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：红葡萄酒、白葡萄酒（wine samples）
检测原理
该传感器基于酶催化与电化学换能。固定化在 PBNPs/PPY/ITO 电极上的 SOx 特异性催化亚硫酸盐氧化：SO3^2- + O2 + H2O → SO4^2- + H2O2。生成的 H2O2 在 PBNPs/PPY 修饰电极表面于 +0.32 V 发生氧化：H2O2 → 2H+ + O2 + 2e-。PBNPs 作为电子媒介和 H2O2 氧化催化位点，PPY 提供导电网络，使电子经 ITO 基底传递至外部电路，形成安培电流。随着亚硫酸盐浓度升高，酶催化产生的 H2O2 增多，氧化电流相应增大，在 0.5–1000 μM 范围内呈线性响应。该体系无需外加标记物，依靠酶催化产物直接电化学检测，实现快速、低本底测定。
检测灵敏度
LOD: 0.12 μM (S/N = 3)；线性范围: 0.5–1000 μM；r = 0.99（与 DTNB 法）；R^2 = 0.9995（与 DTNB 法回归）
效应效果
该传感器响应时间为 2 s，抗干扰能力良好：在葡萄酒常见浓度下，抗坏血酸、半胱氨酸、果糖、葡萄糖、柠檬酸、乙醇和谷氨酰胺对响应的影响可忽略，响应下降分别为 2.85%、4.78%、3.66%、3.45%、1.89% 和 4.08%。红葡萄酒加标回收率为 96.40–97.26%，批内和批间变异系数分别为 2.2% 和 4.3%。与标准 DTNB 法测定 15 个品牌红葡萄酒的相关性良好，r=0.99，回归方程 y=0.9939x+8.8496，R^2=0.9995。实际测定红葡萄酒为 175.8–416.8 μM、白葡萄酒为 375.7–720.4 μM。4 °C 保存 3 个月、200 次使用后活性损失约 30%，三个电极重现性 CV<6%。作者认为该传感器可用于红、白葡萄酒中亚硫酸盐的快速准确检测。
传感器的构成
- 基底电极：ITO 导电玻璃板（indium tin oxide, ITO），作为导电基底和工作电极，收集电子。
- 导电聚合物层：聚吡咯（polypyrrole, PPY），通过循环伏安电聚合沉积，提供导电网络并辅助固定化。
- 纳米催化层：普鲁士蓝纳米颗粒（prussian blue nanoparticles, PBNPs），电沉积于 PPY/ITO 表面，促进电子传递并催化 H2O2 氧化。
- 识别元件：亚硫酸盐氧化酶（sulfite oxidase, SOx），从 Syzygium cumini 叶纯化后物理吸附固定化，特异性催化亚硫酸盐氧化。
- 参比电极：Ag/AgCl 电极，提供稳定电位参考。
- 辅助电极：Pt 丝，完成三电极电化学回路。
- 反应介质：0.1 M Tris–HCl（pH 8.5）和 0.1 M KCl，维持酶活性与离子强度。
中文摘要
本研究从 Syzygium cumini 叶中纯化获得亚硫酸盐氧化酶（SOx，EC 1.8.3.1），并将其固定化于电沉积在氧化铟锡（ITO）电极表面的普鲁士蓝纳米颗粒/聚吡咯复合膜（PBNPs/PPY）上，构建了安培型亚硫酸盐生物传感器。该传感器以 SOx/PBNPs/PPY/ITO 为工作电极，Ag/AgCl 为参比电极，铂丝为辅助电极，通过恒电位仪进行三电极电化学检测。工作电极在固定化前后经傅里叶变换红外光谱、循环伏安、扫描电镜和电化学阻抗谱表征。在 0.1 M Tris–HCl 缓冲液（pH 8.5）、35 °C 和 20 mV s−1 条件下，传感器在 2 s 内达到最优响应。亚硫酸盐检测线性范围为 0.5–1000 μM，最低检出限为 0.12 μM（S/N=3）。与标准 DTNB 法测定红葡萄酒亚硫酸盐的相关性良好（r=0.99），红葡萄酒加标回收率为 97%，批内和批间变异系数分别为 2.2% 和 4.3%。该传感器用于红葡萄酒和白葡萄酒中亚硫酸盐的测定，4 °C 保存 3 个月内可重复使用 200 次。
英文摘要
A sulfite oxidase (SO(x)) (EC 1.8.3.1) purified from Syzygium cumini leaves was immobilized onto prussian blue nanoparticles/polypyrrole composite (PBNPs/PPY) electrodeposited onto the surface of indium tin oxide (ITO) electrode. An amperometric sulfite biosensor was fabricated using SO(x)/PBNPs/PPY/ITO electrode as working electrode, Ag/AgCl as standard and Pt wire as auxiliary electrode connected through a potentiostat. 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 20 mV s⁻¹ in 0.1M Tris-HCl buffer, pH 8.5 and at 35 °C. Linear range and minimum detection limit were 0.5-1000 μM and 0.12 μM (S/N=3) respectively. There was good correlation (r=0.99) between red wine samples sulfite value by standard DTNB method and the present method. The sensor was evaluated with 97% recovery of added sulfite in red wine samples and 2.2% and 4.3% within and between batch coefficients of variation respectively. The sensor was employed for determination of sulfite level in red and white wine samples. The enzyme electrode was used 200 times over a period of 3 months when stored at 4 °C.