食品安全检测设计探讨(3篇)

食品安全检测设计探讨(3篇)

第一篇:全自动食品安全检测液面感应系统设计

摘要:

以全自动食品安全检测仪为研究对象,提出一种基于接触式电容法的液面感应系统设计。其硬件主要包括:主控电路模块、多谐振荡器电路模块、LED灯指示电路模块等;软件主要包括:主控程序、定时计数程序、驱动显示程序等。该系统主要以多谐振荡器电路的输出信号作为单片机的输入信号,通过检测一定时间内输入信号的脉冲个数来控制LED指示灯的亮灭,从而判断探针是否与液面接触。

关键词:

液面感应;多谐振荡器电路模块;电容法

0引言

随着生物食品科技的发展,食品安全检测仪器的发展速度也随之加快。而加样模块作为全自动食品安全检测分析仪的源头,对于整个测试分析过程起着非常重要的作用。提高检测精度的办法有很多种,但减少探针表面的液体携带量是最主要方法之一。减少携带量的方法有多种:如将一些不易沾液体的材料涂到探针的表面[1]、降低探针从液体中返回时的速度[2]。目前最常见的方法是采用液面感应技术。这种技术不仅可以控制探针插入液体的深度,还可以知道液体有没有耗尽,以免仪器虚加样,造成误检测。当前最常见的液面感应技术有两种:接触式和非接触式。接触式的液面感应主要有电阻法、电容法、气压法和机械振动法等[3];非接触式液位检测主要有超声波法[4]、激光法和CCD成像法[5]等。非接触式液位检测技术发展还没有完全成熟,而且成本又高,同时在软件设计上也比较复杂,而接触式中的电容法由于它各方面的优点,被广泛地采用。本文在前人研究的基础之上提出一种基于单针接触式电容法的液面感应方法。

1接触式电容法的液面感应原理

接触式液面感应技术主要包括电阻法、电容法、气压法和机械振动法等[6]。由于电阻法需要另外增加一个电极,这样的话,增大了交叉污染的机会;而气压法只能用于一次性的探头;机械振动法主要运用于要测量的液体表面必须有泡沫以及样本盖有橡胶塞的情况。针对上述情况,这里选用的是电容法。基于接触式电容法的液面感应技术的核心是基于电容值的变化。探针由内外层两个金属套管组成,中间通过绝缘材质把它们隔离。所以本身就相当于一个平板电容器,作为电容器的两个极板,其中外层的一个极板接地并和机壳连接起来。当探针碰到液面时,电容两个极板间介入了液体介质,电容值也会发生相应的变化。通过检测液面上下电容值的不同来判断出探针有没有接触到液面。

2基于单针接触式电容法的液面感应系统设计

根据本课题提出的设计原理和实现方法,可将基于单针接触式电容法的液面感应电路划分为复位电路模块、晶振电路模块、LM393多谐振荡器电路模块以及LED灯指示电路模块。由复位电路和晶振电路共同构成主控电路模块,然后由LM393组成的Rf、C多谐振荡器电路形成方波,作为单片机的输入源,通过单片机STC89C52检测一定时间内输入信号的脉冲个数与上电自动计算的阈值进行对比来控制LED指示灯电路模块,从LED灯的亮灭来判断是否与液面接触。本系统的硬件电路由主控模块电路、方波发生器以及LED指示灯电路模块3个部分共同组成,其中方波发生器是核心模块。在上电的瞬间,反相端由于虚断,此时反相端电压为零,而此时正相端电压为12Vcc,反相端电压小于正向端,此时输出端通过1M电阻对电容0.01μF充电,当电容充到略大于12Vcc时,此时反相端电容通过1M电阻对地放电。如此循环下去,形成一系列的方波。本系统软件在进行软件设计的时候把整个过程分为两个不同的模块,主要包括中断服务子程序的设计和碰到液面探针停止程序的设计。中断服务子程序的设计是本系统的重点。在中断服务子程序里主要是系统一上电取前五次计算一个中间值temp,然后主程序调用,用于计算上电系统外界的阈值。本系统的定时器0中断是10ms发生一次,也就是每隔10ms进入一次中断,然后每进入一次中断执行一次中断服务子程序。当执行中断服务子程序时,首先是给TH0、TL0赋值,然后判断标志位有没有为零。如果是零的话,取前五次计算阈值;不是零的话,继续到第一步,重新给TH0、TL0赋值,然后再次判断。

