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：红酒、白酒
检测原理
SOX/Fe3O4@GNPs/Au电极中，SOX通过EDC–NHS共价固定于羧化Fe3O4@GNPs表面。检测时，亚硫酸盐在SOX催化下与O2和H2O反应生成硫酸盐和H2O2；H2O2在0.2 V（vs. Ag/AgCl）发生电化学氧化，释放电子。电子经Fe3O4@GNPs导电网络传递至Au电极，形成安培电流。Fe3O4@GNPs提供大比表面积、良好生物相容性和电子传递通道，降低电子转移阻力。电流响应随亚硫酸盐浓度升高而增大，在0.50–1000 μM范围内呈线性，从而实现快速、选择性检测。
检测灵敏度
LOD: 0.15 μM (S/N = 3)；线性范围: 0.50–1000 μM；线性方程: y = 3.1402x + 2.2104（0.50–10 μM）、y = 0.3612x + 6.1928（100–1000 μM）；R^2 = 0.9993；相关系数: r = 0.99（摘要）、r = 0.96（正文）
效应效果
传感器响应时间2 s，检出限0.15 μM，线性范围0.50–1000 μM，优于聚吡咯、聚苯胺等此前SOX电极。红酒加标回收率95.40%–96.46%，批内/批间变异系数为1.7%和3.3%；与DTNB法测定15种红酒的相关系数r=0.99（摘要）/0.96（正文）。对葡萄糖、果糖、抗坏血酸、半胱氨酸、柠檬酸、谷氨酰胺等干扰物响应下降均低于8%，乙醇无明显干扰。4 °C保存4个月、重复使用300次后活性损失30%。可测定红酒180.5–440.4 μM、白酒383–780.6 μM亚硫酸盐，适合食品快速检测。
传感器的构成
- 基底电极：金电极（Au electrode），作为工作电极与电子传导基底。
- 纳米修饰层：金包覆磁性纳米粒子（Fe3O4@GNPs，Fe3O4核包覆金纳米粒子GNPs），电沉积提供高比表面积、导电性和电子传递通道。
- 功能化层：3-巯基丙酸（3-MPA）羧化修饰，在Fe3O4@GNPs表面引入-COOH，用于酶共价固定。
- 交联活化层：EDC/NHS（N-乙基-N′-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺），活化羧基与酶氨基形成酰胺键。
- 识别元件：亚硫酸盐氧化酶（SOX，EC 1.8.3.1），催化亚硫酸盐氧化为硫酸盐并产生H2O2。
- 信号产物/电子供体：H2O2（SOX催化产生），在0.2 V发生氧化并释放电子。
- 三电极体系：Ag/AgCl参比电极和Pt辅助电极，与Au工作电极构成安培检测体系。
中文摘要
本研究从Syzygium cumini（Jamun）叶片中纯化亚硫酸盐氧化酶（SOX，EC 1.8.3.1），通过EDC–NHS化学将其共价固定于羧化金包覆磁性纳米粒子（Fe3O4@GNPs）上，并将该纳米粒子电沉积于金电极表面，构建SOX/Fe3O4@GNPs/Au安培型亚硫酸盐生物传感器。以Ag/AgCl为参比电极、Pt丝为辅助电极，利用FTIR、CV、SEM和EIS表征电极。在0.1 M Tris–HCl缓冲液（pH 8.5）、35 °C、0.2 V（vs. Ag/AgCl）下，传感器2 s内达到最优响应，线性范围为0.50–1000 μM，检出限为0.15 μM（S/N=3）。红酒加标回收率为96.46%，批内和批间变异系数分别为1.7%和3.3%。与DTNB标准法测定红酒亚硫酸盐的相关系数r=0.99。电极在4 °C保存4个月内可重复使用300次，对抗坏血酸、半胱氨酸、果糖和乙醇无干扰。
英文摘要
A sulfite oxidase (SO(X)) (EC 1.8.3.1) purified from Syzygium cumini leaves was immobilized onto carboxylated gold coated magnetic nanoparticles (Fe(3)O(4)@GNPs) electrodeposited onto the surface of a gold (Au) electrode through N-ethyl-N'-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC)-N-hydroxy succinimide (NHS) chemistry. An amperometric sulfite biosensor was fabricated using SO(X)/Fe(3)O(4)@GNPs/Au electrode as working electrode, Ag/AgCl as standard and Pt wire as auxiliary electrode. The working electrode was characterized by Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy, Cyclic Voltammetry (CV), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) before and after immobilization of SO(X). The biosensor showed optimum response within 2s when operated at 0.2V (vs. Ag/AgCl) in 0.1 M Tris-HCl buffer, pH 8.5 and at 35 °C. Linear range and detection limit were 0.50-1000 μM and 0.15 μM (S/N=3) respectively. Biosensor was evaluated with 96.46% recovery of added sulfite in red wine and 1.7% and 3.3% within and between batch coefficients of variation respectively. Biosensor measured sulfite level in red and white wines. There was good correlation (r=0.99) between red wines sulfite value by standard DTNB (5,5'-dithio-bis-(2-nitrobenzoic acid)) method and the present method. Enzyme electrode was used 300 times over a period of 4 months, when stored at 4 °C. Biosensor has advantages over earlier biosensors that it has excellent electrocatalysis towards sulfite, lower detection limit, higher storage stability and no interference by ascorbate, cysteine, fructose and ethanol.