组成图示
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传感器类型
其他（光学生物传感器）
检测对象
铵离子（ammonium ion, NH4+）；样品基质：水样（农业区水样）
检测原理
该传感器以壳聚糖膜包埋的谷氨酸脱氢酶（GLDH）为识别/催化元件。在pH 8缓冲液中，GLDH催化铵离子（NH4+）与α-酮戊二酸及NADH反应，生成L-谷氨酸、NAD+和水。NADH在340 nm处具有特征吸收，而氧化产物NAD+在该波长吸收显著降低。因此，随着铵离子浓度升高，反应消耗的NADH增多，10 min内340 nm吸光度下降值ΔAbs增大。传感器通过紫外-可见分光光度计监测吸光度变化，实现铵离子的光学定量检测。
检测灵敏度
LOD: 0.005 mM；线性范围: 0.005–0.5 mM；slope = 0.1619；R^2 = 0.9991
效应效果
传感器在pH 8、壳聚糖2%、GLDH 0.08 mg、NADH和α-酮戊二酸各0.15 mM时响应最佳。制备重现性良好，RSD为5.9%（n=8）；干燥4 ℃保存至少1个月，保留约70%初始活性。干扰试验显示Cu(II)、Fe(II)、Ca(II)、K(I)和NO3-在1 mg/L（NO3-为10 mg/L）下无明显干扰，Zn(II)、Ag(I)、Hg(II)因抑制酶活产生干扰，但天然水中浓度通常较低。与indothymol比色法相比，相关系数r=0.9978，斜率0.9988；加标水样回收率为96.3%–102.3%，相对误差约6%–11%，t检验无显著差异。作者认为其制备简单、成本低、无需复杂前处理，适合水样铵离子快速检测。
传感器的构成
- 基底/换能器：玻璃片（glass slide），作为光学透明基底承载酶膜并允许340 nm光透过
- 固定化基质：壳聚糖（chitosan）膜，2% w/v，溶于1%醋酸，旋涂成膜并包埋固定酶
- 识别/催化元件：谷氨酸脱氢酶（GLDH），0.08 mg，催化铵离子与α-酮戊二酸、NADH反应
- 信号底物：NADH（β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸），0.15 mM，在340 nm有吸收，反应中被氧化
- 反应底物：α-酮戊二酸（α-ketoglutaric acid），0.15 mM，与铵离子和NADH参与酶促反应
- 缓冲介质：50 mM磷酸盐缓冲液（pH 8），维持酶活性与反应环境
- 信号读出：紫外-可见分光光度计（UV-visible spectrophotometer, Varian Cary 50），监测340 nm吸光度变化
中文摘要
本文报道了一种基于谷氨酸脱氢酶（GLDH）固定于壳聚糖膜的光学生物传感器，用于水样中铵离子的测定。传感器膜通过旋涂法沉积在玻璃片上。检测基于在α-酮戊二酸存在下，GLDH催化铵离子与NADH反应，使NADH被氧化为NAD+，并在340 nm波长处监测吸光度变化。传感器在pH 8时活性最佳；壳聚糖浓度和酶负载量分别以2%（w/v）和0.08 mg为最优；NADH和α-酮戊二酸的最优浓度均为0.15 mM。传感器在铵离子浓度0.005–0.5 mM范围内呈线性响应，检出限为0.005 mM。传感器重现性良好，相对标准偏差为5.9%（n=8）。干燥条件下4 ℃保存至少1个月仍保持稳定。
英文摘要
An optical biosensor based on glutamate dehydrogenase (GLDH) immobilized in a chitosan film for the determination of ammonium in water samples is described. The biosensor film was deposited on a glass slide via a spin-coating method. The ammonium was measured based on beta-nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) oxidation in the presence of alpha-ketoglutaric acid at a wavelength of 340 nm. The biosensor showed optimum activity at pH 8. The optimum chitosan concentrations and enzyme loading were found to be at 2% (w/v) and 0.08 mg, respectively. Optimum concentrations of NADH and alpha-ketoglutaric acid both were obtained at 0.15 mM. A linear response of the biosensor was obtained in the ammonium concentration range of 0.005 to 0.5 mM with a detection limit of 0.005 mM. The reproducibility of the biosensor was good, with an observed relative standard deviation of 5.9% (n=8). The biosensor was found to be stable for at least 1 month when stored dry at 4 degrees C.