3实验调试及结果分析

本系统调试主要分为硬件调试、软件调试和上机测试调试。硬件调试主要是根据原理图来检测硬件电路焊接上有没有断路、短路和走线错误等。软件调试的问题主要是阈值的选取。由于受外界很多因素(空气的湿度、温度)的干扰,所以系统的阈值也在不断地变化。上机测试调试是将程序下载到系统的主控模块单片机中,测试系统各项功能有没有实现。首先是硬件调试。在焊接硬件前,先确保元器件以及板子是好的,确认好之后再进行焊接。焊接完成之后,根据系统设计的硬件原理图用万用表检查一下所焊接的电路是否有短路、断路等不良情况。然后是软件调试。软件调试主要问题是阈值的选取。实验初期是通过手动改阈值来实现液面上下的判定,但是那样比较繁琐,每次都要改;后来采取一种让软件自动确定阈值的办法,就是用软件编程实现一上电系统就自动确定阈值。最后是上机测试调试。硬件设计检查无误,软件调试正确后,就可以进行上机测试调试。将已经编好的程序烧录到单片机中,再给整个系统供电,就可以测试其各项功能以及可靠性和抗干扰能力。当碰到液面时主控模块电路上的LED指示灯亮,当没碰到液面时主控模块电路上的LED灯灭。通过这个LED指示灯的亮灭,从而有效判断出是否接触到液面。为了证明基于单针接触式电容法的液面感应方法优于双针法,两种方法都采用STC89C52作为主控芯片,且基于单针的液面感应的设计运用的是LM393多谐振荡器电路来产生方波,而基于双针的液面感应设计运用的是555多谐振荡器电路来产生的方波。在软件方面两者都是利用定时器中断来检测一定时间内液面上下脉冲个数来判断液面上下。但是基于单针接触式电容法的液面感应的设计在阈值方面的选取做得更好,基于单针接触式电容法的液面感应设计是采用数学模型来计算阈值。测试条件选择在同一环境(同样的温度、同样的湿度)、同样的液位下,每隔一小时(食品安全检测仪总共开机十个小时),从探针误检测的次数和探头接触到液面没有立即停止的次数两个方面分别对基于单针接触式电容法的液面感应和基于双针接触式电容法的液面感应进行测试(探针每小时大概检测两千次)。随着食品安全检测仪开机时间的变长,基于单针接触式电容法的检测系统不是很稳定,尤其是在到八个小时的时候,误检测次数达到两次。但在探头碰到液面停止方面,基于单针接触式电容法的检测系统相对来说还是稳定的,食品安全检测仪开机十个小时仅仅只有三次接触到液面时探头没有停止,正确率高达99.99%。随着时间的变长,基于双针接触式电容法的液面感应的系统是越来越不稳定,特别是当食品安全检测仪持续工作六个小时以后,误检测率高达万分之八。通过对比分析,可以看出:基于单针接触式电容法的液面感应设计相对来说比较占优。从数据方面看,不管是在误检测次数方面的正确率还是在接触液面探头未停止次数的正确率,基于单针接触式电容法的液面感应设计都明显优于基于双针接触式电容法的液面感应设计。从软、硬件上看,单针的检测也好于双针的检测。因此综合考虑还是优先选择基于单针接触式电容法的液面感应设计。

4总结

本次设计的全自动食品安全检测仪液面感应系统,具有简单、可靠、实用且液面感应准确度高、灵敏度高、响应速度快、检测失误率低等特点,具有一定的推广价值和应用前景。但系统还存在一定的缺陷与不足,如:外界空气湿度大的时候,系统不够稳定;再有基于单针接触式电容法液面感应对于开机自动阈值方面的计算,可以考虑使用更为精确的算法。

作者:马丽萍 单位:江苏联合职业技术学院无锡机电分院

参考文献:

[1]曾柏杞,欧阳红林,苏深广,等.基于自适应算法的液面感应系统[J].传感器与微系统,2012,31(8):94—96.

[2]程剑锋.基于单片机的接触式液面检测系统[J].机械工程与自动化,2009,(6):48—52.

