تحقیق بیوسنسورها 32 ص

دسته بندي : دانش آموزی و دانشجویی » دانلود تحقیق
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 33 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏بسم الله الرحمن الرحيم
‏مقدمه :
‏توسعه تجارت جهانی مواد غذايي به چندين بيليون دلار از نتايج صنعتی شدن می باشد . صنايع غذايي مواد غذايي سالم و بی خطر را برای مصرف کنندگان فراهم نموده است . صنايع غذايي در حال حاضر شامل فرآيندهايي همچون فرآوری ،حمل و نقل و نگهداری شده که اغلب اين فرآيندها قبل از رسيدن ماده غذايي به دست مصرف کننده بر روی مواد غذايي که فساد پذيری بالايي دارند صورت گرفته ‏است . ‏(12)
‏از آنجا که مصرف کنندگان نيز اهميت قابل توجهی برای کيفيت محصولات غذايي که می خرند ، قائل هستند لذا اين مسئله دست اندرکاران صنايع غذايي را وادار کرده تا بر کنترل محصولات غذايي تأکيد بيشتری داشته باشند . (11 )
‏بنابراين تجزيه مواد غذايي برای اطمينان يافتن از سلامت و بی خطر ماندن مواد غذايي تا زمان رسيدن به دست مصرف کننده و همچنين افزايش زمان نگهداری مواد فساد پذير و بهبود کيفيت آنها ضروری است . (12 )
‏در صنايع کشاورزی و غذايي کيفيت محصول در حال حاضر توسط تجزيه های شيميايي و آزمون های ميکروبی بصورت دوره ای و مستقيم سنجيده شده که اين روش ها غالباً هزينه بر بوده ، با توجه به اينکه در اکثر موارد نياز به مرحله آماده سازی يا استخراج نمونه داريم ، آزمون زمان بر بوده و از طرفی نيز برای انجام اين آزمونها به تکنيسينهای ماهر نياز داريم . (11)
‏لذا يافتن روشی مناسب ، سريع و مؤثر که توسط آن بتوان تجزيه های شيميايي مواد غذايي را انجام داده و حضور ترکيبات آلرژيک و پاتوژن را آشکار ساخت يکی از بزرگترين ‏چالشهايي است که در صنايع فرآوری مواد غذايي با آن روبرو هستيم . (11)
‏اختراعات اخير در زمينه الکترونيک و تکنولوژی کامپيوتر افقهای جديدی را برای رسيدن به بالاترين حدّ دقت در کنترل مواد اوليه ، محصولات ، فرآيندها ، عملکرد ماشينها در صنايع غذايي و برطرف کردن چالش فوق باز کرده است . (11)
‏از جمله اين اختراعات بيوسنسورها هستند ، که حاصل تحقيقات پيشرفته بين چند رشته مختلف همچون شيمی تجزيه ، بيولوژی و ميکروالکترونيک می باشد .
‏بيوسنسورها زمان و هزينه آزمايشات را کاهش داده و از طرفی اطمينان از سلامت محصول را افزايش داده اند . بيوسنسورها همچنين برای شناسايي يا اندازه گيری آناليت ها در سيستمهای مداوم نيز کارايي يافته اند . اينها در واقع ايجاد کننده روشی سريع ، غير مخرب و داده دهنده برای کنترل کيفی
‏يک محصول می باشند . با توجه به اين مسائل بيوسنسورها قابليت خلق يک انقلاب تجزيه ای را برای حل مش‏ک‏لات تجزيه ای موجود در صنايع غذايي دارند . (11)
‏و به همين جهت است که در حال حاضر تخمين زده می شود ، بيوسنسورها رشد و توسعه سالانه ای حدود 60% داشته باشند . (3)
‏در هر حال امروزه بيوسنسورها کاربرد بسيار گسترده ای در صنايع مختلف پيدا کرده اند ، که از جمله آنها می توان به موارد زير اشاره کرد :
‏اندازه گيری و تشخيص ويتامين B1‏ ‏، اکسيدهای نيتروژن ، متان ، دی اکسيد کربن ، موتاژنها ، BOD‏ اسيدهای آمينه ، سموم‏ ميکروبی ، تعيين اسيدهای چرب کر‏ه و ‏..‏. (2)
a‏ : بيوسنسور چيست ؟
‏بيوسنسورها سيستمهای شناسايي بيولوژيکی هستند که از ترکيب عناصر حساس بيولوژيکی با ترانسديوسرهای ( مبدلهای ) مناسب تشکيل شده اند و قادرند غلظت مواد مورد تجزيه با فعاليتهای ب‏ي‏ولو‏ژ‏يکی را به سيگنالهای الکترونی و ديجيتالی تبديل کنند . (2) (شکل 1 )
‏شکل (1) طرحی شماتيک از اجزای اصلی بيوسنسور . a‏ . بيوکاتاليست ، که سوبسترا را به محصول تبديل می کند . b‏ . مبدل (Transducer‏ ) ، که عمل تبديل واکنش های شناسايي شده را به سيگنالهای الکتريکی برعهده دارد .
