بخشی از مقاله
چکیده
امروزه از بیوسنسورها به عنوان روشی سریع و با حساسیت بالا به منظور تشخیص آلودگیهای میکروبی و بیولوژیکی نظیر میکروارگانیسمها، پاتوژنها، توکسینها و آفتکشها در صنایع غذایی استفاده میگردد. امروزه HACCP برای تشخیص و کنترل خطرات بحرانی فرآیند تولید و به عنوان سیستمی قابل قبول برای تضمین ایمنی غذا در کل زنجیره تولید از محصولات اولیه تا فرآورده نهایی به کار میرود.
بنابراین درخواست برای روشهای آنالیزی سریع، حساس و دقیق برای تشخیص آلودگیهای میکروبی و شیمیایی، به ویژه روش هایی که درمدت کوتاهی جواب نهایی را به دست بدهد تا اینکه اقدامات اصلاحی سریع برای کنترل آلودگی انجام شود، افزایش یافته است. استفاده از بیوسنسورها به عنوان روشی سریع، با حساسیت بالا، ساده، قابل حمل، با توانایی تشخیص و اندازه گیری آنالیتها در سیستمهای آنلاین و عدم نیاز به مراحل طولانی آمادهسازی نمونه میتواند به کنترل سریع آلودگیها کمک نماید. بنابراین با با کاربرد بیوسنسورها در فرآوری و کنترل کیفیت مواد غذایی میتوان ایمنی مواد غذایی را افزایش داد.
.1 مقدمه:
امروزه در صنایع غذایی کیفیت و ایمنی محصولات غذایی از دغدغههای اصلی مصرفکننده و تولیدکننده میباشد. در طی فرآیند تولید محصولات غذایی نقاط بحرانی برای کنترل کیفیت و ایمنی مواد غذایی وجود دارد که به وسیله روشهای آنالیزی مرسوم مانند: ELISA،spectrophotometry ،GC،HPLC کنترل میشوند که این نقاط بحرانی بخشی از سیستم HACCP میباشند.
برای ارزیابی این نقاط بحرانی از آزمایشات شیمیایی و میکروبی استفاده میشود و با توجه به اینکه این آزمایشات احتیاج به مراحل آماده سازی نمونه، استخراج و زمان طولانی برای به دست آوردن نتایج نهایی دارند علاوه براین بیشتر این روشها نیاز به نیروهای متخصص دارند بنابراین این روشها برای کنترل و نظارت سیستمهای مداومin situ مناسب نیستند. در نتیجه در یک دهه گذشته نیاز به روشهای آنالیزی دقیق، سریع، ارزان و با حداقل آماده سازی نمونه باعث گرایش به سمت بیوسنسورها شد. - Mutlu 2011;Mello and Kubota 2002 -
استفاده از بیوسنسورها در صنایع غذایی دارای مزایای زیادی از قبیل: حساسیت بالا، اختصاصی بودن، گزینشپذیری، زمان پاسخدهی کوتاه، هزینه پایین، قابلیت تبدیل به مقیاسهای کوچک، کارکرد آسان، قابلیت اتوماسیون و قابلیت حمل میباشند. بیوسنسورها در صنایع غذایی ممکن است برای اندازهگیری ترکیبات و آلودگیها در محصولات اولیه یا در فرآورده نهایی به کار بروند یا برای تعیین پاتوژنها، حشرهکشها و توکسینها به کار میروند همچنین در سیستمهای HACCP و کنترل نقاط بحرانی فرآیند تولید استفاده میشوند.. - - Patel 2002
. تعریف بیوسنسور
بیوسنسور دستگاهی است که در آن یک جزء تشخیص دهندهی بیولوژیکی به یک مبدل متصل شده و یا با آن ترکیب شده است. بیوسنسورهای کلاسیک به عنوان ابزار آنالیزکنندهای تعریف میشوند که در آن یک جزء زیستی به یک مبدل متصل شده و یک سیگنال بیولوژیک را به سیگنال الکتریکی قابل اندازه گیری تبدیل میکند. در ساخت بیوسنسور از تجربه و تخصص رشتههای علمی مختلف مثل بیوشیمی، ایمونولوژی، فیزیک نوری، الکتروشیمی، علم مواد، الکترونیک و حوزههای دیگر مهندسی استفاده میشود. نمای شماتیک یک بیوسنسور در شکل 1 نشان داده شده است. - Mutlu - 2011
امروزه بیش از 60 بیوسنسور تجاری برای حدود 120 آنالیت مختلف در دسترس است. در میان اینها، سنسورهایی برای مواد با جرم مولکولی کم، ترکیبات آنزیمی و ماکرومولکول ها - مثل ویروسها و میکروارگانیسمها - وجود دارند. هر ساله در سراسر جهان حدود 12 تا 15 هزار میلیون دلار برای این صنعت خرج میشود که عبارتند از استفادهی آنزیمها در اندازه گیری 80 ماده مختلف در شیمی بالینی، صنایع غذایی و لوازم آرایشی و بیوتکنولوژی. مشکلات اساسی مربوط به قیمت بیومولکولها و مواد واسطه، نحوه ذخیرهسازی و حفظ عملکرد آنها و ... باعث روند کند توسعه این ابزارها شده است. - - Petz 2009
.3 اجزای یک بیوسنسور
- 1 جزء حساس زیستی یا بیوکاتالیست: به طور کلی یک سیستم یا ترکیب زیستی تثبیت شده میباشد که قادر است به طور اختصاصی مولکول هدف را از بین عناصر دیگر تشخیص دهد. ترکیبات زیستی که در طراحی بیوسنسورها استفاده میشوند شامل آنزیمها، آنتی بادیها، اندامکها، باکتریها، سلول کامل، تکه های بافت و ... هستند. - - Ricci, Volpe et al. 2007
- 2مبدل یا ترانسدیسور: مبدل، قسمتی از سنسور است که پدیدهی تشخیص دادهشدهی زیستی را به یک سیگنال الکتریکی قابل اندازهگیری مثل ولتاژ یا جریان تبدیل میکند. که پس از واکنش ماده ای خاص با جزء حساس زیستی وارد عمل می شوند و میتوانند نوع و مقدار واکنش را با روشهای مختلف فیزیکی- شیماییمثلاً - با بررسی تغییرهای الکتروشیمیایی، نوری، جرمی یا حرارتی قبل و بعد از واکنش - به وسیلهی سیگنالهای مناسب به پردازنده ارسال کنند. انواع مبدلها شامل مبدلهای نوری، الکتروشیمیایی، پیزوالکتریک، گرمایی میباشند. - - Mutlu 2011 ;Patel 2002
- 3 آمپلیفایر و پردازش سیگنال: آمپلیفایرها دستگاههای الکترونیکی استاندارد هستند که سیگنال مبدل را قبل از رسیدن به نمایشگر پردازش میکنند. - - Mutlu
