葉 茂，李 欣，武 涌，陳紅兵，高金燕，文學(xué)方

（1.南昌大學(xué)，食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江西南昌 330047；2.南昌大學(xué)食品學(xué)院，江西南昌 330047；3.南昌大學(xué)，中德聯(lián)合研究院，江西南昌 330047；4.江西省科學(xué)院，應(yīng)用化學(xué)研究所，江西南昌 330096）

食物過敏是由于機體攝入某些特定食物蛋白引發(fā)的不良免疫反應(yīng)，臨床上屬于變態(tài)反應(yīng)[1?2]。它影響全世界5%的成人和8%的兒童。食物過敏原通常是水溶性或鹽溶性糖蛋白。目前，已有來自123個物種的358個蛋白被鑒定為食物過敏原[3]，根據(jù)過敏原的一級結(jié)構(gòu)、交叉反應(yīng)性和相似的生物學(xué)功能分為不同的家族，表1列出了部分重要的植物源性和動物源性的過敏原家族。攝入過敏原較短的時間內(nèi)，患者會出現(xiàn)明顯的過敏癥狀，如皮膚紅疹、呼吸困難、消化不良、腹痛等，也可能出現(xiàn)嚴重的全身性過敏反應(yīng)[4?5]，但至今仍沒有對食物過敏有效的治療手段[6]，唯一的辦法就是采取一定的措施使過敏患者避免攝入含有過敏原的食物。2012年，我國實施《預(yù)包裝食品標簽通則》（GB7718-2011），鼓勵企業(yè)自愿標示過敏原成分以保護消費者，但由于制造商對過敏原標簽法意識缺乏，食物中出現(xiàn)未標注的過敏原成分的情況仍時有發(fā)生，這對過敏患者來說是一個巨大的隱患，也是形成進出口貿(mào)易壁壘的原因之一[7]，故開發(fā)快速、靈敏、可重現(xiàn)和標準化的檢測方法對食物過敏的預(yù)防和控制具備重大意義[5?6]。

生物傳感器作為一類新興的檢測方法，具有快速、高靈敏度、高度自動化、實時監(jiān)控等優(yōu)點，近年來被廣泛用于農(nóng)藥殘留、病原微生物以及食物過敏原等方面的檢測[8–10]。它主要通過生物識別元件對食物中的過敏原識別并產(chǎn)生響應(yīng)，再由換能器轉(zhuǎn)化為可定量的光電信號來實現(xiàn)檢測。本文從原理、優(yōu)缺點和應(yīng)用等方面對國內(nèi)外用于檢測食物過敏原的生物傳感器方法進行了闡述和總結(jié)，并進一步指出目前生物傳感器在食物過敏原檢測方面存在的不足之處以及今后的發(fā)展方向，為食物過敏原快速檢測方法的建立提供參考。

