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
总抗氧化能力（TAC，以抗坏血酸、没食子酸、咖啡酸、香豆酸、白藜芦醇当量表示）；样品基质：液体风味和瓶装风味水（flavours and flavoured waters）
检测原理
该传感器以固定在玻璃碳电极表面的鸟嘌呤或腺嘌呤作为DNA碱基探针。首先用方波伏安法记录嘌呤碱基的氧化峰电流，作为未损伤基准。随后将电极浸入黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶体系中，酶促反应原位生成超氧自由基O2·−；O2·−攻击电极表面嘌呤碱基，造成氧化损伤（如鸟嘌呤氧化为8-oxoG等），使可电氧化碱基数量减少，氧化峰电流下降。若样品中含有抗氧化剂，抗氧化剂可清除O2·−，降低自由基对嘌呤碱基的损伤，保留更多可氧化碱基，氧化峰电流随之恢复或升高。因此，电流恢复程度与样品总抗氧化能力正相关，可用抗坏血酸等标准抗氧化剂建立校准曲线，实现TAC定量。
检测灵敏度
Guanine-GCE：抗坏血酸 线性范围: 1.00–5.00 mg L−1；Slope: 1.05 × 10−6 A mg−1 L；R^2: 0.990；LOD: 0.77 mg L−1；没食子酸 线性范围: 0.10–1.00 mg L−1；Slope: 5.38 × 10−6 A mg−1 L；R^2: 0.980；LOD: 0.10 mg L−1；咖啡酸 线性范围: 0.1–1.00 mg L−1；Slope: 5.23 × 10−6 A mg−1 L；R^2: 0.987；LOD: 0.10 mg L−1；香豆酸 线性范围: 0.50–1.00 mg L−1；Slope: 7.33 × 10−6 A mg−1 L；R^2: 0.993；LOD: 0.08 mg L−1；白藜芦醇 线性范围: 0.10–0.50 mg L−1；Slope: 1.27 × 10−5 A mg−1 L；R^2: 0.998；LOD: 0.06 mg L−1。
Adenine-GCE：抗坏血酸 线性范围: 0.50–4.00 mg L−1；Slope: 5.02 × 10−7 A mg−1 L；R^2: 0.985；LOD: 0.50 mg L−1；没食子酸 线性范围: 0.50–0.90 mg L−1；Slope: 9.40 × 10−6 A mg−1 L；R^2: 0.993；LOD: 0.06 mg L−1；咖啡酸 线性范围: 0.10–0.50 mg L−1；Slope: 1.30 × 10−5 A mg−1 L；R^2: 0.995；LOD: 0.05 mg L−1；香豆酸 线性范围: 0.10–0.50 mg L−1；Slope: 6.49 × 10−6 A mg−1 L；R^2: 0.998；LOD: 0.02 mg L−1；白藜芦醇 线性范围: 0.10–0.50 mg L−1；Slope: 1.11 × 10−5 A mg−1 L；R^2: 0.994；LOD: 0.10 mg L−1。
效应效果
方法重现性良好，五种标准抗氧化剂在鸟嘌呤-GCE和腺嘌呤-GCE上的RSD均低于10%，其中腺嘌呤-GCE对没食子酸、咖啡酸、香豆酸和白藜芦醇的RSD分别为2.11%、4.00%、4.93%和6.43%。实际样品包括6种液体风味和39种瓶装风味水；天然水TAC极低，风味和风味水均显示抗氧化能力。以抗坏血酸为标准时，腺嘌呤-GCE测得风味水TAC为0.33–7.31 mg L−1，鸟嘌呤-GCE为0.68–18.7 mg L−1；没食子酸标准下风味为37–57 mg L−1、风味水为0.34–3.37 mg L−1。作者认为该法检测时间短、样品体积小、准确度高、操作简单，有色样品无需预处理即可直接测定，且更接近生物自由基损伤体系。
传感器的构成
- 基底/工作电极：玻璃碳电极（GCE，0.07 cm²），经机械抛光并在PBS pH 4.8中+1.7 V处理30 s，作为电化学换能器和信号读出基底。
- 识别/探针层：鸟嘌呤（guanine）或腺嘌呤（adenine），在PBS pH 4.8中于+0.4 V吸附/电沉积固定于GCE表面，作为可被超氧自由基氧化损伤的DNA碱基探针。
- 损伤刺激体系：黄嘌呤（xanthine）与黄嘌呤氧化酶（XOD）在PBS pH 7.4中反应生成超氧自由基（O2·−），用于造成嘌呤碱基氧化损伤。
- 抗氧化样品/保护剂：抗坏血酸（ascorbic acid）、没食子酸（gallic acid）、咖啡酸（caffeic acid）、香豆酸（coumaric acid）或白藜芦醇（resveratrol），清除O2·−并保护固定嘌呤碱基，使氧化峰电流恢复。
- 检测介质：PBS缓冲液（pH 4.8用于SWV，pH 7.4用于XOD/黄嘌呤反应），提供离子环境和酶反应条件。
中文摘要
本文报道了一种基于玻璃碳电极（GCE）的电化学DNA生物传感器，用于快速评估风味和风味水的总抗氧化能力（TAC）。该传感器通过在GCE表面固定嘌呤碱基鸟嘌呤和腺嘌呤构建，并采用方波伏安法（SWV）进行电化学检测。检测过程中，黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶（XOD）体系原位产生超氧自由基（O2·−），对固定在电极表面的DNA碱基造成氧化损伤，导致嘌呤碱基氧化峰电流下降；当体系中存在抗坏血酸、没食子酸、咖啡酸、香豆酸或白藜芦醇等抗氧化剂时，这些物质可清除超氧自由基，减少嘌呤碱基损伤，使氧化电流部分恢复。结果表明，该DNA生物传感器可用于饮料中TAC的快速评价，具有操作简便、样品用量少、适用于有色样品直接检测等优点。
英文摘要
In this paper, a biosensor based on a glassy carbon electrode (GCE) was used for the evaluation of the total antioxidant capacity (TAC) of flavours and flavoured waters. This biosensor was constructed by immobilising purine bases, guanine and adenine, on a GCE. Square wave voltammetry (SWV) was selected for the development of this methodology. Damage caused by the reactive oxygen species (ROS), superoxide radical (O2·(-)), generated by the xanthine/xanthine oxidase (XOD) system on the DNA-biosensor was evaluated. DNA-biosensor encountered with oxidative lesion when it was in contact with the O2·(-). There was less oxidative damage when reactive antioxidants were added. The antioxidants used in this work were ascorbic acid, gallic acid, caffeic acid, coumaric acid and resveratrol. These antioxidants are capable of scavenging the superoxide radical and therefore protect the purine bases immobilized on the GCE surface. The results demonstrated that the DNA-based biosensor is suitable for the rapid assess of TAC in beverages.