[3]朱险峰,张阔,等.全自动临床检验仪器中液面VF技术的进展[J].生物医学工程学杂志,2010,(8):49—95.

[4]张星原,龙伟,卢斌,等.一种高灵敏度液面探测系统的设计及其临床应用[J].传感器与微系统,2014,33(6):72—79.

[5]张强.我国食品安全检测仪器的发展现状[J].农业工程,2011,1(2):45—50.

[6]纪国伟.AU5400生化仪液面探测原理分析[J].中国医学装备,2010,7(7):52—55.

第二篇:食品安全检测荧光光度法应用

摘要:

民以食为天,食品安全问题牵动着全国全体民众的心。近些年来,我国的经济发展迅速,食品领域也呈现出多样化、高速化的发展态势,各种食品摆满了超市、商场的货架,使得居民能够方便的进行购买,但是不足之处是各地频发的食品安全问题,比如说“三聚氰胺”、“苏丹红”等食品安全事件的曝光使得民众对于食品安全问题的关注达到了一个新的高度,做好对于食品安全的监管关键是要做好对于食品安全的检测,通过采用多种不同的方法对企业所生产的食品中所存在的物质进行详细的测定,避免不符合食品安全规范要求的食品上市销售,切实保障居民的食品安全。

关键词:

食品安全;荧光光度法;食品检测

前言

经济及农业的快速发展促进了我国食品领域的蓬勃发展,但是在其中一些不法商人与企业为了追求高额的回报,对于食品中所含有的超出国家规定的有害物质视而不见,将问题产品上市销售严重损害了消费者的合法权益及身体健康。作为食品安全监督检查机构为保障居民的食品安全,需要通过对食品进行安全检测,及时发现所存在的问题并予以及时处理。荧光光度法是一种在辐射跃迁基础上的特殊的检测技术,其主要原理是根据波长以及分子等的种类规律,根据食品中所含有的物质浓度的实际情况对食品中所含有的物质进行详细的测定,荧光光度法是一种灵敏度极高的检测技术,能够对复杂基质中的痕量化合物进行详细的检测分析,切实保障食品安全。

1荧光光度法简述

荧光光度法是一种在辐射跃迁基础上的特殊的检测技术,其通过对食品中所含有的物质或分子中所发出的波长等进行检测,从而确定食品中所含有的物质的类型与数量。荧光光度法能够在X光谱区域红外光谱区内对其中所含有的分子结构进行检测测定。使用荧光光度法对食品进行检测具有多种优点:灵敏度极高、食品样本采样量小、选择性强、能够对观测到的物质进行良好的重现,从而为食品安全检测的人员提供更多的观察参数。荧光光度法在具有以上优点的同时也存在着一些不足之处,荧光光度法检测的是食品中所含物质发出荧光,但是对于一些物质,其在使用荧光光度法进行检测时本身并不发出荧光,当出现此种现象时就要求食品安全的检测人员结合待检测食品的实际情况在食品检测的过程中添加相应的试剂使得物质得以显现荧光,从而实现对于食品中所含物质的详细测定。

2荧光光度法在食品安全监测中的应用

2.1使用荧光光度法对食品中所含有的金属元素进行检测测定

人体如摄入过多的铝元素将会诱发老年痴呆,在食物摄入的过程中,当摄入过量的铝元素时,将会对人体吸收摄入钙、磷元素造成严重的阻碍,从而对人体造成较为严重的影响,元素摄入的不均衡将会对人体的中枢活动造成严重的干扰,因此,在对食品进行检测时需要做好对于食品中铝元素含量的检测。现今在对食品中所含有的铝元素进行检测的过程中多使用的是微波消解-荧光光度法、铝-环丙沙星-十二烷基硫酸钠荧光体系实现对于食品中所含有的铝元素的测定。硒元素是一种人体生存所必须的一种微量元素,但是食品中所含有的硒元素必须要控制在一个较为合理的区间范围内,如食品中含有过量的硒元素,人体在摄入超标后会对人体的机能造成严重的损害,在对食品中的硒元素含量进行检测时多使用的是荧光分光光度法与氢化物原子荧光光谱法来加以实现,在使用氢化物原子荧光光谱法来对食品中的硒元素进行检测时虽然可以取得较高的检测精度,但是不足之处是检测过程中需要使用大量的精密检测设备,不利于一般检测的推广,实用性不强,荧光光度法检测精度高、灵敏、重现性强,因此在广大基层检测机构中被广为使用,为食品安全的样本检测提供了可靠的技术支持。

