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
乙醇（ethanol）、葡萄糖（glucose）、乳酸（lactate）；样品基质：葡萄酒（wine）和葡萄汁/葡萄醪（must）
检测原理
该传感器以固定化氧化酶为识别元件，以铂印刷电极为换能器。乙醇、葡萄糖或乳酸进入敏感膜后，分别被 AOD、GOD 或 LOD 催化氧化，同时消耗 O2 并生成 H2O2。PEDT 膜对 H2O2 具有选择性透过性，可阻挡抗坏血酸等电活性干扰物；GA-BSA 交联层则提高酶保留和电子传递。生成的 H2O2 扩散至铂工作电极，在 +200 mV 恒电位下发生氧化反应 H2O2 → O2 + 2H+ + 2e-，产生与底物浓度成正比的安培电流。通过标准加入法在葡萄酒稀释样品中定量，实现快速、选择性检测。
检测灵敏度
LOD: 0.3 mM (ethanol), 0.04 mM (glucose), 0.008 mM (lactate)；线性范围: 0.3–40 mM (ethanol), 0.04–2.5 mM (glucose), 0.008–1 mM (lactate)（Table 1）；摘要另报乙醇线性范围 0.3–20 mM
效应效果
传感器选择性高：无酶电极对葡萄酒主要成分响应极小，抗坏血酸约 -1 nA；乳酸传感器仅对极高乙醇有非特异信号，葡萄糖传感器对乙醇、甘油、乳酸和抗坏血酸选择性良好，乙醇传感器仅对葡萄酒中不存在的甘油浓度有正响应。乙醇和葡萄糖传感器 2 个月储存活性无明显下降，8 h 连续工作剩余活性分别为 400% 和 113%；乳酸传感器 3 h 后损失 70%，4 天内保持约 30%。RSD 为 4.2%、2.3%、5.4%。对 12 种葡萄酒和 2 种葡萄汁稀释后标准加入法测定，与 HPLC 和蒸馏法结果良好一致，分析 5–10 min，短于 HPLC 约 30 min 和蒸馏法约 1 h。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：铂印刷电极 SensLab，集工作、辅助和参考电极于一体，用于在 +200 mV 下安培检测 H2O2 氧化电流
- 修饰层（乳酸传感器）：PEDT 导电聚合物膜，由 EDT 单体、PEG 1450 和 LOD 在 20 mM 磷酸缓冲液 pH 6.2 中电聚合形成，选择性透过 H2O2 并阻挡抗坏血酸等干扰
- 修饰层（乙醇/葡萄糖传感器）：戊二醛（GA）-BSA 交联层，30% AOD 或 GOD 加 5% BSA 经 GA 蒸气交联，固定酶并改善电接触
- 识别元件：AOD、GOD、LOD，分别催化乙醇、葡萄糖和乳酸氧化生成 H2O2
- 信号产物：H2O2，酶催化反应生成并在铂电极表面氧化为 O2、H+ 和电子
- 检测介质：20 mM K/Na 磷酸盐缓冲液 pH 7.2，室温搅拌，用于维持酶活性和稳定背景电流
中文摘要
本文报道了基于铂印刷电极 SensLab 与固定化醇氧化酶（AOD）、葡萄糖氧化酶（GOD）和乳酸氧化酶（LOD）的安培生物传感器在葡萄酒分析中的应用。所制备器件对乙醇、葡萄糖和乳酸分别在线性范围 0.3–20 mM、0.04–2.5 mM 和 0.008–1 mM 内呈线性响应。乙醇和葡萄糖生物传感器在制备后 2 个月内活性无明显下降，乳酸生物传感器操作稳定性仅可维持 4 天。所开发传感器对底物具有高选择性，并成功应用于葡萄酒和葡萄汁等复杂混合物的分析。采用固定化氧化酶安培生物传感器对不同葡萄酒和葡萄汁的分析结果与传统方法具有良好相关性。该传感器可作为快速分析葡萄酒及葡萄汁发酵过程中乙醇、葡萄糖和乳酸的商业化装置基础，用于食品工业质量控制，相比传统方法更经济、省时且劳动强度低。
英文摘要
This article presents the application of amperometric biosensors based on platinum printed electrodes SensLab and immobilized enzymes, alcohol oxidase, glucose oxidase, and lactate oxidase, for wine analysis. Created devices demonstrate linear response to ethanol, glucose, and lactate within the concentration range 0.3-20 mM, 0.04-2.5 mM, and 0.008-1 mM, respectively. No decrease in ethanol and glucose biosensor activity is revealed during 2 months after fabrication, and the operational stability of the lactate biosensor is sufficient only during 4 days. Developed biosensors showed high selectivity to the substrate and are successfully applied to the analysis of such complex mixtures as wine and must. Good correlation of the results of analysis of different wines and must obtained by amperometric biosensors with immobilized oxidases and traditional methods is shown. Created biosensors can be used as a basis of a commercial device for express analysis of ethanol, glucose, and lactate in wine and must during its fermentation. Application of such devices for quality control in foodstuff industry can have great economical effect because determination by biosensors is less expensive, labor-intensive, and lengthy than traditional methods of analysis.