【 摘 要】 微 生物传 感器具有选择性好 、 灵敏度 高、 操作 简便快速 、 成 本低、 能在复杂体 系中进行在 线连 续监 测等特点 ， 已在 临床 医学、 食品 分析 、 发 酵工业、 环境监 测等领 域显示出广阔的应 用前景 。 随着纳米技 术的发展 ， 微 生物传 感器的研 究和应 用取得很大的进展 ， 已经成 为最有 用 的监控环 境的手段之 一， 本文综述 了 微 生物传 感器在监 测大气、 水质、 土壤 污染等 方面的应 用， 并对其前景进行 了 展 望。 【 关键词 】 微 生物传感器 ； 纳米技 术 ； 污染检 测 ； 环境

　　虽然微生物电极法可缩短测定 时间． 但微 生物 固定化膜 的制作工 艺复杂且容 易污染 ． 同时单一 菌种底物利用 范围有限 ． 在一定程 度上 限制 了微生物 电极 的使用 近年来 ． 人们利用 从污水 和活性 淤泥 中富 集 的电化学 活性微生物 ．构建 了多种有 介体或无介体微生 物燃 料 电 池． 同时发现 电流 （ 电压 ） 或电子库仑量与电子供体的含量之间存在对 应关 系 ．因此微生物燃 料 电池能用 于某些底物含量 的测定 ．如废水 Ｂ ＯＤ 以及有毒物质 等． 其中用于废水 中 Ｂ Ｏ Ｄ测定 的研究最为成熟。 ２ ． ２ ． ２ 重 金 属 检 测 重金属 污染广泛存在于环境 中． 它能通过生物富集作用对动植物 及人类 产生危 害 利用分析化学方法检测重金属离子对其 生物危 害缺 １ 微生物传感器的发展过程 乏直接检定 ．生物传感 器检测重金属 离子吸引 了越来越 多的研究兴 微 生物传感 器是指 利用一定 的 固定化方 法将 生物敏 感元件 （ 对 趣 。 特定 污染物 有感应 能力 的微生物菌 株 ） 与具有信号 转换 功能 的介质 发光微生物传 感器是 目前生 物毒性测试 中研究 最多的微生物传 相连 ． 并借 助一定 的设备将 信号放 大输 出 由于微 生 物传感器 的核 感器之一最常用 的生物发光系统是用于水体毒性 实验 的 Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｔ ｏ ｘ 法 心部 分是具 有生物 活性 的微生物细 胞 ． 而微生物在 其数量 、 大小 、 繁 评价早在 １ ９ ９ ５ 年 国家环境保护总局就颁布 了水质急性毒性 的测定 殖、 遗传 改造 等方 面均具 有 独特 的优势 ． 因此可 以满 足环 境监 测 中 发光细菌法行业标 准 李书钺［ ７ １ 以明亮发光杆菌作为指示生物 ， 研制 的 快速 简单 、 原位 、 低成本 的要求 。 传感器 将可 同时分析 Ｐ ｂ ２ ＋ ， ｃ ｒ ６ ． 、 Ｃ ｄ ２ ＋ 、 Ｈ 、 Ｃ ｕ ｚ ＋ 对发 光细 菌 的毒 性作 １ ９ ７ ５ 年Ｄ ｅ ｖ ｉ ｓ ＿ ｌ ＿ 制成 了第一支微生物传感 器 在微生 物传感器研 用 ， 该传感器与传 统实验方法具有较高 的相关性。 制 中最关键 的是微生物 的固定技术 ． 固定后 的微 生物应尽可能保证 细 ｗａ ｎ ｇ等 采用嗜冷杆 菌（ Ｐ ｓ ｙ ｃ ｈ ｒ ｏ ｂ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｓ ｐ ． ） 微生物传感器 毒性分 析 胞活性 和避免 细胞从膜 中流失 ．