Welkom bij
Moderne landbouw
!
Vandaag, we gaan over soorten biosensoren in de landbouw en hun toepassing in de landbouw.
Wat is biosensor? Een biosensor is een analytisch apparaat dat een biologische reactie omzet in een elektrisch signaal. Biosensoren kunnen worden gedefinieerd als analytische apparaten die een combinatie van biologische detectie-elementen bevatten, zoals een sensorsysteem en een transducer. De toepassingen van deze biosensoren omvatten voornamelijk het controleren van ecologische vervuilingsbeheersing, op landbouwgebied evenals voedselindustrieën. De belangrijkste kenmerken van biosensoren zijn stabiliteit, kosten, gevoeligheid, en reproduceerbaarheid. Het doel van een biosensor is om ofwel discrete ofwel continue elektronische signalen te creëren die evenredig zijn aan een enkele analyt of een verwante groep analyten.
In de landbouwindustrieën, de kwaliteit van een product wordt geëvalueerd door middel van periodieke chemische en microbiologische analyses die duur zijn, traag, goed opgeleide operators nodig hebben en in sommige gevallen stappen van extractie of voorbehandeling nodig hebben, de analysetijd verlengen. Biosensoren kunnen snelle, niet-destructieve en betaalbare methoden voor de kwaliteitsbewaking van een product. Biosensoren verminderen de testtijd en -kosten of verhogen de productveiligheid.
Biosensoren zijn aangepast om analyten in online systemen te detecteren. Biosensoren hebben het potentieel om een analytische revolutie teweeg te brengen om de problemen in de landbouw- en voedingsindustrie op te lossen. Nutsvoorzieningen, laten we ingaan op de details van typen biosensoren in de landbouw en hun principes in de landbouwsector.
Het biologische materiaal dat de voorkeur heeft, zoals enzym, wordt gekozen voor conventionele methoden zoals fysieke of membraaninsluiting en niet-covalente of covalente binding. Het gekozen biologische materiaal staat in contact met de transducer. Om een gebonden analyt te creëren doordat de analyt aan het biologische materiaal bindt, produceert dit de elektrische respons die moet worden gemeten. In sommige gevallen, de analyt is veranderd in een product en heeft enige kans om verband te houden met het vrijkomen van warmte, gassen zoals zuurstof, elektronen of waterstofionen.
Strengere regelgeving en een groter publiek bewustzijn van milieukwesties brengen vereisten met zich mee om een steeds groter aantal analyten in de lucht, bodem, en water met grotere nauwkeurigheid. De toegenomen bezorgdheid van het publiek over de veiligheid van het milieu bevordert ook de noodzaak om ziekteverwekkers in het veld en in de beek te monitoren. Met grotere druk om water te recyclen, het gebruik van antibacteriële middelen tot een minimum te beperken en de lozingen van goede kwaliteit te houden, fabrikanten in een groot aantal verschillende industrieën zijn op zoek naar technologieën om verontreinigingsproblemen snel bij de bron te identificeren. In de tussentijd, exploitanten zijn op zoek naar de kosten van steeds complexere monitoringregimes. Biosensoren die een organisme snel kunnen detecteren, zullen erg belangrijk zijn bij de monitoring van de pathogenen in de omgeving.
de duurzaamheid, gevoeligheid en lage kosten van signaaltransducers en de toenemende beschikbaarheid van enzymen, antilichamen en genetisch gemanipuleerde micro-organismen die verband houden met milieuverontreinigende stoffen hebben bijgedragen aan de recente interesse in het toepassen van biosensoren voor milieumonitoring.
De biologische componenten worden op geschikte wijze geïmmobiliseerd op het oppervlak van de transducer. Enzymen worden in het algemeen door glutaaraldehyde geïmmobiliseerd op een poreus velachtig lensdoekje of nylon netweefsel en het aldus geproduceerde enzymmembraan wordt aan de transducer vastgemaakt.
