组成图示
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传感器类型
化学发光生物传感器
检测对象
乳糖（lactose）；样品基质：牛奶（milk）及标准溶液
检测原理
该传感器采用双酶级联催化与化学发光换能。样品流经固定化酶反应器时，乳糖在β-半乳糖苷酶（β-Gal）催化下水解为葡萄糖和半乳糖；葡萄糖在葡萄糖氧化酶（GOx）和溶解氧作用下氧化生成葡萄糖酸-1,5-内酯和过氧化氢（H2O2）。生成的H2O2进入检测池，在碱性介质中与鲁米诺（luminol）及二高碘酸镍（DPN）反应，DPN兼具催化剂和氧化剂作用，使鲁米诺氧化为3-氨基邻苯二甲酸盐并发出425 nm化学发光。乳糖浓度越高，级联反应产生的H2O2越多，CL峰高越大。CAF-AMNMS平台通过介孔吸附和聚合物笼效应提高酶固定量、活性和稳定性，实现高灵敏流动检测。
检测灵敏度
LOD: 2.7 × 10−8 g mL−1 (3σ)；线性范围: 8 × 10−8–4 × 10−6 g mL−1；灵敏度: ΔI = 23.7C − 248.3（C单位10−8 g mL−1）；R^2 = 0.9953
效应效果
传感器C在4 ℃储存2个月仍保持较高响应：前6天降至初始值约87%，第1周后基本稳定；而仅CAF传感器A前6天降至58%、2个月降至30%。超过100次测定1.0×10−6 g/mL乳糖的RSD为6.1%。抗干扰方面，相对4.0×10−7 g/mL乳糖，Na+、Ca2+、NO3−、NH4+、SO42−可容忍1000倍，氨基酸/肌酐等500倍，乳酸和抗坏血酸50倍；葡萄糖干扰可用单葡萄糖传感器消除。牛奶样品结果与Lane-eynon法一致，如37.5±0.9 mg/mL对36.2 mg/mL。与文献方法相比，其LOD达2.7×10−8 g/mL，适合牛奶中乳糖快速测定。
传感器的构成
- 固定化纳米载体：AMNMS（氨基修饰纳米介孔二氧化硅）/remodeled AMNMS，提供介孔吸附位点和大比表面积，静电结合酶并减少泄漏
- 聚合物包埋层：CAF（海藻酸钙纤维），形成笼效应包埋AMNMS-酶复合物，提供扩散通道和机械稳定性
- 识别催化元件：β-galactosidase（β-半乳糖苷酶）和glucose oxidase（GOx），级联水解乳糖并氧化葡萄糖生成H2O2
- 发光标记体系：luminol（鲁米诺）和DPN（二高碘酸镍），在碱性介质中与H2O2反应产生425 nm化学发光
- 流动检测池与读出：玻璃柱/螺旋玻璃池、PMT（光电倍增管）和IFFM-A化学发光分析仪，将CL峰高转换为浓度信号
中文摘要
制备了一种新型双酶反应器，将β-半乳糖苷酶和葡萄糖氧化酶共同固定于海藻酸钙纤维（CAF）和氨基修饰纳米介孔二氧化硅（AMNMS）中，结合AMNMS的吸附与催化作用以及聚合物的笼效应，提高固定化酶的催化活性和稳定性。将该酶反应器与新型鲁米诺-二高碘酸镍（DPN）化学发光体系结合，制备了用于乳糖测定的化学发光流动式生物传感器。结果表明，该传感器具有长寿命、高稳定性、高催化活性和高灵敏度。相对化学发光强度与乳糖浓度在8×10−8–4×10−6 g mL−1范围内线性，检出限为2.7×10−8 g mL−1（3σ）。已成功应用于牛奶中乳糖的测定。
英文摘要
A novel enzyme reactor with co-immobilization of beta-galactosidase and glucose oxidase in calcium alginate fiber (CAF) and amine modified nanosized mesoporous silica (AMNMS) was prepared which incorporate the adsorption and catalysis of AMNMS with the cage effect of the polymer to increase catalytic activity and stability of immobilized enzyme. The enzyme reactor was applied to prepare a chemiluminescence (CL) flow-through biosensor for determination of lactose combined with a novel luminol-diperiodatonickelate (DPN) CL system we reported. It shows that the CL flow-through biosensor possesses long lifetime, high stability, high catalytic activity and sensitivity. The relative CL intensity was linear with the lactose concentration in the range of 8 x 10(-8) - 4 x 10(-6) g mL(-1) with the detection limit of 2.7 x 10(-8) g mL(-1) (3sigma). It has been successfully applied to the determination of lactose in milk.