以延长微 生物传 感器的使用寿命 ． 传 系统 ， 对 Ｈ、 ｃ ｕ 、 ｚ ｎ 、 ｃ 、 Ｃ ｄ ｎ、 Ｐ ｂ 、 ｃ ０ ２ 一 等重金属和邻氯苯酚（ ２ 一 Ｃ Ｐ ） 、 统 的生物材料 固定方 法包括物理 吸附 、 共价 键合 、 交联 到一定 的载体 ２ ， ４ 一 二氯酚（ ２ ， ４ 一 Ｄ Ｃ Ｐ ） 、 邻硝基酚（ ２ 一 Ｎ Ｐ ） 、 对硝基酚（ ４ 一 Ｎ Ｐ ） 、 四环 素 、 十二 基质上 或包埋 于有 机聚合 物的基 质中 ． 然而这些方法都存在稳定期 短 烷基苯磺酸钠（ Ｌ Ａ Ｓ ） 等有 机物的生物急性毒性进行分析 。试验结果 表 和固定 时引起微 生物的损 伤等缺陷 明． 基于对数生长后期和稳定期 的嗜冷杆菌微 生物传感器具 有 良好的 纳米技 术的出现提供 另一种更好的固定方 法 ． 纳米管 与聚合 物复 毒性分析性能 Ａ ｍ ａ ｒ ｏ 等呗 ０ 以四膜虫 （ Ｔ ｅ ｔ ｒ ａ ｈ ｙ ｍ ｅ ｎ ａ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ｏ ｐ ｈ ｉ ｌ ａ Ｍ Ｔ Ｔ １ 、 合 材料用于 电化学 传感具有很 多优点 ． 如 制备简单 ． 易于制成 同一 厚 Ｍ Ｔ Ｔ ５ 金属硫蛋 白激活子 的真核生物荧光 素蛋 白基 因作 为信号载体 ． 度的膜等 ， 可以有效地提高生物传感器的重现性。 导 电聚合 物（ 如聚吡 开发全细胞生物传感器 ． 其检测重金属离子 的灵敏性 可与原核生物相 咯、 聚苯胺 、 聚嚷 吩等） 制 成的导电聚合物 膜具有 良好 的导 电性 ． 易于 当。 电子在生物 活性物质与 电极之 间传递 ．可用于制作 第三代生物 传感 基 因工程微 生物 在重金 属离 子检测 方面也 发挥 了作用 。 器 １ Ｏ年前 已经 出现 的微生物燃料 电池 （ （ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｂ ｉ ａ ｌ Ｆ ｕ ｅ ｌ ｃ ｅ １ １ ， ＭＦ Ｃ ） ） 技 Ｒ ａ ｖ ｉ ｋ ｕ ｍ ａ ｒ 等［ ｔ ０ １ 通过生物技术手段将对 ｚ ｎ 、 ｃ ｕ 敏感 的两种 启动子融 术正进入快速发展时期 ． 这些进步均有助于促进 了微 生物传感技术的 合 为双标记报告 蛋 白， 开发 出检 测 ｚ ｎ 、 ｃ ｕ ｚ ＋ 的微生物传感器 ， 最低检 发 展 出浓度分别 为 １ ６ １ ｚ Ｍ和２ ６ Ｌ Ｌ Ｍ Ｌ ｉ ｕ等ｌ ｌ 】 １ 从恶臭假单胞菌筛选出对 ｚ ｎ “ 的特 异性启 动子 ｃ ｚ ｃ Ｒ ３融合 到增强型绿色荧光蛋 白（ ｅ ｇ ｆ ｐ ） ， 研制 出用于 ２ 在 环 境 监 测 中的 应 用 特异性 的检测 ｚ ｎ 。 ＋ 含量的生物传感 器 Ｓ ｉ ｎ ｇ ｈ等【 ２ １ 固定小球 藻于玻璃碳 ２ ． １ 大 气 检 测 电极 膜上研 制微生 物传感器监测 Ｈ ｇ ２ ＿ 。具有 良熊猫体育官方网站好的响应时 间、 和持久 ｓ ０ 是 酸雨 酸雾 形 成 的主 要原 因 ．传 统 的检 测 方法 很 复 杂 。 