2.2使用荧光光度法对食品中所含有的氨基酸及维生素含量进行检测

酪氨酸是一种在食品中含量较多且极为重要的一种氨基酸,是人体神经传递中的一种重要的前提,因此做好对于食品中所含有的酪氨酸含量的检测是十分重要的,使用荧光光度法进行检测时能够对食品中所含有的酪氨酸的含量进行详细的测定,且测量过程操作简便、检测灵敏度与重现行都较高,确保检测结果的准确性。蔬菜水果中含有大量的维生素E,因此使用荧光光度法对蔬菜水果中所含有的维生素E的含量进行检测具有十分重要的意义,在使用荧光光度法对蔬菜水果中所含有的维生素E的含量进行测定时,要避免普通荧光光谱法萃取石油醚时对检测的准确性所带来的影响。

2.3荧光光度法对食品中农药残留的检测测定

农作物与畜牧产品中的农药残留不容易降解,长期食用含有大量农药残留的农作物与畜牧产品将会导致农药在人体中进行堆积,进而会对人体的健康造成严重的危害,因此要做好对于农作物与畜牧产品中的农药残留的检测与测定,对于农药残留超标的食品要严格控制,避免其进入市场对居民的身体健康造成严重的危害。使用荧光光度法可以对食品中的农药残留量进行详细的检测测定,且检测过程操纵简便、灵敏度较高、检测结果准确可靠。

2.4做好对于食品中的硝酸盐含量的检测测定

在食品中硝酸盐含量的检查中可以使用普通紫外分光光度法来进行测定,硝酸盐及亚硝酸盐会对人体造成严重的危害,其中,硝酸盐及亚硝酸盐的最大吸收波长分别是203mm和208mm,两者对于吸收光谱之间有一定的重叠,从而都会对普通紫外分光光度法的测量带来较大影响,在使用一阶导数紫外分光光度法对食品中所含有的亚硝酸盐的含量进行测定时,以干扰物亚硝酸盐的一阶导数值为0处的波长作为待测物硝酸盐的测定波长,进而实现对于食品中所含有的硝酸盐含量的检测测定。一阶导数紫外分光光度法在对食品中所含有的硝酸盐与亚硝酸盐含量进行测定时,其主要依靠的是不同质量浓度的亚硝酸盐在208mm处的一阶导数值均为0这一特点,因此在对食品中所含有的亚硝酸盐含量进行检测时选用208mm作为硝酸盐的检测波长,用以避免亚硝酸盐对测量精度所带来的干扰,从而提高食品安全测量的精度。在紫外区进行食品某些指标的分光光度测定操作简便、灵敏度高,因此在基层食品安全监测中得到了较为广泛的使用,随着我国加大了对于食品安全的检查与查处力度,普通紫外分光光度法将会发挥更大、更多的功用,为食品安全检测提供可靠的技术支持,同时随着分析试剂的发展与应用将会使得可见光区的分光光度检测技术实现一个爆发式的发展,实现对于食品中所含物质的准确测定,切实保障居民的食品安全。为更好的保障居民的食品安全需要加大对于食品安全检测的投入,从而使得食品安全检测能够更为便捷、准确。

3结束语

随着经济的发展与居民生活水平的提高,居民对于食品的需求已经不仅仅是吃得饱,而是要吃得好、吃的安全,各地不断曝出的食品安全问题使得居民对于食品安全问题极为担忧,做好食品安全的快速、准确的检测,保障居民的食品安全是现今乃至今后一段时间食品安全检测及管理的重点,文章在分析荧光光度法及普通紫外分光光度法检测原理及特点的基础上,对荧光光度法及普通紫外分光光度法在食品安全检测中的应用进行了分析介绍。

作者:刘吉楠 单位:哈尔滨市产品质量监督检验院

参考文献

[1]云振宇,刘文,张瑶.AOAC国际组织食品检测方法体系特点及对我国的启示[J].中国食品卫生杂志,2012,24(4):382-386.

