传感器类型
其他(生物传感器前体/酶促氧化条件研究)
检测对象
酚(phenol);样品基质:含酚水溶液/工业废水模拟液(10 ppm 标准液)
检测原理
双孢蘑菇组织天然固定化酪氨酸酶催化酚的邻羟基化及邻二酚氧化为邻醌,邻醌进一步非酶促聚合形成深色产物;同时酚与4-氨基安替比林(4AAP)在铁氰化钾存在下生成红色复合物,500 nm吸光度与残余酚浓度相关。随着初始酚浓度升高,酶促消耗后残余酚增加,显色吸光度升高;若以酚去除率表征,则吸光度下降。蘑菇组织自身含酚约0.307 ppm,会在零时点产生本底干扰;未观察到酚被组织吸附。该体系未使用电极或纳米放大,主要依赖酶催化与比色显色。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
文中未构建完整传感器,也未报告选择性、RSD、实际样品回收率或 LOD。在 10 ppm 酚标准液中,1.0 cm 双孢蘑菇组织于 30°C、200 rpm 下 180 min 酚去除率约 64%;温度 23.5–60°C 下去除率 39.2%–75.13%,35–45°C 最高;pH 8.0 优于 pH 6.0 和 7.0。蘑菇组织自身含酚约 0.307 ppm,会在初始点造成本底干扰,但未观察到酚被组织吸附。实验重复五次并以平均值和偏差作图。作者认为该天然固定化酪氨酸酶体系无需提取酶,适合未来酚生物传感器原位监测,且与文献中酪氨酸酶传感器条件一致。
传感器的构成
- 生物催化层:双孢蘑菇组织(Agaricus bisporus tissue),天然固定化酪氨酸酶(tyrosinase),催化酚氧化
- 反应介质层:磷酸钠缓冲液/氨水,调节 pH 6–8,维持酶促反应条件
- 显色试剂层:4-氨基安替比林(4AAP)与铁氰化钾(K3Fe(CN)6),与酚生成红色复合物
- 样品层:含酚水溶液(10 ppm 标准液/废水模拟液),提供被测酚
- 信号读出层:500 nm 比色吸光度,用于定量残余酚
中文摘要
酚类化合物有毒,存在于多种工业废水中,其定量检测具有重要环境意义。为实现原位监测,本研究考察双孢蘑菇组织作为天然酪氨酸酶来源用于酚检测及未来生物传感器开发的可行性。酪氨酸酶属于多酚氧化酶,可催化单酚羟基化及邻二酚氧化为邻醌,随后非酶促聚合生成深色色素。实验以含10 ppm酚的水溶液为样品,在200 rpm、30°C下加入不同尺寸(0.5、1.0、1.5 cm)蘑菇组织,30 min间隔取样至180 min,取样后100°C灭活,采用4-氨基安替比林比色法在500 nm测定残余酚。同时考察23.5–60°C温度及pH 6、7、8的影响,并检测蘑菇组织自身酚含量与酚吸附。结果表明,1.0 cm组织、pH 8.0、35–45°C条件下酚氧化效率最高;蘑菇组织自身含酚约0.307 ppm,会在初始点造成干扰,但未观察到酚被组织吸附。该组织可作为未来酚生物传感器的天然固定化生物元件。
英文摘要
Phenols are toxic compounds that are present in several industrial wastewaters, so their quantification has great environmental importance. In order to permit an analytical methodology for in situ monitoring, this work aims to study the application of Agaricus bisporus tissue as a source of tyrosinase and the optimum reaction conditions for the development of a phenol biosensor. Such an enzyme is a polyphenol oxidase that transforms many different phenolic compounds into quinones. Experiments with fungi tissue were performed to evaluate different sizes of tissue (0.5, 1.0 and 1.5 cm), different temperatures (23.5 degrees C to 60 degrees C), and different pH values (6, 7 and 8) to quantify analytically phenol content. Amongst the tested conditions, those that had presented larger efficiency in phenol oxidation were attained with the fungal tissue size of 1 cm, at pH 8.0, in the temperature range from 35 degrees C to 45 degrees C.