1 食物過敏原檢測方法

食物過敏原傳統(tǒng)/標準的檢測方法主要分為以下三類：分子生物學(xué)檢測方法，這類方法通過對過敏食物特異性DNA進行擴增來實現(xiàn)[11–13]，如環(huán)介導(dǎo)等溫擴增技術(shù)（loop-mediated isothermal amplification，LAMP）、實時熒光定量PCR技術(shù)等。由于DNA在熱處理和高壓下保持較長時間的完整性，所以該方法比較穩(wěn)定、自動化程度高，但不能檢測特定的過敏原蛋白，只能瞄準其表達的特征DNA片段，DNA含量與蛋白含量沒有量效關(guān)系，且蛋白才是主要導(dǎo)致過敏的“元兇”，所以PCR技術(shù)適合檢測核酸含量高的樣品，如花生、堅果、大豆、魚和甲殼等[13?15]；免疫學(xué)檢測方法，該類方法基于抗原抗體之間的特異性結(jié)合，如酶聯(lián)免疫吸附試驗（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）、免疫印跡等，其中ELISA法是應(yīng)用范圍最廣的檢測方法[16–18]，其具備特異性強、靈敏度高、適合大批量樣本檢測等優(yōu)點，但由于食品加工方法、人員操作和實驗試劑的影響，ELISA容易出現(xiàn)假陽性或假陰性結(jié)果、可重復(fù)性差；色譜學(xué)檢測方法，如液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（liquid chromatography-mass spectrograph，LC-MS/MS）、高效液相色譜法（high performance liquid chromatography，HPLC）等[19–22]，其中LC-MS/MS法是我國于2019年實施的推薦性國家標準GB/T 38163-2019中規(guī)定的方法，可對牛奶、雞蛋、大豆等食品中的部分過敏原進行檢測。該法通過對過敏原的特征肽段進行鑒定來明確識別過敏原，但不適用于實時分析且設(shè)備的高昂成本可能會限制其在食品工業(yè)中的廣泛應(yīng)用。以上三類方法已經(jīng)過幾十年的發(fā)展，具有一定的優(yōu)越性，同時也存在局限性，如需專業(yè)人士操作、難以現(xiàn)場化常規(guī)化檢測等，而生物傳感器作為一類近年來發(fā)展起來的方法，具有響應(yīng)快速、高度自動化、部分傳感器支持現(xiàn)場檢測等優(yōu)點，已成為熱點研究的領(lǐng)域，在食物過敏原快速檢測上十分具有潛力。

表 1 常見的食物過敏原及其家族[5]Table 1 Examples of major class food allergens[5]

2 生物傳感器的原理及其應(yīng)用

生物傳感器由生物識別元件、換能器和光電信號放大裝置等部分組成（圖1）。生物識別元件是精確捕獲目標物質(zhì)的關(guān)鍵，不同的生物分子（如抗體、細胞等）和仿生分子（如適配體）都可用作過敏原的生物識別元件（圖2）。當(dāng)生物識別元件與待測樣品相互作用產(chǎn)生化學(xué)信號，換能器將其轉(zhuǎn)換為可定量檢測的光電信號，再經(jīng)過分析系統(tǒng)進行放大，從而對待測物定性及定量分析[22?24]。其中，換能器是生物傳感器至關(guān)重要的組成部分，也是20世紀90年代以來許多團隊想要突破和創(chuàng)新的地方[25]。本文根據(jù)換能器的種類，將生物傳感器分為光學(xué)生物傳感器、電化學(xué)生物傳感器及壓電免疫生物傳感器進行介紹，并在表2中總結(jié)了不同類型的生物傳感器的基本原理及優(yōu)缺點，表3列舉了用于檢測牛乳過敏原β-乳球蛋白的光學(xué)生物傳感器和電化學(xué)生物傳感器的研究實例，可以更加清晰直觀地比較各類傳感器的差異。

圖 1 生物傳感器工作原理Fig.1 Working principle of biosensor

圖 2 生物識別元件與受體結(jié)合示意圖Fig.2 Schematic diagram of the binding of biological recognition element and receptor

2.1 光學(xué)生物傳感器

光學(xué)生物傳感器通過識別待測物與生物受體相互作用后對光學(xué)結(jié)構(gòu)表面的有效折射率、熒光或者顏色等的變化實現(xiàn)待測物的檢測[39–41]，依據(jù)檢測信號的不同分為以下三類：共振增強吸收（resonance enhanced absorption，REA）、熒光、表面等離子共振（surfaceplasmon resonance，SPR）[28?29]。表4中列舉了基于REA、熒光、SPR光學(xué)傳感器的基本原理及優(yōu)缺點。這三類傳感器都具備響應(yīng)速度快、無需標識且光學(xué)元件抗干擾能力強等優(yōu)點，但REA生物傳感器制作工藝復(fù)雜，熒光生物傳感器雖靈敏度高但不適合現(xiàn)場檢測，SPR生物傳感器檢測限相對較低。此外，大多數(shù)光學(xué)傳感器的檢測都需要二次再檢測。

