Cảm biến sinh học hoạt động dựa trên nguyên lý truyền tín hiệu. Thành phần này bao gồm các yếu tố nhận dạng sinh học và hệ thống điện tử bao gồm màn hình, bộ khuếch đại và bộ xử lý. Vì gần như mọi ngành công nghiệp và dịch vụ của chính phủ đều phụ thuộc vào quản lý chất lượng nên hóa học điều tra đóng vai trò quan trọng trong thông số chất lượng thực phẩm.

Có nhiều loại cảm biến sinh học khác nhau.

Cảm biến sinh học điện hóa:

Cảm biến sinh học điện hóa là hệ thống cảm biến thông thường hoạt động bằng cách chuyển đổi các sự kiện sinh hóa thành tín hiệu điện. Điện cực là thành phần quan trọng trong dạng cảm biến đó, đóng vai trò hỗ trợ mạnh mẽ cho việc giữ phân tử sinh học và chuyển động của các electron. Hiệu ứng tổng hợp được tạo điều kiện thuận lợi bằng cách cải thiện khả năng tải cũng như vận chuyển khối lượng chất phản ứng để đạt được hiệu quả lớn về độ nhạy phân tích, nhờ các vật liệu nano khác nhau có diện tích bề mặt rộng. Cảm biến sinh học điện hóa là cảm biến sinh học sử dụng đầu dò điện hóa để hoạt động. Họ có thể theo dõi cả sản phẩm sinh học và phi sinh học, chẳng hạn như hormone, toàn bộ tế bào, phối tử phức tạp và mô. Tín hiệu được tạo ra có thể được chuyển đổi bằng một trong các phương pháp khác nhau thuộc hai loại: Cảm biến sinh học đo điện thế và cảm biến sinh học đo cường độ dòng điện.

Hình: Cảm biến sinh học chất lượng thực phẩm

Cảm biến sinh học đo điện thế:

Các loại cảm biến sinh học được chia thành hai phần tử và các phần tử này được chia thành các loại khác nhau. Điều này phụ thuộc vào việc đo lường điện thế của hệ thống tại các điện cực làm việc liên quan đến các điện cực tham chiếu chính xác trong điều kiện hầu như không có dòng điện. Các phép đo điện thế trong mẫu thử có liên quan đến hoạt động của chất phân tích trong quy trình. Bộ cảm biến sinh học đo điện thế có thể phát hiện phạm vi nồng độ rộng (thường là nhiều bậc độ lớn). Cảm biến sinh học đo điện thế chưa được sử dụng rộng rãi để phân tích an toàn thực phẩm như cảm biến đo cường độ dòng điện. Việc tìm kiếm hoạt động của monophenolase trong nước ép táo, tính toán nồng độ sucrose trong nước giải khát, kiểm tra nồng độ isocitrate trong nước ép trái cây và tìm ra hàm lượng urê trong sữa chỉ là một vài ví dụ về cách kỹ thuật này được sử dụng cho nghiên cứu chất lượng thực phẩm.

Cảm biến sinh học đo cường độ dòng điện:

Cảm biến sinh học đo cường độ dòng điện đã được chứng minh là phương pháp điện hóa được công bố phổ biến nhất trong việc truyền tín hiệu. Các cảm biến "một lần chụp" và các thiết bị trực tuyến) có sẵn trên thị trường theo dõi nhiều loại chất phân tích mục tiêu. Chức năng lý thuyết của cảm biến sinh học đo cường độ dòng điện được đặc trưng bởi điện thế không đổi được áp dụng giữa điện cực làm việc và điện cực tham chiếu, không giống như các thiết bị đo cường độ dòng điện. Phản ứng oxi hóa khử xảy ra như một hàm của thế năng bổ sung, cho phép dòng điện ròng lưu thông. Cả phản ứng cực âm (khử) và cực dương (oxy hóa) đều có thể được theo dõi theo chu vi và biên độ của dòng điện này tỷ lệ thuận với nồng độ của các loại hoạt chất điện có trong dung dịch thử nghiệm. Yếu tố nhận biết sinh học trong phần lớn các cảm biến sinh học đo cường độ dòng điện được đề cập là enzyme. Thông thường, chất xúc tác được sử dụng phổ biến nhất cho các dạng cảm biến sinh học này là enzyme oxidase và dehydrogenase.

Đăng Trương