[2]云振宇,刘文,刘俊华,等.国际食品法典委员会(CAC)食品检测方法标准体系特点及对我国的启示[J].食品工业科技,2010(12):383-385.

[3]唐婷,李昌模.食品检测方法标准与应用实践[J].食品研究与开发,2014(18):143-145.

第三篇:食品安全检测探究式通识教育实践

摘要:

以“探究式”为中心的通识教育可以有效地帮助学生自主学习,拓展知识面,增加实践技能。因此,本文以社会普遍关心的食品安全问题为切入点,构建了基于食品安全快速检测的“探究式”通识教育微型平台。该平台包括利用基因芯片生物技术的“食源”性致病微生物快速鉴定和利用抗原抗体免疫反应原理的食品毒性物质快速检测两个模块。另外,平台实践系统的“开放性”设计可适应学生自主创新的深入学习、拓展通识教育广度,“微型”设计可降低设备的成本并满足偏远不发达地区的“探究式”通识教育需求。

关键词:

探究式;通识教育;食品安全;微型平台

一、引言

随着当前科学技术的迅猛发展,通识教育领域越来越关注如何有效地激发学生的学习主动性,提高学生认识问题的深度,并养成自主不断地拓展认识领域的习惯。解决实际问题的学习方法配合传统和现代的科学实践手段对激发学生的学习兴趣,加强学习主观能动性,改善教学质量有明显作用,是实现上述目标的有效解决方案。例如,食品安全问题事关国计民生、社会和谐,但近年来因环境污染、农业不适当操作、加工储藏不规范、微生物侵入食品供应链等引发的食品安全重大问题时有发生。

二、构建“探究式”通识教育的兴趣元素

从教育心理学的角度来说,兴趣是一个人倾向于认识、研究获得某种知识的心理特征,是可以推动人们求知的一种内在力量。在当今“应试”教育体系下,如果所支出的时间成本和经济成本不太高的情况下,当学生认识到某一处知识体系的实践能够对身边的人群产生影响,而且周围人群的反馈同时存在迫使其进一步提高实践水平、拓展知识体系的客观要求时,这种兴趣才有可能成为“探究式”学习的根本原因,才有可能获得学生、家长及社会的普遍认同,进而促进“探究式”学习不断发展。因此,“探究式”通识教育的兴趣元素必须构建在与实际问题紧密相关,通过一定的先进技术手段能够实现,且耗时较少的探究实践基础之上。本文构建的快速食品安全检测微型平台就是针对上述基础设计的检测主题。

(一)食源性病源微生物检测

据卫生部2011年度全国食物中毒报告统计,全国食物中毒类突发公共卫生事件报告189起,中毒8324人,死亡137人,涉及100人以上的食物中毒事件9起,重大食物中毒事件2起。其中,微生物性食物中毒事件的报告起数和中毒人数最多,分别占总数的41.27%和61.67%,主要是由于食品储存、加工环节操作不当导致食品变质或受污染。由病源性微生物引起的食源性疾病中,细菌及其产生的毒素是最常见的原因,其次是病毒、真菌。常见的致病细菌有沙门菌属、致病性大肠杆菌、志贺菌属、空肠弯曲菌、副溶血性弧菌、单核细胞增多症李斯特菌、金黄色葡萄球菌、肉毒梭状芽孢杆菌、霍乱菌、小肠结肠炎耶尔森菌等。本文设计的食品安全快速检测微型平台利用基因芯片技术,能够同时检测上述10种细菌是否存在于食品当中,可从“探究式”学习的角度解决监控细菌性污染食品这一实际问题,从而较充分的激发学生的原始学习兴趣。