2.1.1 基于REA的光學(xué)生物傳感器 當(dāng)抗原與金簇抗體在免疫芯片的光學(xué)透明距離層的表面上結(jié)合時，金納米粒子沉積在反射鏡上方的光學(xué)近場中，產(chǎn)生了共振增強吸收現(xiàn)象，通過光學(xué)傳感器可觀察到強烈的顏色效應(yīng)[42]。REA生物傳感器與納米金屬探針聯(lián)用可以得到更強的REA信號，其具有操作簡單、無損傷分析等優(yōu)點，但僅有極少的貴金屬粗糙面才具有共振增強現(xiàn)象，且其制作工藝復(fù)雜難以標準化，重復(fù)性較差。Hohensinner等[29]研制了一種基于REA的新型光學(xué)生物傳感器，用金簇標記的抗β-乳球蛋白抗體與過敏原結(jié)合，建立了在奶粉中檢測β-乳球蛋白的方法。Maier等[42]將過敏原涂覆在芯片上，去捕獲金納米粒子標記的抗體，實現(xiàn)了卵清蛋白和卵類粘蛋白的檢測，檢測限（limit of detection，LOD）為1 ng/mL。隨后，其又研制了一款基于REA的光學(xué)生物傳感器去檢測經(jīng)熱處理后的β-乳球蛋白的致敏性，結(jié)果顯示β-乳球蛋白和抗體結(jié)合能力在95 ℃處理20 min和90 ℃處理60 min后仍未喪失，但抗原性降低[30]。

2.1.2 基于熒光的光學(xué)生物傳感器 通過熒光信號分子與待測物結(jié)合時，熒光團內(nèi)在的光物理特性被激活，進而釋放出熒光信號，根據(jù)熒光強度的變化對待測物中的過敏原含量進行檢測[43]，其具有分析時間短、靈敏度高等優(yōu)點，但熒光信號分子的熒光壽命以秒為單位，并且需要特定的儲存條件，不適合現(xiàn)場檢測。Jiang等[44]開發(fā)了以大鼠肥大細胞（RBL-2H3）為傳感介質(zhì)的熒光傳感器，來鑒定和檢測魚類過敏原小清蛋白（parvalbumin，PV）。通過高效的脂質(zhì)介導(dǎo)的DNA轉(zhuǎn)染程序，將增強型綠色熒光蛋白（Enhanced green fluorescent protein，EGFP）質(zhì)粒導(dǎo)入肥大細胞中以獲得穩(wěn)定表達綠色熒光的RBL-2H3肥大細胞株，再使用激光共聚焦掃描顯微鏡觀察RBL-2H3細胞受過敏原刺激后的熒光強度變化。該法的線性范圍為1~100 ng/mL，LOD為0.35 ng/mL。álvarez等[32]用鏈霉親和素包裹的量子點（quantum dots，QDs）標記二抗來放大信號，并通過熒光傳感器檢測β-乳球蛋白，LOD為33.7 ng/mL。Chen等[45]使用指數(shù)富集的配體系統(tǒng)進化技術(shù)（systematic evolution of ligands by exponential enrichment，SELEX）篩選出了乳鐵蛋白的兩個裂解適配體，將它們的結(jié)構(gòu)優(yōu)化成一種新型的雙結(jié)合位點分裂適配體，再將二價適配體分別與信號分子異硫氰酸熒光素（fluorescein isothiocyanate isomer，F(xiàn)ITC）和納米粒子Ag10連接，最后基于熒光偏振法（fluorescence polarization，F(xiàn)P）的光學(xué)傳感器檢測奶粉中乳鐵蛋白。通過使用了適配體和Ag10，大大提升了傳感器的靈敏度，比傳統(tǒng)的光學(xué)傳感器高3個數(shù)量級，LOD為0.02 ng/mL。隨后，Shi等[35]也將一種新型的熒光納米材料碳點（carbon dots）與適配體相結(jié)合，成功建立了低致敏配方乳制品中β-乳球蛋白的檢測方法，該方法的LOD為0.037 ng/mL。最近，Phadke等[46]利用核糖體展示技術(shù)篩選出兩個抗αs-酪蛋白熒光肽適配體Cas1和Cas2，通過PEG24在Cas1的N端進行修飾，可以抑制β-乳球蛋白的熒光，同時增強αs-酪蛋白存在下的熒光，LOD為1008 ng/mL，與免疫層析試劑盒所需的15 min相比，基于熒光肽適配體傳感器的檢測時間僅要20~25 s，熒光適配體具有更加顯著的識別能力和潛在的應(yīng)用前景。

