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
葡萄糖（glucose）、果糖（fructose）、乙醇（ethanol）；样品基质为葡萄汁-酒/红酒发酵液（must-wine/red wine）
检测原理
葡萄糖和乙醇分别被 GOD 和 AO 催化氧化，消耗 O2 并生成 H2O2；H2O2 与 PB 还原态反应，使 PB 氧化态在工作电极 -50 mV 处被还原，产生与底物浓度成正比的安培电流。果糖被 FDH 催化，PMS 作为辅底物被还原为 PMSH，PMSH 在 +70 mV 处氧化产生电流。样品稀释 1:200 以降低电化学干扰，低电位检测提高选择性。随着被测物浓度升高，酶促产物增加，电流响应线性增强。
检测灵敏度
线性范围: 葡萄糖 0.02–0.7 mM；果糖 0.05–0.5 mM；乙醇 0.05–0.5 mM；与分光光度法相关系数 r²: 葡萄糖 0.996、果糖 0.993、乙醇 0.995
效应效果
传感器制备重现性良好，日内和日间 RSD 分别为 5% 和 7%。稳定性方面，GOD、AO、FDH 传感器在 4℃ 保存 6 个月、1 个月和 15 天后仍保持约 90% 初始活性，且可分别分析至少 100、50、30 个样品。加标回收率为 95%–105%，精密度 <5%。与分光光度试剂盒对 23 个发酵样品平行测定，葡萄糖、果糖、乙醇相关系数 r² 分别为 0.996、0.993、0.995。系统可实时区分两种酿酒酵母的糖消耗和乙醇生成，识别异常发酵，适合酒庄现场低成本监测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：聚酯柔性薄膜 Autostat HT5 上屏印石墨工作电极（Elettrodag 421）、银参比/对电极（Electrodag 477 SS RFU）和绝缘层（Electrodag 6018 SS），构成三电极屏印电极（SPE）。
- 修饰层（葡萄糖/乙醇）：普鲁士蓝（PB）由 K3Fe(CN)6 与 FeCl3 原位生成并 100℃ 干燥，作为 H2O2 电化学介质，在 -50 mV 检测。
- 识别元件（葡萄糖）：葡萄糖氧化酶（GOD，Aspergillus niger）经 1% 戊二醛和 2% Nafion 固定于 PB-SPE，催化葡萄糖生成 H2O2。
- 识别元件（乙醇）：醇氧化酶（AO，Pichia pastoris）与 4% BSA、5% Nafion、2.5% 戊二醛混合固定于 PB-SPE，催化乙醇生成 H2O2；0.1 M 甘氨酸封闭未反应醛基。
- 识别元件（果糖）：果糖脱氢酶（FDH，Gluconobacter industrius）与 10 mg/mL BSA、0.25% 戊二醛固定于裸石墨 SPE，催化果糖还原 PMS。
- 电子介质/信号分子（果糖）：吩嗪甲烷磺酸盐（PMS）作为酶辅底物，还原型 PMSH 在 +70 mV 氧化产生电流。
- 保存/稳定剂：GOD 传感器 4℃ 干燥保存；AO 传感器 4℃ TPi 含 30% 蔗糖；FDH 传感器 4℃ TCPi 含 1% DEAE-dextran 和 5% 乳糖醇。
中文摘要
本文报道了低成本屏印葡萄糖、乙醇和果糖生物传感器与便携式仪器联用，用于实时监测红酒微酒精发酵。葡萄糖和乙醇传感器采用普鲁士蓝修饰的石墨屏印电极，分别固定葡萄糖氧化酶和醇氧化酶；果糖传感器则在裸屏印电极上固定果糖脱氢酶，并以吩嗪甲烷磺酸盐作为电化学介质。作者评估了传感器的工作范围、制备重现性和稳定性，并通过加标回收研究考察基质效应。随后，利用两种酿酒酵母菌株诱导微酒精发酵，定期采集葡萄汁-酒样品，用生物传感器和分光光度试剂盒平行分析。结果表明，该生物传感器系统能够跟踪糖消耗和乙醇生成，区分不同酵母菌株的代谢行为，可作为酿酒师在葡萄酒生产中监测发酵过程的实用工具。
英文摘要
Screen-printed glucose, ethanol and fructose biosensors, coupled with portable instrumentation, and their application to monitor micro-alcoholic fermentations (micro-ALFs) in red wine is described. For the fabrication of glucose and ethanol biosensors, graphite screen-printed sensors modified with Prussian Blue were coupled with oxidase enzymes while for the fructose biosensor, a bare screen-printed sensor was coated with fructose dehydrogenase and phenazine methansulphate was used as electrochemical mediator. The working range, reproducibility of probe fabrication and biosensor stability were all evaluated. After a recovery study, performed analysing fortified must-wine samples, the biosensors were employed to monitor micro-ALFs induced by the inoculation of two different strains of Saccharomyces cerevisiae. During the red micro-ALFs, samples of must-wine were collected and analysed by use of both biosensors and spectrophotometric kits. The data obtained demonstrated that a biosensor-based system could represent a useful tool to assist winemakers during wine production.