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
L-乳酸（L-lactate / L-lactic acid）；样品基质：葡萄酒、啤酒及磷酸盐缓冲液标准溶液
检测原理
该传感器采用双酶级联与氧化还原介导的安培检测机制。LOx 作为识别/催化元件，催化 L-乳酸与溶解氧反应生成丙酮酸和 H2O2；HRP 过量存在，催化 H2O2 还原为水，同时氧化膜内二茂铁（Fc）为二茂铁鎓（Fc+）。Fc+ 在碳电极表面于 -100 mV 被还原，产生与乳酸浓度成正比的稳态电流。MWCNT 提高膜导电性和电子传递速率，PS 膜将 LOx、HRP、Fc 和 BSA 共同固定，降低工作电位并减少高电位下干扰物氧化。由于 HRP 过量，信号动力学主要受 LOx 对乳酸的催化控制，因此电流随 L-乳酸浓度增加而增大。
检测灵敏度
LOD: 0.05 mg L−1 / 0.053 mg L−1；线性范围: 0.1 mg L−1 to 5 mg L−1 / 0.1–3.5 mg L−1；灵敏度: 1168.8 mA M−1 mm−2；R^2 = 0.999
效应效果
响应时间 20 s，1 mg/L L-乳酸 RSD 2.7%，校准斜率 RSD 1.4%。2 mg/L 干扰物中，仅没食子酸和抗坏血酸分别产生 1.7%、10.2% 乳酸电流，稀释后不显著；12% v/v 乙醇使灵敏度降约 20%。干存 4 ℃ 一天失活约 90%，PBS 4 ℃ 两周保留约 40%。葡萄酒/啤酒标准加入法测定，与分光光度试剂盒比较 r2=0.999，斜率 1.01±0.02，截距 0.002±0.012，差异约 -3.4% 至 5.9%。作者认为其快速、低成本，分析时间约 18 min，短于试剂盒 23 min，适合现场食品分析。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：碳丝网印刷电极（SPE），含碳工作电极、碳对电极和银参比电极，提供电化学换能平台
- 复合膜修饰层：聚砜（PS）/多壁碳纳米管（MWCNT）相转化膜，提供导电通道、高比表面和酶固定基质
- 氧化还原介质：二茂铁（Fc），掺入膜中，介导 HRP 催化 H2O2 还原并降低工作电位
- 识别/催化元件：乳酸氧化酶（LOx，Pediococcus sp.），催化 L-乳酸氧化为丙酮酸并生成 H2O2
- 信号转换酶：辣根过氧化物酶（HRP，type II），催化 H2O2 还原为水并驱动介导电子转移
- 封闭/稳定蛋白：牛血清白蛋白（BSA），加入相转化溶液，改善酶在 PS 膜中的保留、微环境和重现性
中文摘要
本文报道了一种用于葡萄酒和啤酒中 L-乳酸分析的新型安培双酶生物传感器。该传感器通过相转化法将乳酸氧化酶（LOx）和辣根过氧化物酶（HRP）共同固定于多壁碳纳米管/聚砜（MWCNT/PS）复合膜中，并修饰在丝网印刷电极（SPE）上。为提高灵敏度并降低工作电位，作者优化了实验条件，并将二茂铁（Fc）作为氧化还原介质引入膜内，使过氧化氢可在 -100 mV 处被还原。测量在 pH 7.5 磷酸盐缓冲液、批量条件下进行。传感器对 L-乳酸的响应时间仅 20 s，重现性良好（RSD 2.7%），检出限为 0.05 mg/L，线性范围为 0.1–5 mg/L。最后将该传感器应用于不同葡萄酒和啤酒样品中 L-乳酸的测定，并与基于分光光度法的商业试剂盒结果进行比较，两者一致性良好，验证了该方法的有效性。
英文摘要
A novel amperometric bienzymatic biosensor has been developed based on the incorporation of Lactate Oxidase (LOx) and Horseradish Peroxidase (HRP) into a carbon nanotube/polysulfone membrane by the phase inversion technique onto screen-printed electrodes (SPEs). In order to improve the sensitivity and reduce the working potential, experimental conditions have been optimized and ferrocene has also been incorporated into the membrane as a redox mediator of the enzymatic reactions, which allows the reduction of H(2)O(2) at -100 mV. Measurements were carried out in phosphate buffer solution at pH 7.5 and under batch conditions. The biosensor response time to L-lactate was only 20 s and showed a good reproducibility (RSD 2.7%). Moreover, the detection limit was 0.05 mg L(-1) of l-lactate with a linear interval range from 0.1 mg L(-1) to 5 mg L(-1). Finally, the biosensor has been applied to the determination of l-lactic acid in different wine and beer samples. Then, the results obtained with the biosensor were compared with the ones obtained using, as a reference method, a commercial kit based on spectrophotometric measurements, obtaining an excellent agreement between the results, validating our approach.