表 2 檢測食物過敏原的生物傳感器的基本原理及優(yōu)缺點Table 2 Pros cons and principles of various biosensors for detection of food allergens

表 3 生物傳感器在牛乳過敏原β-乳球蛋白檢測中的應(yīng)用Table 3 Application of biosensors in the detection of milk allergen β-lactoglobulin

表 4 檢測食物過敏原的光學(xué)傳感器的基本原理及優(yōu)缺點Table 4 Pros cons and principles of optical biosensors for detection of food allergens

2.1.3 基于SPR的光學(xué)生物傳感器 當(dāng)消逝波穿過金屬薄膜時，金屬薄膜表面固定生物識別元件與其表面捕獲的食物過敏原的界面處發(fā)生表面等離子體共振（SPR）現(xiàn)象，傳感器實時記錄光折射率的變化，通過判斷食物過敏原與其受體的吸附和解離情況來定量食物過敏原（圖3）[47?52]。目前，表面等離子體共振（SPR）生物傳感已被開發(fā)用于蛋白質(zhì)濃度的測定，它對食物過敏原、有毒蛋白質(zhì)、抗體和藥物蛋白質(zhì)等具有極高的敏感性、無需標識、能輕松地監(jiān)控各種生物分子相互識別的實時變化，但靈敏度不高，檢測限偏低[53?54]。Billakanti等[31]開發(fā)了基于SPR生物傳感器定量測定加工過的牛乳樣品、乳清餾分和各種奶源產(chǎn)品中的α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、牛血清白蛋白（bovine albumin，BSA）、乳鐵蛋白和IgG的方法，平均含量為8.0×105、4.0×106、2.1×105、1.2×105和4.8×105ng/mL，且與HPLC測出的結(jié)果之間的決定系數(shù)R2>0.97，但存在靈敏度低的缺點，需要提升傳感器的性能。于是，Pollet等[50]將磁性納米顆粒與光纖平臺結(jié)合到一起，通過磁性納米顆粒增強傳感信號，利用光纖SPR傳感器快速準確地檢測花生過敏原Ara h 1，將LOD提高兩個數(shù)量級，為90 ng/mL。Angelopoulou等[51]將微流控芯片與SPR光學(xué)傳感器結(jié)合，既可以縮短反應(yīng)時間，又能減少樣品消耗。通過電動傳輸樣品并引導(dǎo)樣品到特定的位置，可同時檢測酪蛋白、花生蛋白、大豆蛋白和醇溶蛋白四種不同食物過敏原，檢測時間為6.5 min，LOD分別為40、1.0×103、800和100 ng/mL，與ELISA檢測結(jié)果一致，且成本更低。最近，Zhou等[47]研制了一款檢測原肌球蛋白（tropomyosin，TM）的傳感器，將抗TM的單克隆抗體修飾在金標生物芯片表面，通過SPR傳感器進行定量檢測，該方法檢測十分迅速，僅需3 min即可準確檢測出不同貝類中TM的含量。

圖 3 基于SPR生物傳感器的食物過敏原實時定量檢測工作原理[47]Fig.3 Principle of an SPR biosensor for food allergen real-time detection[47]

