PLAN :
1. Le biorécepteur
2. Le transducteur
3. L'immobilisation
1. Le fonctionnement
2. Les biocapteurs
1. Le poisson
2. Le chocolat
3. La pomme de terre
4. Les jus de fruits
5. Les yaourts
6. La viande
HISTORIQUE
1950
: Leland Clarke
crée le premier biocapteur dont le
but est de mesurer la concentration en oxygène dissout dans le
sang.
1962 : Ce biocapteur est adapté à la mesure de la concentration en glucose dans le sang.
1967 : terme d'électrode enzymatique par Updike et Hucks
1969 : George Guilbault crée un dispositif pour doser l'urée dans le sang et l'urine.
Depuis les années 70 : une centaine d'enzymes sont utilisées pour les biocapteurs enzymatiques et encore aujourd'hui ceux sont les plus fiables et utilisés.
1962 : Ce biocapteur est adapté à la mesure de la concentration en glucose dans le sang.
1967 : terme d'électrode enzymatique par Updike et Hucks
1969 : George Guilbault crée un dispositif pour doser l'urée dans le sang et l'urine.
Depuis les années 70 : une centaine d'enzymes sont utilisées pour les biocapteurs enzymatiques et encore aujourd'hui ceux sont les plus fiables et utilisés.
LE FONCTIONNEMENT DU BIOCAPTEUR
Principe
général :
transformer un phénomène
biologique ou une propriété biochimique d'un
système en un signal électrique.
Animation sur le fonctionnement du biocapteur
1. Le biorécepteur
Le
biorécepteur est le
premier maillon du biocapteur. Il permet l'identification de
l'espèce à détecter grâce à son site
particulièrement sélectif en assurant la reconnaissance
moléculaire, associée ou non à la transformation
de l'espèce.
2. Le transducteur
Le
transducteur est un dispositif permettant la mise en
évidence de la réaction assurée par le
biorécepteur. Son choix dépendra des substances
libérées ou consommées et de son application. Le
but est d'avoir une compatibilité maximale pour obtenir un
signal sensible avec un minimum de bruit de fond.
Il existe un grand nombre d'électrodes sensibles au pH, aux anions/cations.
Il existe un grand nombre d'électrodes sensibles au pH, aux anions/cations.
3.
L'immobilisation
On peut immobiliser les
différents biorécepteurs sur le transducteur par
différentes manières.
LES STATIONS D'ÉPURATION = STEP
1. Le fonctionnement
Il
existe différents traitements : les traitements primaire,
secondaire, et tertiaire.
Le traitement primaire a pour but de séparer les objets de grande taille et les particules grossières par une filtration sommaire.
Le traitement secondaire est une épuration biologique des eaux pour éliminer la pollution des matières organiques fermentescibles grâce à l'activité bactérienne aérobie dégradant par voies oxydatives. cela permet d'éliminer la DBO : Demande Biologique en Oxygène.
Le traitement tertiaire a pour objectif d'éliminer les sels minéraux nutritifs et les contaminants résiduels polluants. Il est généralement utilisé pour des effluents industriels.
Le traitement primaire a pour but de séparer les objets de grande taille et les particules grossières par une filtration sommaire.
Le traitement secondaire est une épuration biologique des eaux pour éliminer la pollution des matières organiques fermentescibles grâce à l'activité bactérienne aérobie dégradant par voies oxydatives. cela permet d'éliminer la DBO : Demande Biologique en Oxygène.
Le traitement tertiaire a pour objectif d'éliminer les sels minéraux nutritifs et les contaminants résiduels polluants. Il est généralement utilisé pour des effluents industriels.
Animation "le principe de fonctionnement d'une station d'épuration" :
2. Le rôle des biocapteurs
Les
biocapteurs
permettent différentes
mesures au niveau de la station
d'épuration :
• la mesure de la pollution organique
• la mesure de la pollution organique
• la mesure de la toxicité
• la mesure des pesticides
• la mesure des métaux lourds
• la mesure des pesticides
• la mesure des métaux lourds
EN AGRO-ALIMENTAIRE
L'industrie
agro-alimentaire est de plus de plus exigeante sur la qualité
des produits alimentaires et elle développe des
procédés d'analyse en continu. Les biocapteurs sont
utilisés pour le suivi en ligne des différentes
étapes de production et pour le contrôle de la
qualité des produits finis. Leur application est multiple :
évaluation de la fraîcheur, le contrôle de la
qualité sur les matières premières, les produits
semi-finis et finis. Divers
aliments sont concernés.
LES AVANTAGES
Les biocapteurs
permettent des analyses à faibles coûts,
d'éviter des contaminations potentielles grâce à
des électrodes jetables, de contrôler la qualité
des aliments , de détecter les polluants de
l'environnement.
Les avantages de certaines immobilisations
L'immobilisation chimique assure une plus
grande stabilité de
l'enzyme à long terme.
