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
D-果糖（D-Fructose）、蔗糖（Sucrose）；样品基质为缓冲液及饮料（苹果汁、可乐、运动饮料）。
检测原理
FDH吸附于Ketjen Black（KB）多孔碳电极表面，其血红素c位点与电极直接电子转移（DET）。在+500 mV恒电位下，FDH催化D-果糖两电子氧化为5-酮-D-果糖，电子经KB碳层传递至碳纸电极，产生法拉第电流。库仑法对电流随时间积分至反应完全，总电荷Q=nFN（n=2），与D-果糖物质的量成正比，因此电荷量随浓度线性增加。KB的高比表面积和孔结构提高酶负载与电子转移电流密度。测定蔗糖时，转化酶先将蔗糖水解为D-果糖和葡萄糖，再经FDH氧化。对电活性干扰物，用无FDH电极测得干扰电荷并从总电荷中扣除。
检测灵敏度
线性范围: 1–100 mM（1 µL进样）
效应效果
传感器对D-果糖选择性高，FDH不受D-葡萄糖、D-甘露糖和D-果糖磷酸抑制。D-果糖库仑电解效率99 ± 3%（n=5），蔗糖100 ± 5%（n=5）；含1 mM抗坏血酸时经无FDH电荷扣除后效率99 ± 4%（n=5）。电极4 °C保存5天稳定，连续进样响应恒定。饮料样品：苹果汁336 ± 9 mM（n=5）对F-kit 322 ± 13 mM（n=3）；可乐267 ± 6 mM（n=3）对270 ± 0.3 mM（n=2）；运动饮料180 ± 3 mM（n=6）对188 ± 9 mM（n=4）。线性范围1–100 mM，宽于F-kit约0.2–2.7 mM，操作更简单。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：碳纸（CP，TGP-H-120，Toray）作为导电基底与电极支撑。
- 纳米材料修饰层：Ketjen Black（KB，EC 300J）碳纳米颗粒与PVDF粘结剂（2:8 w/w）涂覆，提供高比表面积多孔结构并增强DET电流密度。
- 识别元件：D-果糖脱氢酶（FDH，Gluconobacter frateurii）吸附于KB修饰电极，特异性催化D-果糖氧化。
- 辅助识别/水解元件：转化酶（invertase，Saccharomyces cerevisiae）与FDH共修饰，用于蔗糖水解为D-果糖和葡萄糖。
- 信号标记物：无（DET直接电子转移，无电子介体）。
- 电解液/反应介质：McIlvaine缓冲液（0.1 M柠檬酸/0.2 M Na2HPO4，pH 5）提供反应环境。
- 对电极：铂丝（Pt wire）用于完成电化学回路。
- 参比电极：Ag/AgCl电极用于控制+500 mV电位。
- 信号读出：BAS CV-50W电化学分析仪，恒电位电解并积分法拉第电流得到电荷量。
中文摘要
本文报道了一种基于D-果糖脱氢酶（FDH）直接电子转移（DET）反应的批量式库仑法D-果糖生物传感器。FDH吸附于多孔碳电极表面，无需电子介体即可催化D-果糖发生两电子电化学氧化生成5-酮-D-果糖。采用纳米结构碳颗粒修饰电极以提高催化电流密度。生物库仑测量获得的D-果糖氧化电荷量与1–100 mM、1 µL样品量对应的理论值良好一致。该方法结合特异性水解酶生成D-果糖，还可用于含D-果糖单元的寡糖/多糖检测；以FDH和转化酶修饰电极测定蔗糖为例。针对抗坏血酸等电活性干扰物，用无FDH电极测得的电荷量从FDH吸附电极总电荷中扣除，实现干扰校正。该方法成功测定多种饮料中D-果糖浓度。
英文摘要
This paper describes a batch-type coulometric d-fructose biosensor based on direct electron transfer reaction of d-fructose dehydrogenase (FDH) adsorbed on a porous carbon electrode surface. The adsorbed-FDH electrodes catalyzed the electrochemical two-electron oxidation of d-fructose to 5-keto-d-fructose without a mediator. Nanostructured carbon particle-modified electrodes were used for the coulometric d-fructose biosensor to enhance the catalytic current density. The electric charge for the d-fructose oxidation gained by the biocoulometric measurement was in good agreement with the theoretical value corresponding to d-fructose amount in the range from 1 to 100 mM with a sample volume of 1 muL. This method is also applicable to the determination of several oligo/polysaccharides containing the d-fructose unit, in combination with specific hydrolases to yield d-fructose. An example was demonstrated by sucrose determination in which the electrode modified with FDH and invertase was used as a working electrode. To address the problem of electroactive interferences such as ascorbate, the electric charge at the FDH-free electrode was subtracted from the total charge obtained at the FDH-adsorbed electrode. The d-fructose concentrations in several beverages were successfully determined with this method.