2.2 電化學(xué)生物傳感器

電化學(xué)生物傳感器將生物識別元件固定在電極表面，與識別到的待測物結(jié)合，從而引起電極上的電阻、電勢或電流等的變化，進而實現(xiàn)待測物的檢測[51?52]，根據(jù)最終檢測信號的不同大致可分為阻抗法、安培法和伏安法[53-54]。表5中列舉了基于阻抗法、安培法和伏安法電化學(xué)傳感器的基本原理及優(yōu)缺點，其具有預(yù)處理過程簡單、成本低、靈敏度高、便攜、易于操作、適用于現(xiàn)場應(yīng)用等優(yōu)點，但重復(fù)性不好、電極表面易鈍化和待測樣本受表面電活性物質(zhì)干擾等缺點。電化學(xué)生物傳感器對成分復(fù)雜以及帶有顏色的樣品的檢測尤其適用，被認為是最有前途的分析工具之一[54?55]。

2.2.1 阻抗法 阻抗法電化學(xué)生物傳感器是將生物識別元件固定在電極表面，當(dāng)其與待測物結(jié)合時，引起電極表面阻抗值的變化來測定目標物[56–57]。這類傳感器的制備過程簡易，穩(wěn)定性好，由于方法學(xué)的限制，它不能同時對多種物質(zhì)同時進行分析。阻抗測量常分為兩種：非法拉第阻抗和法拉第阻抗，前者可以在沒有氧化還原對存在的情況下進行檢測，在電化學(xué)生物傳感器中應(yīng)用較少，后者必須在有氧化還原對存在下才能測定。電化學(xué)阻抗譜（electrochemical impedance spectroscopy，EIS）是法拉第阻抗，它通過測定固體電解質(zhì)的電導(dǎo)率、電極表面的電子傳遞阻抗等，從而獲得生物分子之間相互作用的結(jié)果。Sun等[40]以花生過敏原Ara h 1寡核苷酸為探針，探針的5′端用硫醇標記，3′端用生物素標記，通過硫醇親和力形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)，將探針連接到金電極表面來改良阻抗型電化學(xué)DNA傳感器的靈敏度和選擇性，同時用EIS測量了探針與電極之間電子轉(zhuǎn)移效率的變化，該法LOD為2.22×10?5ng/mL。Jiang等[28]將肥大細胞與阻抗型電化學(xué)傳感器結(jié)合，通過模擬過敏原在體內(nèi)細胞中的生理效應(yīng)來實現(xiàn)過敏原的檢測。肥大細胞的表面有大量Fc受體，可以選擇性結(jié)合IgE或IgG抗體，當(dāng)它與致敏原相結(jié)合后將觸發(fā)脫顆粒，引起組胺、5-羥色胺和β-己糖胺酶等化學(xué)介質(zhì)的釋放，從而轉(zhuǎn)化為可以很容易記錄和量化的信號。該課題組通過此方法構(gòu)建了檢測河蝦原肌球蛋白Pen a 1的方法，該法的LOD為150 ng/mL。隨后，研究者們又結(jié)合微流控芯片技術(shù)及巨噬細胞和肥大細胞共培養(yǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)了同時進行微流控細胞培養(yǎng)、食物過敏原誘導(dǎo)的細胞形態(tài)變化和高通量過敏原的分析測定[58]。