Het oppervlak van de transducer kan worden behandeld met 3-aminopropyltriethoxysilaan. De biologische componenten kunnen nu covalent aan dit verknoopte silaan binden via de reactieve aminogroep blijft vrij. Dit proces levert niet-reproduceerbare resultaten op en veroorzaakt vaak een grote vermindering van de activiteit van de biologische componenten.
De biologische component interageert in het bijzonder met de analyt, die een fysieke verandering veroorzaakt dicht bij het oppervlak van de transducer. Deze fysieke verandering kan warmte zijn die vrijkomt of wordt geabsorbeerd door de reactie, productie van elektrisch potentiaal als gevolg van verandering in de verdeling van de elektronen, beweging van elektronen als gevolg van redoxreacties, het door de reactie geproduceerde of geabsorbeerde licht, wijzigen in de massa van biologische componenten als gevolg van de reactie.
De transducer detecteert het signaal en zet het om in de elektrische signalen.
Dit signaal is noodzakelijkerwijs klein en wordt door de versterker versterkt voordat het in de microprocessor wordt ingevoerd. Het signaal wordt vervolgens verwerkt en geïnterpreteerd en weergegeven in de juiste eenheden.
Er zijn veel soorten biosensoren gebaseerd op de sensorapparaten en de biologische materialen en sommige worden hieronder besproken.
Lezen: Landbouw Plattelandsontwikkeling in India .
Het is een heel eenvoudig apparaat. Het meet de meting van elektronische stroom, ionisch of door geleidingsveranderingen veroorzaakt door bio-elektroden. Het sensorsubstraat bevat in het algemeen drie elektroden; een referentie-elektrode, een actieve elektrode, en een zinkelektrode. Als ionenbron kan een hulpelektrode (ook wel tegenelektrode genoemd) aanwezig zijn. De doelanalyt is betrokken bij de reactie die plaatsvindt op het actieve elektrodeoppervlak, en de geproduceerde ionen om een potentiaal te maken die wordt afgetrokken van die van de referentie-elektrode om een signaal te geven.
In dit type biosensor gebruiken hele cellen of organellen als biologische component. De cellen zijn erg goedkoper, een langere actieve levensduur hebben, en zijn minder gevoelig voor inhibitie, pH, en temperatuurvariaties dan enzymen.
Het gebruik van amperometrische biosensoren bij signaaltransductie is het meest gerapporteerd met behulp van een elektrochemische benadering. Zowel "one-shot" (wegwerp)sensoren als online (multi-meting) apparaten zijn in de handel verkrijgbaar, monitoring van een breed scala van doelanalyten. In tegenstelling tot potentiometrische apparaten, de principewerking van amperometrische biosensoren wordt bepaald door een constant potentieel nuttig tussen een werkende en een referentie-elektrode. Het functionele potentieel resulteert in redoxreacties, waardoor er een netto stroom vloeit. De grootte van deze stroom is evenredig met de concentratie van elektroactieve soorten daar in de testoplossing en zowel kathodische (reducerende) als anodische (oxiderende) reacties kunnen amperometrisch worden gevolgd. De meeste amperometrische biosensoren die zijn uitgelegd, gebruiken enzymen als het bioherkenningselement. Normaal gesproken, oxidase- en dehydrogenase-enzymen zijn de meest gebruikte katalysatoren die voor deze biosensorformaten worden gebruikt.
Deze vorm van biosensor geeft een logaritmisch antwoord door middel van een hoog energetisch bereik. Deze biosensoren worden vaak aangevuld met een monitor die de prototypes van de elektroden maakt die op een synthetisch substraat liggen, bedekt door een presterend polymeer met een enzym is verbonden. De biosensoren bestaan uit twee elektroden die enorm responsief en sterk zijn.