性， 电极 响应 的线性 Ｈｇ “ 浓 度范 围为 １ ０ Ｍ～ １ ０ Ｍ， 可保持 １ ４天使用 Ｓ ａ ｓ ａ ｋ ｉ （ １ ９ ９ ７ ） 将一种 氧化亚铁 硫杆 菌（ Ｔ ｈ ｉ ｏ ｂ ａ ｃ ｉ ｌ ｌ ｕ ｓ ｆ ｅ ｒ ｒ ｏ Ｏ Ｘ ｉ ｄ ａ ｎ ｓ ） ￣ ｊ Ｉ 成微 期 。 生物传感器 ． 可 以监测酸雨 中的硫酸盐 王 晓辉等 分别 以氧化硫硫杆 用死去的生物被动 吸收重金属是一种更有效 、 经济 、 简单 的方法 。 菌和多功能硫杆菌为分子识别元件 ． 制备 了硫化物 和亚硫酸盐微生物 死 细胞 与活细胞相 比， 不需要营养 ． 易于处理和储存 ， 耐高毒性 的反应 电极 ． 实验 证明 ． 电极的响应 时间为 ３ － ６分钟， 以氧化 硫硫杆菌为分子 环境 将铜绿 假单胞菌烘 干后构建微生物传感 器检测重金属 Ｐ ｈ “ ． 得 识别 元件 的 电极 选择性 好 ．它对 Ｓ 一 的线 性范 围为 Ｏ ． Ｏ ６ ～ ３ ． Ｏ ｍｓ ｍ， 对 出其对 Ｐ ｈ 的线 ． Ｏ Ｉ ． ￣ Ｍ到２ ． ０ ￣ Ｍ． 最低检测量为 ０ ． ６ １ ｘ Ｍ ｔ 。 ｓ Ｏ 的线 ｍ ｇ ／ Ｌ 但 对于此类传感器 后续报 道不 多。 此 ２ － ３ 农 药 污染 监 测 外还有用 于 Ｎ Ｏ 检测的微生物传感器［ ３ １ 。 我国是一个农 业大国 ．农药是农业生产 中十分重要 的生产资料 ， ２ ． ２ 水 质熊猫体育官方网站 监 测 而有机磷农药 （ ０ ｒ ｇ ａ ｎ 叩ｈ ｏ ｓ ｐ ｈ ａ ｔ ｅ ｓ ， ０ Ｐ ｓ ） 是 目前应用 范围最广 ， 使用 量最 ２ ． ２ ． １ Ｂ ＯＤ检测 大的农药之一 由于过度使用 Ｏ Ｐ ｓ 引发 的环境问题 日益严 重 ， 与此同 生化需 氧量 （ Ｂ ｉ ｏ ｅ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｏ ｘ ｖ ｇ ｅ ｎ Ｄ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ） 简称 Ｂ Ｏ Ｄ， 是水 体 中微 时人们对于食品安全问题也 日益关注��

　　Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｖｉ ｓ ｉ ｏ ｎ

　　付 Байду номын сангаас 林初 文 陈 群 ２ （ １ ． 山东省滨 州 畜牧兽 医研 究 院 ， 山东 滨州 ２ ５ ６ ６ ０ ０ ； ２ ． 北京 尚洋 东 方环境 科 技股 份有 限公 司 ， 中国 北京 １ ０ ０ ０ ８ １ ）

　　由于人们 在追求经济效益的同时对环境保护的意识不够 ． 环 境污 染 变得突 出． 但传 统的检测方 法通常需要 一定的分 析技术 ． 专业 的实 验室 ． 人们需要找到一种简单 ， 快速 ． 便携的方法来检测各种 有机和无 机化学污染物 ． 生物传感器可很好的锯决这个 问题根据 生物传感器 中所用分子识别元件上的敏感物质不同 ．可以将生物传感器 分为 ： 酶 传感器 、 微生物传感器 、 免疫传感器 、 组织传感器 、 细胞传感器 。 其 中酶 传感器和微生物传感器研究得最多 ． 应用也最为广泛 。本 文主要介绍 微生物传感器 的发展及其在环境检测 中的应用