La méthode de greffage permet un temps de réponse plus court tout les aérosols qui pulvérisent des composés dissous en couches minces et homogènes.
L'immobilisation électromagnétique permet l'échange de l'élément biocatalytique à volonté. Il faut couper l'arrivée de courant pour le détacher.
La miniaturisation des biocapteurs permet d'éviter une déformation des tissus. Il faut tenir compte du relargage possible de composés toxiques.
Les avantages dans les STEP
La méthode de greffage permet un temps de réponse plus court tout les aérosols qui pulvérisent des composés dissous en couches minces et homogènes.
L'immobilisation électromagnétique permet l'échange de l'élément biocatalytique à volonté. Il faut couper l'arrivée de courant pour le détacher.
La miniaturisation des biocapteurs permet d'éviter une déformation des tissus. Il faut tenir compte du relargage possible de composés toxiques.
Les avantages dans les STEP
Les
biocapteurs sont d'une grande utilité dans le dosage des
divers polluants de l'eau : les analyses sont plus précises,
plus rapides, plus sensibles et en continues.
Les avantages en agro-alimentaire
Il
apparaît une forte demande au niveau des
biocapteurs pour le suivi en ligne des différentes étapes
de production et pour le contrôle de la qualité des
produits finis. il est indispensable de pouvoir détecter toute
sorte de produits dans des milieux souvent complexes. Les biocapteurs
sont capables de détecter avec précision,
rapidité, et à faible coût de nombreuses substances.
Cette cascade de contrôle augmente les chances de produire un produit sûr (maîtrise en amont) et réduit les coût des contrôles finaux puisqu'ils sont destructeurs de denrées à leur maximum de leur valeur.
Cette cascade de contrôle augmente les chances de produire un produit sûr (maîtrise en amont) et réduit les coût des contrôles finaux puisqu'ils sont destructeurs de denrées à leur maximum de leur valeur.
Les avantages en général
Les
biocapteurs suppriment les opérations de
prélèvement, d'analyse et réduisent l'intervention
humaine et le coût du personnel. Ils interviennent dans le
contrôle de processus, permettent l'automatisation. Ils
améliorent également la fiabilité des
procédés et conduisent donc à un produit de
meilleure qualité.
Il y a de nombreuses recherches comme leur intégration dans la recherche de maladie animale (ex : ESB) avant que les symptômes n'apparaissent pour permettre une meilleure prévention.
Il y a de nombreuses recherches comme leur intégration dans la recherche de maladie animale (ex : ESB) avant que les symptômes n'apparaissent pour permettre une meilleure prévention.
Bibliographie :
1. SCHULTZ Jérôme. Les
biocapteurs. Pour la science,
Oct. 91, n°168, pages 90 à 95.
2. TRAN MINH Cahn. Les biocapteurs, Paris : édition Masson 1991. 158 pages.
2. TRAN MINH Cahn. Les biocapteurs, Paris : édition Masson 1991. 158 pages.
3.
LARROQUE Damien. Biocapteur à leviers. Biofutur, Octobre 2001, n° 215,
page 14.
4. RAMADE François. Dictionnaire encyclopédique des pollutions, Paris : édition International 2000. 690 pages.
5. BACQUART Paul. Des virus et des boues d’épuration. Biofutur, Juin 2001, n° 212, pages 62 à 65.
6. MONNIER Anne Laure. Les biocapteurs à petits pas. Biofutur, Novembre 1999, n° 194, page 94.
7. PEZET Anne. Environnement : Des bactéries lumineuses en présence d’eau contaminée. Usines nouvelles, 24 Avril 2004, n°2868, page 39.
8. www.uni-postdam.de/u/fsommeruni/marty.htm [21 novembre 2005].
9. C.GULLA Krishna, S.THAKUR Munna et KARANTH N.Ganesh. Biocapteurs et chasse aux pesticides. Biofutur, Octobre 2001, n° 215, pages 56 à 59.
10. COMTAT Maurice et BERGEL Alain. Biocapteurs : rêve ou réalité industrielle ? Biofutur, Octobre 1997, n° 171, pages 33 à 36.
11. MULTEN J.L. La qualité des produits alimentaires, politique, incitation, gestion. Paris : édition Lavoisier 1994. 567 pages.
12. LIVAGE Jacques. Le mariage du verre et du vivant. La recherche, Mai 2001, n° 342, pages 44 à 47.
13. PEZET Anne. Les biocapteurs affinent la vinification. Usines nouvelles, 22 Septembre 2005, n° 2978, page 49.
14. CHRISTEN Pierre. Les chercheurs touchent à la qualité. Process, Juin 2004, n° 1205, pages 88 à 90.
15. CHRISTEN Pierre. Allier la prévention à la détection. Process, Juin 2003, n° 1194, pages 92 à 98.
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15. CHRISTEN Pierre. Allier la prévention à la détection. Process, Juin 2003, n° 1194, pages 92 à 98.