Alle soorten biosensoren nemen normaal gesproken de minste monstervoorbereiding in beslag, omdat de biologische detectiecomponent extreem kieskeurig is voor de analyt die in moeilijkheden verkeert. Door de veranderingen van fysisch en elektrochemisch zal het signaal gegenereerd worden door in de laag geleidend polymeer geschikt te maken voor modificatie aan de buitenkant van de biosensor.
Het detecteert hoeveel licht wordt geproduceerd of geabsorbeerd door de biochemische reactie. Een zeer capabele biosensor is de luminescentie-biosensor voor de detectie van bacteriën in voedsel en klinische monsters. Bacteriën worden ook gebruikt als biosensor, ze fluoresceren in aanwezigheid van specifieke verontreinigende stoffen die ze graag eten en detecteren het olielekgebied.
Lezen: Stadslandbouwtechnieken .
Landbouw omvat de productie van gewassen en het houden van vee dat verschillende producten produceert die in het dagelijks leven worden gebruikt. Deze elementen zijn altijd vatbaar geweest voor schade in de vorm van plagen en ziekten die winstderving veroorzaken. Vandaar, een manier om de winst te vergroten zou zijn om het verlies van gewassen en vee door dergelijke natuurlijke bedreigingen te verminderen. Met de vooruitgang in bioterrorisme, de behoefte aan biosecurity wordt noodzakelijk. Ook, de noodzaak van bioveiligheid is noodzakelijk wanneer landbouwproducten of levende objecten over internationale grenzen moeten worden vervoerd. Biosensoren kunnen op dit gebied een grote rol spelen omdat ze een snelle en specifieke detectie bieden in vergelijking met de oudere technieken.
Een concentratie van herbiciden, pesticiden en zware metalen in landbouwgronden neemt toe en dit is een punt van zorg. Biosensoren kunnen worden gebruikt om de niveaus van pesticiden te berekenen, herbicide, en zware metalen in de bodem en het grondwater. Biosensoren kunnen worden gebruikt om het mogelijke optreden van bodemziekte te voorspellen, wat met de bestaande technologie niet haalbaar was. De biologische diagnostiek van bodem met behulp van biosensoren betekent het openen van de aanpak voor betrouwbare preventie en sanering van bodemziekte in een eerder stadium.
Het basisprincipe van bodemdiagnose met de biosensor is het benaderen van de relatieve activiteit van "goede microben" en "slechte microben" in de bodem op de bron van kwantitatieve meting van differentieel zuurstofverbruik bij de ademhaling van twee soorten bodemmicro-organismen. De meting gebeurt tijdens twee sensoren geïmpregneerd met "goede microben" en "slechte microben", respectievelijk, worden ondergedompeld in een suspensie van het grondmonster in bufferoplossing.
Door twee gegevens te vergelijken, kan het mogelijk zijn om kwantitatief te beslissen welke microbe gunstig is voor de bodem. Het is haalbaar, daarom, om vooraf te voorspellen of bodemziekte in de onderzochte bodem kan uitbreken. Benadrukt moet worden dat de biosensor een innovatief systeem biedt voor het diagnosticeren van de bodemgesteldheid, niet gebaseerd op ervaring maar op numerieke gegevens. Nitraatbiosensor is ontwikkeld voor het detecteren van de hoeveelheid nitraat in de bodem.
Enzymbiosensoren op basis van de remming van cholinesterasen zijn gebruikt om sporen van organofosfaten en carbamaten uit pesticiden te identificeren. Er is onderzoek gedaan naar selectieve en gevoelige microbiële sensoren voor de hoeveelheid ammoniak en methaan. Echter, de commercieel verkrijgbare biosensoren voor het beheer van de afvalwaterkwaliteit zijn biologische zuurstofverbruik-analysatoren (BOD) op basis van micro-organismen zoals de bacterie Rhodococcus erythropolis, geïmmobiliseerd in collageen of polyacrylamide.
Dat zijn alle mensen over soorten biosensoren in de landbouw die in de landbouwsector worden gebruikt.
Lezen: Broccoli-kweektechnieken in de eigen tuin .