(二)“地沟油”毒性物质检测

“地沟油”对于人体最大的危害主要是其含有黄曲霉毒素,黄曲霉毒素是一类真菌毒素,至今已发现B1、B2、G1、G2、M1、M2、P1、Q1、H1、GM、B2a、G2a及毒醇等20余种结构类似物,其中黄曲霉毒素B1的致癌性、毒性最强。黄曲霉毒素不但存在于“地沟油”中,即使一些直接以豆类、花生为原材料生产的植物性油脂中,如果粮食原材料储藏、运输不当,生产的植物油脂同样有可能会被黄曲霉毒素B1污染,因此鉴定油脂中是否含有黄曲霉毒素B1对于监控有害“地沟油”是否进入人类食品供应链,或者购买的调和油、花生油等常见植物油脂是否具有潜在的致癌危害具有重要意义。本文设计的食品安全快速检测微型平台利用“胶体金标记免疫层析技术”能够快速检测油脂中黄曲霉毒素B1,可充分激发学生探究其所能获得的油脂中的毒性物质,从而激发主动学习兴趣。

三、构建“探究式”通识教育的专业深度

(一)生物芯片技术

该技术利用分子间特异性相互作用的原理,在厘米见方的芯片上集成成千上万与生命相关的信息分子,甚至将生命科学领域中不连续的分析过程微缩在硅芯片或玻璃芯片表面,从而形成微型生物化学分析系统,以实现对有机小分子、核酸、蛋白、细胞及其他生物组分准确、快速、高通量的测试与分析。由于该技术可以将极其大量的探针同时固定于支持物上,从而实现一次性对大量生物分子的检测分析,解决了传统核酸、免疫印迹杂交技术操作复杂、检测目的分子数量少、自动化程度低、低通量等不足,是“高通量”、“快速检测”在食品安全领域应用的最前沿研究热点之一。按照芯片上固化的生物材料的不同,可以将生物芯片划分为基因芯片、多肽芯片、蛋白质芯片、细胞芯片和组织芯片等。生物芯片技术可用于DNA序列鉴定、基因差异性表达检测、突变点分析以及单核苷酸多态性(SNP)分析等,广泛应用于遗传病、传染病检测、癌症等多种疾病的生物学研究和临床诊断中。本文涉及的生物芯片为基因芯片检测,学生在掌握基本操作后,不仅可以理解基因芯片的基本原理,更能直接利用该技术监控周围“食源”性致病细菌的潜在危害,从而积极探索该领域的专业知识体系,甚至独立开发新的应用芯片。

(二)胶体金标记免疫层析技术

胶体金标记免疫层析技术(colloidalgoldim-munochromatographicassay,简称ICG)是近几年在国内外兴起的一种固相标记免疫鉴定技术,主要是在纸层析基础上,将胶体金作为示踪标记物,利用抗原抗体特异性相互作用,对目的蛋白(抗原或抗体)进行定位从而达到对其定性、定量的检测目的。氯金酸在还原剂(如白磷,枸橼酸钠,鞣酸,抗坏血酸)的作用下,可以聚合成特定大小的金颗粒,在静电作用下成为稳定的胶体体系,成为胶体金。胶体金所带负电荷可与蛋白质分子(或其他有机分子)的正电荷基团静电结合,从而可以与酶、抗生素、激素、糖蛋白等多种物质进行非共价结合。胶体金具有的一些物理特性,如高电子密度、颗粒大小、颜色反应等,使胶体金标记技术广泛地应用于免疫学、组织学、病理学和细胞生物学等领域。胶体金标记免疫层析法的原理是:将特异性的有机小分子抗原藕联BSA后以条带状固定在膜上,胶体金标记试剂(金标记抗体)吸附在结合垫上;当待检样本加到试纸条一端的加样孔后,通过毛细作用向前移动,与溶解在结合垫上的胶体金标记试剂发生反应后,继续沿着试纸条向前移动,当遇到固定有小分子抗原藕联BSA的条带后,膜上固定的有机小分子将和待检样本中的目的小分子竞争结合胶体金标记的抗体,从而在检测带上显现出颜色,从而实现特异性的免疫检测。该法使用十分方便,但是所涉及的专业知识比较多,其操作流程可归纳为以下几个方面:胶体金的制备,胶体金的标记,胶体金标记后的纯化,试纸条的组装等,但是其核心关键技术是相应抗体的获得。因此,在专业拓展上,可适当引入多克隆抗体的制备,而这一技术可涵盖大部分的分子生物学核心技术,有利于学生从通识教育领域向专业领域主动深化,培养浓厚的科学兴趣。

