 1گیرنده های بیو کاتالیستی
ميتوانند بر اساس آنزيم ، سلول هاي کامل (ميکـرو ارگانيسـم هـاي ي ماننـد: بـاکتري، قارچ ، سلولهاي يوکاريوت ، مخمر) ، اندام سلولي و بافت هـاي گيـاهي يـا حيـواني باشـند [١]. از جملـه مـوارد ميکروبها و آنزيمهاي متعددي که براي ارتقاي عملکرد بيوسنسورها همچون طول عمر، پايداري گرمايي و ديگـر خواص مورد مهندسي و پالايش قرار گرفته اند مي توان به موارد زير اشاره کرد [٨]. دي هيدروژناز گلوتامات مقاوم در برابر گرما که از Aerobic hyperthermophilic Aeropyrum pernixk
پالايش شده است . آنزيم هاي فعال در سرما از باکتري سايکروترفيک جدا شده اند، پروتئاز از Serratia marcescensAp جدا شده ، L - گلوتامات دهيدروژناز از ١٠١ Aeromonas sp.L جدا شده است . در ميان آنزيم هايي که به طور تجاري در دسترس هستند، اکسيدازها بيشتر مورد استفاده قرار مي گيرند. نمونه هايي از بيوسنسورهاي تجاري ديگر که بر آيتم پايه آنزيم در دسترس هستند، شامل ١١١ -PM و DC-PM ميباشند [١].
.1.1. 1گیرنده های بیو افینیته
ممکن است گيرنده شيميايي، آنتي بادي و يا اسيد نوکلئيک باشند.
.1.1. 2گیرنده های ترکیبی
نظير DNA و RNA هستندکه کاربرد آنها در تحليل هاي غذايي نظير کشف ميکروارگانيسم ها موفقيت آميز بوده است [١].
١.١. روشهاي تثبيت
به طرق مختلفي بر روي يک پايه جامد ميتواند انجام گيرد روشهاي تثبيت ترکيبات زيستي شامل : جذب سطحي - اتصالات عرضي- پيوندهاي کووالانس , بدام انداختن ٣ و پوشينه دار کردن ٤ است . هدف از هر روش ثبوت ، حفظ فعاليت عمده ترکيب زيستي در سطح مبدل است . انتخاب روش مناسب ثبوت بستگي به نوع عنصر زيستي، نوع مبدل مورد استفاده ، ويژگيهاي فيزيکي شيميايي ماده مورد تجزيه و شرايط عملکرد بيوسنسور دارد. جذب سطحي فيزيکي اجزاء زيستي که بر اساس نيروهاي واندروالس بنا شده است از قديمي ترين و ساده ترين روش هاي ثبوت است [١٠،١].
١.٢. تکنيک ها و ابزارهاي ساخت بيوسنسورها:
١ .١.٢. ريز توليد که در حال حاضر ابزارهايي ضروري براي کوچک سازي، متراکم سازي و توليد انبوه تراشه هاي بيوسنسورها هستند.
١ .١.٢. واکنش هاي ايمني
٢ .١.٢. PPFS که مورد توجه ترين انواع نوارها براي کاربرد در بيوسنسورها ميباشند.اين تکنيک جهت توليد انبوه به به راحتي قابل استفاده ميباشد.
٣ .١.٢. BMPS ٧ از نظر هوازيها و بيهوازيهاي مغناطيسي مطالعه شده اند.ذرات ٥٠ تا ١٠٠ نانومتري شامل (FeS)يا (FeO)هستند [٨].
١.٣. مبدلها
