生物传感器应用实例

微生物传感器在环境中的应用实例

纯的生物分子如酶、抗体等能为各种生物传感器提供识别元件，尽管这些提纯的生物分子具有高的反应活性，但它们通常昂贵且稳定性差。因此，在环境监测生物传感器中，一般将整个微生物细胞如细菌、酵母、真菌用做识别元件。这些微生物通常从活性泥状沉积物、河水、瓦砾和土壤中分离出来。利用微生物的新陈代谢机能发展的微生物传感器可进行污染物的检定和分析。

（1）BOD微生物传感器生化需氧量（BOD）的测定是微生物传感器的一个典型应用。传统方法测BOD需要5天，而且操作复杂，BOD微生物传感器只需要15分钟就能测出结果。该传感器由氧电极和微生物固定膜组成（利用的微生物有假单胞菌、异常汉逊酵母、活性淤泥菌、丝孢酵母菌、枯草芽孢杆菌等）。当加入有机物（如葡萄糖）时，固定化的微生物分解有机物，致使微生物呼吸作用增加，从而导致溶解氧减少，因而使氧电极电流响应下降，直到被测溶液向固化微生物膜扩散的氧量与微生物呼吸消耗的氧量之间达到平衡，便得到相应的稳定电流值。

（2）藻类污染的监洲赤潮水域一些小浮游生物暴发性繁殖引起水色异常的现象称为赤潮，主要发生在近海海域。赤潮使水域的生态系统遭到严重破坏。对引起赤潮的浮游生物的监测已成为一个重要课题。一种名叫查顿埃勒（chattonclla）的浮游生物是引起赤潮的重要物种，国外已研究出监测这种浮游生物的生物传感器。原理为检测这种生物或共代谢产物产生的化学发光。此外，探测其他引起赤潮的藻类生物传感器也得到发展。如监测蓝藻菌的生物传感器的作用机理是：这种藻类细胞存在一种藻青索，它能发出一种独特的荧光光谱，通过测量这种荧光可进行有效监测。

（3）硫化物微生物传感器常用于硫化物的测定方法为分光光度法和碘量法，前者显色条件不易控制、操作繁琐；后者试剂消耗量大、成本高。微生物传感器法是一种设备简单、操作简便、成本低的新方法。硫化物微生物传感器的制备过程：从硫铁矿附近酸性土壤中分离筛选的一株专一性好、自养、好氧的氧化硫硫杆菌，将适量菌体央于两片乙酸纤维素膜之间、制成夹层式微生物膜；将氧电极的内腔注满电解液，在金阴极表面覆盖聚四氟乙烯薄膜，再将夹层膜紧贴在聚四氟乙烯膜上，制成硫化物微生物传感器。