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，SO3^2-）；样品基质：食品样品（泡菜水、啤酒、醋）
检测原理
该传感器为抑制型电化学检测。双孢蘑菇组织匀浆中的多酚氧化酶（PPO/tyrosinase）被明胶和戊二醛固定在Clark型溶解氧电极表面。测定时，在反应池中加入邻苯二酚（catechol）作为底物，PPO催化邻苯二酚与溶解氧反应生成邻醌和水，持续消耗O2，使溶解氧浓度下降。随后加入含亚硫酸盐的样品或标准液，亚硫酸盐抑制PPO活性，酶促耗氧速率降低，溶解氧浓度回升或变化幅度改变。Clark氧电极在约800 mV下还原氧，溶解氧计记录加入亚硫酸盐后5 min的DO变化。DO变化量与亚硫酸盐浓度在5×10−5至2×10−4 M范围内线性相关，从而实现定量。该过程无核酸或酶催化沉积放大，直接依赖酶抑制引起的氧消耗变化。
检测灵敏度
LOD: 5×10−5 M；线性范围: 5×10−5 M–2×10−4 M；R^2 = 0.9924
效应效果
传感器重现性良好：连续进样1.5×10−4 M亚硫酸盐，平均值1.48×10−4 M，标准差0.0046，变异系数3.1%。实际样品分析中，泡菜水1、2、3测定值分别为4320、5520、4801 ppm，参考方法为4200、5440、4756 ppm，相对误差102.9%、101.5%、101%；啤酒193 ppm（参考182 ppm，106%）；醋955 ppm（参考903 ppm，105.8%），与酶学参考方法一致。底物比较显示邻苯二酚信号最高，抗坏血酸信号低约85%，没食子酸无信号；未系统评估抗干扰。作者认为该传感器制备简单、材料廉价，可不经预处理、分离或衍生化直接测定食品中亚硫酸盐；LOD 50 μM足以满足真实食品检测，但低于50 μM时检测困难。
传感器的构成
- 换能器电极：Clark型溶解氧电极（DO probe，YSI 5700系列），安培型，极化约800 mV，检测溶解氧变化
- 选择性膜：高灵敏度特氟龙膜（Teflon membrane），O-ring固定，0.5% SDS预处理，选择性透过氧
- 生物活性层：双孢蘑菇（Agaricus bisporus）组织匀浆，含多酚氧化酶（PPO/tyrosinase），催化邻苯二酚氧化并受亚硫酸盐抑制
- 固定成膜材料：明胶（gelatin），与匀浆混合形成膜并固定酶
- 交联剂：戊二醛（glutaraldehyde，GA，2.5% v/v），交联明胶和匀浆使生物活性层不溶
- 电子供体/底物：邻苯二酚（catechol，100 μM），作为PPO底物产生耗氧信号
- 读出仪器：YSI 54 A/57 A溶解氧计，记录DO浓度变化
中文摘要
本研究开发了一种基于双孢蘑菇（Agaricus bisporus）组织匀浆的抑制型生物传感器，用于食品中亚硫酸盐的灵敏、经济测定。该传感器以Clark型溶解氧电极为换能器，将含多酚氧化酶的蘑菇组织匀浆与明胶混合后涂覆于电极表面，并用戊二醛交联固定，形成不溶性生物活性层。其工作原理是亚硫酸盐对蘑菇中多酚氧化酶的抑制作用：在邻苯二酚存在下，多酚氧化酶催化氧化反应消耗溶解氧，使氧电极信号下降；加入亚硫酸盐后酶活性受抑制，耗氧速率降低，溶解氧浓度发生变化，从而通过溶解氧变化定量亚硫酸盐。研究优化了匀浆用量、明胶用量、戊二醛浓度、pH、温度、缓冲液、底物种类及浓度等条件，并将传感器应用于泡菜水、啤酒和醋等真实食品样品，结果与酶学参考方法一致，表明该方法可用于食品中亚硫酸盐的直接监测。
英文摘要
The aim of the study presented here is to develop a biosensor based on mushroom (Agaricus bisporus) tissue homogenate for sensitive and economical determination of sulfite in foods. The working principle of the biosensor is based on an inhibition effect of sulfite on polyphenol oxidases in mushroom. Mushroom tissue homogenate was immobilized by gelatin and glutaraldehyde on a Clark-type oxygen electrode. Some optimization studies related to the bioactive layer components and working conditions were identified. The biosensor was applied to the food samples. The biosensor reported here was successfully allowed to analyze sulfite, which was a food additive in real food samples.