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
亚硫酸盐（sulfite，以SO2计）；样品基质：果汁、葡萄酒、苹果酒、啤酒、果干、果酱、果冻、糖浆等食品
检测原理
样品先经碱性处理，使与醛、酮或多酚等结合态的亚硫酸盐释放，并将硫(IV)物种转化为亚硫酸根（SO3^2-）。随后通过阴离子交换柱进行色谱分离，亚硫酸根进入固定化酶反应器。反应器中的亚硫酸盐氧化酶（pSO或cSO）特异性催化亚硫酸根氧化：SO3^2- + H2O + O2 → SO4^2- + H2O2。生成的过氧化氢扩散至铂流通电极，在0.2 V下发生安培氧化，产生与亚硫酸根浓度成正比的电流信号。酶催化步骤将低电位难以直接检测的亚硫酸根转化为易检测的过氧化氢，提高特异性并降低其他可氧化物质的干扰；与直接电化学氧化相比，酶反应器可带来约40倍灵敏度提升。
检测灵敏度
LOD: 0.01 mg/L SO2；线性范围: 0.04–20 mg/L SO2；pSO线性范围: 0.04–2 mg/L SO2，R^2 = 0.99996；cSO R^2 = 0.88809
效应效果
该方法选择性高，酶特异性使假阳性几乎不可能；无酶反应器时特征峰消失。稳定性方面，植物亚硫酸盐氧化酶反应器250次进样后仍保持约93%初始性能，动物亚硫酸盐氧化酶反应器250次后标准峰面积仅为初始值13%。重现性优于蒸馏法：HPLC–IMER对红、白葡萄汁RSD分别为1.68%和2.36%，IFU 7a为8.79%和7.04%。15种果汁比较中，除两种外HPLC–IMER结果均高于IFU 7a，10种高50%以上；番茄汁、柠檬浓缩汁中低浓度亚硫酸盐可定量，蒸馏法仅痕量或无。能力测试中HPLC–IMER均值10.12 mg/L SO2、标准差0.95 mg/L，IFU 7a为8.95 mg/L、2.42 mg/L。作者认为其快速、自动、低检出限，有望成为食品SO2检测参考方法。
传感器的构成
- 换能器电极：铂流通电极（platinum flow-through electrode），在0.2 V下安培检测过氧化氢
- 分离层：阴离子交换柱（CarboPac PA-100 Guard，4 mm × 50 mm），分离亚硫酸根离子
- 酶反应器载体：Eupergit C 250 L（环氧丙烯酸微球，oxirane acrylic beads），固定化亚硫酸盐氧化酶
- 识别/催化元件：植物亚硫酸盐氧化酶（pSO，Arabidopsis thaliana）或动物亚硫酸盐氧化酶（cSO，鸡肝），特异性氧化亚硫酸根
- 反应器外壳：聚碳酸酯小柱（polycarbonate cartridge），两端用多孔HDPE板密封
- 流动相/缓冲液：碳酸盐缓冲液A（0.04 mol/L，pH 9.1）用于洗脱；碳酸盐缓冲液B（0.06 mol/L，pH 10.6）用于标准液与储存
- 检测器：电化学检测器（TED 4020，Trace），输出安培电流信号
中文摘要
食品中可靠且灵敏的亚硫酸盐分析对食品安全监控至关重要。然而，现有方法在低于10 mg/L SO2的极低浓度范围，尤其是复杂食品基质中，仍存在不足。针对这些挑战，本研究优化了一种基于固定化酶反应器的高效液相色谱法（HPLC–IMER），并与标准方法进行比较。研究探索了改良的样品前处理程序以及来自拟南芥的新型亚硫酸盐氧化酶，使该方法适用于大多数食品样品。结果表明，植物亚硫酸盐氧化酶在检出限（0.01 mg/L SO2）、线性范围（0.04–20 mg/L SO2）和稳定性方面均优于商品化动物亚硫酸盐氧化酶。在实验室小规模比较和标准化能力测试中，HPLC–IMER与蒸馏法进行比较。酶法不仅具有更高的灵敏度和特异性，而且在几乎所有样品中给出更高的亚硫酸盐回收率，并表现出更优的统计方法参数。
英文摘要
A reliable and sensitive analysis of sulfites in food is essential in food monitoring. However, the established methods exhibit deficiencies in the very low concentration ranges (below 10 mg/L SO(2)), especially with more complex food matrices. With a focus on these challenges, an HPLC method with immobilized enzyme reactor (HPLC-IMER) for the analysis of sulfites in food was optimized and compared to a standard method. A modulated sample preparation procedure and the use of a novel sulfite oxidase from Arabidopsis thaliana were explored to make the method applicable for most food samples. The plant sulfite oxidase turned out to be superior to the commercially available animal sulfite oxidase in terms of detection limit (0.01 mg/L SO(2)), linear range (0.04-20 mg/L SO(2)) and stability. In a small scale comparison within our laboratory, as well as in a standardized proficiency testing, the HPLC-IMER was compared to an established distillative method. The enzyme-based method is not only more sensitive and specific, it also yields higher sulfite recoveries in almost all samples while exhibiting better statistic method parameters.