2.2.2 安培法 安培法電化學(xué)生物傳感器是當(dāng)工作電極的電位恒定時，待測物在電極表面或其修飾層內(nèi)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生的電流隨時間的變化來定量分析反應(yīng)中的電活性物質(zhì)[59]。這類傳感器因為其電極的輸出信號直接和待測物的濃度呈線性關(guān)系，成為研究最多、應(yīng)用最廣的一類電化學(xué)傳感器，但重復(fù)性差。Sun等[60]制備了電化學(xué)DNA傳感器檢測花生過敏原Ara h 1，用安培法監(jiān)測DNA雜交，通過在電極上涂覆一層殼聚糖-多壁碳納米管復(fù)合材料和酶聯(lián)放大生物分子的電化學(xué)反應(yīng)活性，以此來提高靈敏度，增大動態(tài)監(jiān)測范圍，該法LOD為8.26×10?7ng/mL，線性范圍為2.48×10?6~7.94×10?5ng/mL。Ruiz-Valdepe?as等[61]使用羧酸修飾的磁珠固定酶標記的抗體，用安培法電化學(xué)免疫傳感器檢測α-乳白蛋白，其LOD達到0.011 ng/mL。Angulo-Ibá?ez等[62]首次開發(fā)了一款基于磁珠修飾捕獲抗體的夾心安培型電化學(xué)傳感器去檢測蝦TM。通過磁珠修飾捕獲抗體，可以使用外部磁鐵進行快速和簡單的分離，從而減少分析時間，提高在樣本中捕獲TM的效率，最大限度地減少了基質(zhì)效應(yīng)[63]，其LOD為0.0469 ng/mL。該傳感器簡化了樣品制備過程，無需純化或濃縮階段，可直接在食品工業(yè)中進行現(xiàn)場常規(guī)過敏原分析。

2.2.3 伏安法 伏安法電化學(xué)生物傳感器是通過將生物識別元件固定在電極表面，目標物質(zhì)與之結(jié)合后引起電極表面電活性物質(zhì)發(fā)生改變，根據(jù)峰電流強度和濃度的關(guān)系準確定量，濃度越高，峰電流越大[37]。它具有制作簡單、穩(wěn)定性好、重復(fù)性好、可同時分析多種分析物，但靈敏度較阻抗法偏低。Cao等[64]利用聚-L-精氨酸/多壁碳納米管（P-L-Arg/MWCNTs）復(fù)合膜對玻碳電極進行改性，通過納米金（AuNPs）來修飾電極來促進電子轉(zhuǎn)移、提高電極電導(dǎo)率和結(jié)合位點，進而放大反應(yīng)[65]。該團隊建立了一種基于循環(huán)伏安法（cyclic voltammetry，CV）和差分脈沖伏安法（differential pulse voltammetry，DPV）電化學(xué)傳感器檢測牛乳中酪蛋白的方法，線性范圍為102~104ng/mL，LOD為50 ng/mL。López等[66]研制了一種響應(yīng)面分析法與DPV電化學(xué)傳感器結(jié)合檢測Ara h 2的方法。通過響應(yīng)面分析法優(yōu)化了捕獲探針和巰基己醇（間隔物）的濃度，使得傳感器的分析性能得到了提升，LOD為0.17 ng/mL。Alves等[67]通過兩種單克隆抗體來建立夾心型伏安法電化學(xué)傳感器用于檢測食品中的Ara h 6，其線性范圍為1~100 ng/mL，LOD為0.27 ng/mL，該法被應(yīng)用于復(fù)雜食品基質(zhì)如餅干和巧克力中Ara h 6的檢測。隨后，Kokkinos等[68]開發(fā)了一種基于量子點的競爭性伏安法傳感器用來檢測酪蛋白和免疫球蛋白G（IgG）。該方法的線性范圍分別為0~5×103和0~2×103ng/mL，LOD分別為20和40 ng/mL，該法被應(yīng)用于牛乳摻假問題的檢驗。

表 5 檢測食物過敏原的電化學(xué)傳感器的基本原理及優(yōu)缺點Table 5 Basic principle, advantages and disadvantages of electrochemical biosensors for detection of food allergens

