组成图示
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传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
绿原酸（chlorogenic acid, CGA）；样品基质：有机咖啡、脱咖啡因咖啡（热水溶解/速溶咖啡样品，磷酸盐缓冲液）
检测原理
该传感器以碳浆电极为基底，Ir-BMI.PF6提供高离子导电微环境，铱纳米颗粒促进电子转移；壳聚糖-草酸交联网络固定多酚氧化酶。检测时，样品中的绿原酸在PPO催化下被氧化为邻醌，同时消耗氧气；生成的邻醌在电极表面+0.25 V（vs. Ag/AgCl）处被电化学还原回绿原酸，产生阴极峰电流。绿原酸浓度越高，单位时间内生成的邻醌越多，还原电流越大，因此阴极电流与浓度呈线性关系。方波伏安法用于读取该电流信号。
检测灵敏度
LOD: 9.15 × 10−7 mol L−1 (S/N = 3)；线性范围: 3.48 × 10−6–4.95 × 10−5 mol L−1；r = 0.9996；回归方程: −ΔI (μA) = 0.4879 + 5.1621 × 10^7 [chlorogenic acid]；灵敏度斜率: 5.1621 × 10^7 μA/(mol L−1)
效应效果
该传感器对2.83×10−5 mol/L绿原酸的批间重现性RSD为1.81%，连续7次测量重复性RSD为4.30%；室温下150天内响应无明显变化。咖啡样品加标回收率为93.2%–105.7%。在1:1浓度下，咖啡因、柠檬酸、果糖、葡萄糖、谷氨酸、蔗糖和酒石酸无干扰，咖啡酸产生12.0%正干扰，但实际浓度较低，影响不严重。与毛细管电泳法比较，四种咖啡样品相对误差为0.0%、−3.33%、+2.06%和−4.95%。作者认为该方法简单、快速、稳定，可用于有机和脱咖啡因咖啡中绿原酸的质量控制。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：石墨粉（graphite powder）与铜线（copper wire）构成碳浆工作电极，提供导电基底和外部电接触
- 纳米材料修饰层：含铱纳米颗粒的离子液体Ir-BMI.PF6（BMI.PF6中分散Ir nanoparticles，平均约2.5 nm），作为粘结剂、高离子导电介质和电子转移促进剂
- 固定基质：壳聚糖（chitosan）与草酸钠（sodium oxalate）离子交联形成的网络，固定PPO并维持酶稳定性
- 识别/催化元件：多酚氧化酶PPO（polyphenol oxidase，来自Annona squamosa），催化绿原酸氧化为邻醌
- 电极组装：石墨粉、PPO/交联壳聚糖和Ir-BMI.PF6混合成碳浆，紧密压入1.0 mm内径注射器腔形成工作电极
- 电化学池：Ag/AgCl（3.0 mol/L KCl）参比电极和Pt丝辅助电极，与生物传感器组成三电极体系
- 信号读出：Autolab PGSTAT12电化学工作站，方波伏安法（SWV）记录阴极峰电流
中文摘要
本文报道了一种基于含铱纳米颗粒离子液体和多酚氧化酶的电化学生物传感器，用于测定咖啡中的绿原酸。所用离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸酯（BMI.PF6），其中分散有平均粒径约2.5 nm的铱纳米颗粒，记为Ir-BMI.PF6。多酚氧化酶（PPO）取自番荔枝（Annona squamosa），并被固定在草酸离子交联的壳聚糖网络中。该酶催化绿原酸氧化为相应邻醌，邻醌在+0.25 V（vs. Ag/AgCl）处被电化学还原回绿原酸，从而产生可测量的阴极电流。在优化条件下，绿原酸浓度在3.48×10−6至4.95×10−5 mol/L范围内呈线性，检出限为9.15×10−7 mol/L。该传感器用于有机咖啡和脱咖啡因咖啡中绿原酸的测定，结果与毛细管电泳法一致，加标回收率为93.2%–105.7%。
英文摘要
A biosensor based on the ionic liquid, 1-n-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate containing dispersed iridium nanoparticles (Ir-BMI.PF(6)) and polyphenol oxidase was constructed. This enzyme was obtained from the sugar apple (Annona squamosa), immobilized in chitosan ionically crosslinked with oxalate. The biosensor was used for determination of chlorogenic acid by square wave voltammetry. The polyphenol oxidase catalyzes the oxidation of chlorogenic acid to the corresponding o-quinone, which is electrochemically reduced back to this substance at +0.25V vs. Ag/AgCl. Under optimized operational conditions the chlorogenic acid concentration was linear in the range of 3.48x10(-6) to 4.95x10(-5)mol L(-1) with a detection limit of 9.15x10(-7)mol L(-1). The biosensor was applied in the determination of chlorogenic acid in organic and decaffeinated coffee and the results compared with those obtained using the capillary electrophoresis method. The recovery study for chlorogenic acid in these samples gave values of 93.2-105.7%.