生物傳感器應用實例

微生物傳感器在環(huán)境中的應用實例

純的生物分子如酶、抗體等能為各種生物傳感器提供識別元件，盡管這些提純的生物分子具有高的反應活性，但它們通常昂貴且穩(wěn)定性差。因此，在環(huán)境監(jiān)測生物傳感器中，一般將整個微生物細胞如細菌、酵母、真菌用做識別元件。這些微生物通常從活性泥狀沉積物、河水、瓦礫和土壤中分離出來。利用微生物的新陳代謝機能發(fā)展的微生物傳感器可進行污染物的檢定和分析。

（1）BOD微生物傳感器生化需氧量（BOD）的測定是微生物傳感器的一個典型應用。傳統(tǒng)方法測BOD需要5天，而且操作復雜，BOD微生物傳感器只需要15分鐘就能測出結(jié)果。該傳感器由氧電極和微生物固定膜組成（利用的微生物有假單胞菌、異常漢遜酵母、活性淤泥菌、絲孢酵母菌、枯草芽孢桿菌等）。當加入有機物（如葡萄糖）時，固定化的微生物分解有機物，致使微生物呼吸作用增加，從而導致溶解氧減少，因而使氧電極電流響應下降，直到被測溶液向固化微生物膜擴散的氧量與微生物呼吸消耗的氧量之間達到平衡，便得到相應的穩(wěn)定電流值。

（2）藻類污染的監(jiān)洲赤潮水域一些小浮游生物暴發(fā)性繁殖引起水色異常的現(xiàn)象稱為赤潮，主要發(fā)生在近海海域。赤潮使水域的生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴重破壞。對引起赤潮的浮游生物的監(jiān)測已成為一個重要課題。一種名叫查頓埃勒（chattonclla）的浮游生物是引起赤潮的重要物種，國外已研究出監(jiān)測這種浮游生物的生物傳感器。原理為檢測這種生物或共代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的化學發(fā)光。此外，探測其他引起赤潮的藻類生物傳感器也得到發(fā)展。如監(jiān)測藍藻菌的生物傳感器的作用機理是：這種藻類細胞存在一種藻青索，它能發(fā)出一種獨特的熒光光譜，通過測量這種熒光可進行有效監(jiān)測。

（3）硫化物微生物傳感器常用于硫化物的測定方法為分光光度法和碘量法，前者顯色條件不易控制、操作繁瑣；后者試劑消耗量大、成本高。微生物傳感器法是一種設備簡單、操作簡便、成本低的新方法。硫化物微生物傳感器的制備過程：從硫鐵礦附近酸性土壤中分離篩選的一株專一性好、自養(yǎng)、好氧的氧化硫硫桿菌，將適量菌體央于兩片乙酸纖維素膜之間、制成夾層式微生物膜；將氧電極的內(nèi)腔注滿電解液，在金陰極表面覆蓋聚四氟乙烯薄膜，再將夾層膜緊貼在聚四氟乙烯膜上，制成硫化物微生物傳感器。