c‏ . تقويت کننده (amplifier‏ ) که سيگنال خروجی از مبدل را تقويت می کند . d‏ . فرآيند کننده سيگنال (processor‏ ) e‏ . نمايشگر (displayer‏ ) . ‏
‏در واقع بيوسنسور به عنوان ابزار تجزيه گر فشرده ای تعريف می شود که در آن يک ماده بيولوژيکی حساس يا مشتق شده بصورت بيولوژيکی (Bioreceptor‏ ) با اتصالی فيزيکی شيميايي در تماس نزديک با مبدل (Transducer‏ ) قرار گرفته‏ است‏ . (11)
‏اساس کار در اين وسيله با ايجاد اتصالی مخصوص بين آناليت مورد نظر با عنصر شناساگر بيولوژيکی مکمل (بيوکاتاليست ) آن که بر روی يک تکيه گاه مناسب واسطه تثبيت شده همراه می باشد . نتيجه اين عمل متقابل ويژه تغيير در يک يا بيشتر از خصوصيات فيزيکی شيميايي محيط خواهد بود . (مثل تغيير pH‏ ، انتقال الکترون ، تغيير جرم ، انتقال حرارت ، جذب يا آزادسازی گازها يا يونهای مخصوص ) که بوسيله مبدل شناسايي شده و به سيگنالی الکتريکی تبديل شده و در نهايت به صورت عددی کمی نشان داده می شود‏ . (11)
‏1.a‏ ) بيوکاتاليست :
‏مواد بيولوژيکی مورد استفاده در تکنولوژی بيوسنسورها ، آنزيم ، آنتی بادی ها و اسيدهای نوکلئيک ، ميکروارگانيسم ها ، بافت ها و سلولها می توانند باشند . (11)
‏اين مواد بيولوژيکی موجب می شوند که بي‏و‏سنسور بصورت انتخابی يا اختصاصی عمل کند . اين قسمت‏ از بيوسن‏س‏ور در شناسايي و اندازه گيری سريع مولکولها يا واکنشهای شيميايي ويژه نيز دخالت دارد . اين واکنشگرهای بيولوژيکی را به روش های مختلف می توان روی يک حامل جامد ‏ت‏ثب‏ي‏ت ‏ ‏کرد .
‏جذب فيزيکی جزء زيستی بر اساس نيروهای جاذب و اندر والس قديميترين و ساده ترين روش تثبيت است . يکی از معايب عمده اين روش اين است که نيروهای اتصالی جزء زيستی و حامل براحتی کنترل نمی شود . برای بهبود عملکرد بيوسنسور لازم است که واکنشگر بيولوژيکی را با اتصال کووالانسی به حامل جامد متصل کرد . (2)
‏2.a‏ ) مبدل (Transducer‏ )
‏قسمت کليدی يک بيوسنسور مبدل يا ترانسديوسر آن می باشد . (3) که تغييرات فيزيکی و شيميايي حين واکنش را قابل استفاده و اندازه گيری می نمايد . (11)
‏يا به عبارتی ترانسديوسرها سيگنال بيولوژيکی توليد شده را به سيگنال قابل اندازه گيری و پردازش الکتريکی تبديل می کند . اين سيگنالها تقويت شده و بصورت مورد نظر نشان داده می شوند . (2)
‏ترانسديوسرها می توانند الکترود ، ترانزيستور ، ترميستور ، فيبرنوری يا کريستال فشار الکتريکی باشند . (11)
‏اين ترانسديوسرها بايد ويژگی های زير را داشته باشند :
‏1- نسبت به آناليت کاملاً اختصاصی عمل کنند
‏2- واکنش در آنها در غلظت مناسبی صورت گيرد
‏3- زمان پاسخ آنها کوتاه باشد ، بين 1 تا 60 ثانيه
‏4- بتوان تا حد امکان اندازه آنها را کوچک کرد . (2)
‏بيوسنسورها را بر اساس ترانسديوسرهای آنها به چهار دسته عمده تقسيم بندی می کنند : بيوسنسورهای الکتروشيميايي ، نوری ، حرارتی ، و جرمی . (2)
‏در ميان بيوسنسورهای مختلف ، ‏بيوسنسورهای الکترو شيميايي ‏خصوصاً بيوسنسورهای آمپرومتريک اخيراً موقعيت برجسته تری پيدا کرده اند . (4) و بهمين دليل نيز اکثر کوشش های اخير در ارتباط با بيوسنسورهای الکتروشيميايي پتا‏نس‏يومتريک و آمپرومتريک می باشد . (3)
‏بيوسنسور خوب بايستی حداقل بعضی از خصوصيات زير را دارا باشد :
‏1- بيوکاتاليست آن با توجه به هدف تجزيه بايستی کاملاً اختصاصی عمل کند و بيوکاتاليست آن بايستی تحت شرايط عادی پايدار باشد .
‏2- واکنش بيوکاتاليست با آن‏ا‏ليت بايستی وابسته به پارامترهای فيزيکی مثل تغيير pH‏ ، درجه حرارت و . . . باشد تا قابل کنترل و هدايت و استفاده توسط ترانسديوسرها بوده . همچنين بايستی اجازه آناليز نمونه را با کمترين فرآيند آماده سازی بدهند .
‏3- نتيجه بدست آمده توسط بيوسنسورها بايستی دقيق و قابل تکر‏ار باشد و پاسخی باشد که بدون رقي‏ق‏ يا غليظ کردن نمونه بدست آمده باشد . همچنين پاسخ بايستی عاری از اختشاشات الکتريکی باشد .
‏4- بيوسنسور کامل بايستی ارزان ، کوچک ، قابل حمل و استفاده توسط کاربران نيمه ماهر نيز باشد .