2.3 壓電免疫傳感器

壓電免疫生物傳感器通常將抗體固定在晶體表面，壓電晶體在振蕩時存在一個基礎(chǔ)頻率，當(dāng)抗原抗體結(jié)合時，質(zhì)量增加，晶片的振蕩頻率會相應(yīng)減少，通過減少值與吸附量之間的相關(guān)性對待測物進行定量分析[69]。它的優(yōu)點是重復(fù)性好、檢測時間短、無需標識即可實現(xiàn)免疫檢測，可用于表征生物分子相互作用。石英晶體是最為常用的壓電晶體，Sun等[70]首次將基于石英晶體微天平（quartzcrystalmicrobalance，QCM）的壓電免疫傳感器檢測蝦過敏原Pen 1；觀察傳感器表面特異性抗體結(jié)合時的振動變化，其LOD為333 ng/mL，檢測時間僅需10 min，可重復(fù)使用13次以上。Chu等[71]將金納米粒子（AuNPs）固定在QCM電極表面，再將雞抗醇溶蛋白抗體直接固定在AuNPs修飾的表面，通過壓電免疫傳感器檢測醇溶蛋白與抗體結(jié)合時頻率的變化，該方法的靈敏度大為提 高，LOD為8 ng/mL。隨 后，F(xiàn)unari等[72]將QCM傳感器與光子固定技術(shù)相結(jié)合檢測食品中的醇溶蛋白，這種技術(shù)通過紫外線照射選擇性還原蛋白質(zhì)中的二硫鍵，把抗體定向固定在QCM表面上，10 min內(nèi)即可完成對實際樣品中提取物的分析，該法的LOD為4×103ng/mL。

3 結(jié)論與展望

食物過敏原的檢測與食品生產(chǎn)、標識及風(fēng)險管理等息息相關(guān)，是確保食品安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，且微量的過敏原即可引發(fā)食物過敏反應(yīng)，因此高靈敏度和低檢出限的生物傳感器非常適合用于食物過敏原的檢測。本文論述了光學(xué)、電化學(xué)和壓電免疫生物傳感器在檢測食物過敏原的最新進展，基于目前檢測食物過敏原的生物傳感器所存在的缺陷，未來的改進方向主要集中在以下幾個方面：食品樣本基質(zhì)效應(yīng)大，如何從包含大量干擾成分的復(fù)雜食品基質(zhì)中成功提取目的過敏蛋白，避免假陽性和假陰性結(jié)果，是樣本制備的挑戰(zhàn)之一；雖然便攜式食品評估技術(shù)越來越熱門，但是目前大多數(shù)生物傳感器檢測平臺仍依賴于實驗室，若能將智能手機作為傳感器的現(xiàn)場控制或者分析工具，開發(fā)強大的智能手機應(yīng)用程序，提供快速傳輸和數(shù)據(jù)存儲功能，將大大提高生物傳感器的便攜性和可操作性；當(dāng)前大部分的生物傳感器中生物識別元件僅能識別一到兩種過敏原，而實際生產(chǎn)中需要同時對多種過敏原進行檢測，高通量快速檢測是生物傳感器發(fā)展的重要方向之一；由于納米材料（如金納米粒子、量子點和石墨烯等）具有放大信號、易于分離和良好的生物相容性等優(yōu)點，在生物傳感器中廣泛使用以提升性能，如何進一步探索開發(fā)新型納米材料用于超靈敏檢測食物過敏原也是十分有必要的；強效有毒的化學(xué)物質(zhì)作為固定材料會限制部分生物傳感器的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，尋找天然材料部分或完全替代這些有毒化學(xué)物質(zhì)且滿足檢測要求是一個可行的改進方向，如加強天然橡膠、硬明膠膠囊和玉米醇溶蛋白等材料等在其中的應(yīng)用。

生物傳感器檢測是一類多學(xué)科交叉融合的新興技術(shù)，它的易操作、響應(yīng)快速及樣品用量少等特性仍具有較大的優(yōu)勢?？梢灶A(yù)見，研發(fā)出微型、智能、環(huán)保和高通量的生物傳感器來監(jiān)控食品加工過程中的過敏原交叉污染，能夠幫助食品生產(chǎn)企業(yè)、食品加工商和食品安全監(jiān)管部門，保護消費者權(quán)益，為快速現(xiàn)場定量檢測食品中的過敏原提供可靠的分析方法，具有很好的應(yīng)用前景。