四、构建“探究式”通识教育的实践手段

(一)生物芯片实验方法

其主要技术原理为:利用已有的待检测微生物的基因组序列信息,特别是更为完整的16srRNA基因序列数据库,分析各种微生物的特异的DNA序列,设计特异性探针并预先固定到生物芯片的相应位置上。同时根据侧翼的共同序列部分设计通用引物,并事先在引物的5′端标记生物素(Biotin)。标记完成后的PCR产物变性后与芯片上相匹配的探针序列发生杂交,在杂交后生物素与链亲和素-碱性磷酸酶复合物(Stripavitin-AP)反应,生成新的复合物:Bi-otin-Stripavitin-AP,后者发生如下的显色反应从而得到识别(图4B、C):Biotin-Stripavitin-AP+BCI-P→BCI-OH+Pi(pH7.5)BCI-OH+NBT→蓝紫色沉淀式中:BCIP代表5溴-4氯-3吲哚磷酸;NBT代表硝基四氮唑蓝。生物芯片检测过程较为复杂,本文所述基因芯片检测技术,不需复杂仪器,其中的PCR实践内容除可用专业的PCR仪器完成外,利用简单的恒温箱或水浴锅,配合微型平台内提供特殊的酶,也可在恒温中进行等温PCR扩增。芯片杂交显色步骤也只需一般的恒温箱就能实现(在室外,温度计配合温水就可以实施)。生物芯片这一最具前沿的生物科学现代技术,可通过微型平台向各类学生展示它在食品安全方面的应用,并深入拓展学生的通识领域和通识深度。

(二)胶体金标记免疫层析方法

胶体金标记免疫层析试纸条由样品垫(吸水纸)、吸水玻璃纤维、硝酸纤维素膜、余液吸收垫(吸水纸)、底板(塑胶板)纸四部分组成。作为样品垫的吸水纸剪切为长宽均为0.7×0.5cm的长方形小片。余液吸收垫(吸水纸)剪切为长1.5cm,宽0.5cm的矩形小条。将样品垫、吸水玻璃纤维、硝酸纤维素膜和余液吸收垫依次粘贴于5.0cm×0.5cm塑胶板表面制成金标-AFB1免疫层析试纸,除硝酸纤维素膜和余液吸收垫重叠区为3mm外,吸水玻璃纤维和样品垫及硝酸纤维素膜的重叠区均为2mm,试纸条组装后,套上塑料外壳,分别用含有黄曲霉毒素B1、M1以及玉米赤霉烯酮标准溶液,浓度分别为0、10、30(ng/ml),进行特异性检测,典型实验结果。胶体金标记免疫层析试纸结合了义务教育中的物理、化学、生物知识,三者完美的统一成为现代医学快速诊断、食品快速检测的“金标”试剂的核心基础,而正是这一技术基础广泛的应用,使其成为学生最直接的可操作的通识媒介。

五、结语

“开放性”实验是本文食品安全检测微型平台的灵魂,在提供食源性微生物基因芯片检测的同时,微型平台内还提供空白基因芯片试剂,使用者可根据需要制作任何自己感兴趣的低通量生物芯片,例如人体癌症SNP突变芯片,白血病融合基因检测芯片等;在胶体金标记免疫层析方法中,提供了空白的试纸条组装原材料,使用者可制备检测瘦肉精,农药残留的金标试纸条。在食品安全快速检测的“探究式”通识教育微型平台上,学生可不拘泥于课堂实验时空的限制,通过平台拓展,既能满足学生通识教育的需要,又能提高学生的动手能力、设计能力、分析与解决问题的能力。2012年12月本文所提出的基于食品快速检测的“探究式”通识教育设计经非生物学、化学专业的大一本科生试用后,问卷调查结果显示,学生对实践操作检测食品安全的反应良好。通过实践,既能协助学生进行“探究式”生物学通识学习,获得相关食品安全知识,也能深入了解生物工程学科专业体系,并对现代科学技术的发展有了深入了解,而且所花费的时间不多,对其自身专业学习不构成影响。因此,本课题组还将进一步推广基于食品快速检测的“探究式”通识教育到中学教育中,以便更好地为中学通识教育服务。

作者:陈超 李志鹏 柯明剑 刘志明 单位:北京师范大学珠海分校工程技术学院珠海媒介生物学实验室 珠海出入境检验检疫局