组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
硫双灭多威（thiodicarb）；样品基质：苹果、马铃薯、草莓的乙醇提取物及磷酸盐缓冲液加标样品
检测原理
苜蓿芽过氧化物酶（POD）固定于金电极L-半胱氨酸自组装单层上。在0.1 mol L−1 PBS（pH 7.0）中，POD催化氢醌（HQ）在过氧化氢存在下氧化为对苯醌（p-BQ），p-BQ在约−0.072 V处被电化学还原回HQ，形成稳态阴极电流。加入硫双灭多威后，该含硫氨基甲酸酯可与POD血红素非催化位点结合，改变酶结构并抑制催化活性；同时POD/H2O2体系可能催化其亚砜化，或与p-BQ发生反应，使p-BQ生成/还原减少。因此阴极峰电流随硫双灭多威浓度增加而下降，方波伏安法通过电流变化定量。
检测灵敏度
LOD: 5.75 × 10−7 mol L−1；LOQ: 1.92 × 10−6 mol L−1；线性范围: 2.27 × 10−6–4.40 × 10−5 mol L−1；斜率: 6.33 (±0.05) × 10^3 μA/(mol L−1)；r = 0.9997
效应效果
传感器重复性良好，同一电极10次测定RSD为1.76%；5个独立电极重现性RSD约7.60%。室温下Au-苜蓿芽-SAM电极至少稳定20天，可完成220次以上测定。低电位工作减少干扰，蔬菜提取物加标回收率为99.02%–101.04%，无明显基质效应。与HPLC法比较，马铃薯、苹果、草莓结果分别为0.80±0.20对0.83±0.10、1.61±0.40对1.60±0.10、2.41±0.20对2.43±0.10 mg L−1，95%置信水平下无显著差异。作者认为其成本低、响应快、无需衍生化，适合快速筛查。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极（Au electrode，面积2.0 mm²），作为工作电极与电子转导基底
- 自组装单层：L-半胱氨酸（L-cysteine, SAM），通过硫-金键在金表面自组装并提供羧基
- 交联固定层：碳二亚胺（carbodiimide）与戊二醛（glutaraldehyde），激活羧基并交联酶氨基，防止脱附
- 识别/生物元件：苜蓿芽（Medicago sativa）匀浆中的过氧化物酶（peroxidase, POD），催化底物氧化并受被测物抑制
- 反应底物/电子供体：氢醌（hydroquinone, HQ）与过氧化氢（H2O2），构成酶催化循环并产生可还原产物
- 支持电解质：0.1 mol L−1磷酸盐缓冲液（PBS, pH 7.0），维持酶活性与离子导电
- 检测系统：Ag/AgCl参比电极、铂丝辅助电极与Autolab PGSTAT12电化学工作站，方波伏安（SWV）读出
中文摘要
本文提出一种以苜蓿芽（Medicago sativa）匀浆作为过氧化物酶来源的电化学生物传感器，用于方波伏安法测定氨基甲酸酯类农药硫双灭多威。过氧化物酶通过L-半胱氨酸在金电极表面形成的自组装单层进行固定，并经碳二亚胺和戊二醛交联以增强稳定性。研究优化了pH、酶浓度及方波伏安参数。在0.1 mol L−1磷酸盐缓冲液（pH 7.0）中，传感器对硫双灭多威的线性范围为2.27×10−6–4.40×10−5 mol L−1，检出限为5.75×10−7 mol L−1。Au-苜蓿芽-SAM电极在室温下至少稳定20天，可完成220次以上测定。蔬菜提取物中硫双灭多威的平均回收率为99.02%–101.04%，与高效液相色谱法结果在95%置信水平下无显著差异。
英文摘要
A biosensor based on alfalfa sprout (Medicago sativa) homogenate as a source of peroxidase is proposed for the determination of thiodicarb by square-wave voltammetry. This enzyme was immobilized in self-assembled monolayers of l-cysteine on a gold electrode. Several parameters were investigated to evaluate the optimum conditions for operation of the biosensor. The analytical curve was linear for thiodicarb concentrations of 2.27 x 10(-6) to 4.40 x 10(-5) mol L(-1) with a detection limit of 5.75 x 10(-7) mol L(-1). The lifetime of the Au-alfalfa sprout-SAMs was 20 days (at least 220 determinations). The average recovery of thiodicarb from samples of vegetable extracts ranged from 99.02 to 101.04%. The results obtained for thiodicarb in vegetable extracts using the proposed method are in close agreement with those using a high performance liquid chromatography procedure at the 95% confidence level.