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
海藻糖（trehalose）；样品基质：干制美味牛肝菌（Boletus edulis）蘑菇乙醇提取液/缓冲液
检测原理
样品经蠕动泵进入流动系统。通过 T 阀路径 A 时，样品先经过海藻糖酶反应器，固定于 Immunodyne ABC 膜上的海藻糖酶将海藻糖水解为两分子 β-D-葡萄糖；β-D-葡萄糖在流动过程中自发变旋为 α-D-葡萄糖。随后溶液进入 GOD 安培生物传感器，GOD 催化 α-D-葡萄糖氧化生成葡萄糖酸内酯和 H2O2。PB 修饰的 SPE 工作电极在 -0.05 V 下催化 H2O2 还原为 O2，产生与 H2O2 浓度成正比的安培电流。通过路径 B 直接测量样品本底葡萄糖产生的电流 IB，并从路径 A 总电流 IA 中扣除，得到 IA-IB，从而仅反映海藻糖水解产生的葡萄糖信号，实现海藻糖定量。
检测灵敏度
海藻糖（Immunodyne ABC 化学固定化）: 线性范围: 2.5×10^-5–30×10^-5 mol L^-1；灵敏度斜率: 1.812 nA/(mol L^-1)（同膜内）；R^2 = 0.997；同膜间: 1.662 nA/(mol L^-1)，R^2 = 0.993。海藻糖（物理固定化）: LOD: 0.8×10^-5 mol L^-1；线性范围: 1.5×10^-5–7×10^-4 mol L^-1；灵敏度斜率: 0.468 nA/(mol L^-1)；R^2 = 0.994。葡萄糖生物传感器: LOD: 8×10^-7 mol L^-1；线性范围: 1×10^-6–5×10^-4 mol L^-1；灵敏度斜率: 4.0 nA/(μmol L^-1)。PB-H2O2 电极: LOD: 5×10^-7 mol L^-1；线性范围: 1×10^-6–5×10^-4 mol L^-1；灵敏度斜率: 34.5 nA/(μmol L^-1)；R^2 = 0.995。
效应效果
系统对 1.0×10^-4 mol L^-1 蔗糖和果糖无电流响应，表明海藻糖酶具有较高选择性。物理固定化海藻糖酶在 8 次测量后信号下降 40%；Immunodyne ABC 化学固定化后连续 7 次测量无信号下降。葡萄糖生物传感器同电极 RSD 为 4%，不同电极 RSD 为 7%；海藻糖同膜内 RSD 为 9%，同膜间 RSD 为 11%。干制美味牛肝菌样品测得海藻糖 15.9×10^-5 mol L^-1，RSD 4.1%；加标曲线与标准曲线平行，基质效应可忽略，标准加入法回收率为 93.7%。作者认为该方法比已有分光光度流动注射法检出限更低，适用于食品中海藻糖分析。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：丝网印刷电极（SPE），聚酯薄膜 Autostat HT5 为基底，石墨碳墨水 Elettrodag 421 印刷工作电极与辅助电极，银电极作伪参比电极。
- 电极预处理层：工作电极在 0.05 mol L^-1 磷酸盐 + 0.1 mol L^-1 KCl（pH 7.4）中施加 +1.7 V 氧化活化，提高碳表面反应活性。
- 修饰层：普鲁士蓝（PB）膜，由 K3Fe(CN)6 与 FeCl3 在工作电极表面原位化学合成，用于催化 H2O2 还原。
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOD），固定于 PB 修饰工作电极，催化葡萄糖氧化生成 H2O2。
- 固定化/交联剂：Nafion 与戊二醛（glutaraldehyde），用于 GOD 的固定和交联。
- 海藻糖酶反应器：Immunodyne ABC 膜经 PEI 和戊二醛活化后化学固定海藻糖酶（trehalase），将海藻糖水解为葡萄糖。
- 封闭剂：0.5 mol L^-1 甘氨酸（glycine）封闭 Immunodyne ABC 膜未反应位点。
- 电子供体/信号中间体：H2O2，由 GOD 催化葡萄糖产生，在 PB 层被还原并产生安培电流。
中文摘要
海藻糖是食品中重要的二糖，可作为葡萄糖来源和食品添加剂，并因其在干燥与冷冻条件下的特殊理化性质而具有保护作用。本文报道了一种用于海藻糖测定的新型流动生物传感器系统。该系统基于一个反应器，其中海藻糖酶催化海藻糖水解为两分子葡萄糖，并采用葡萄糖氧化酶（GOD）安培生物传感器检测葡萄糖。作者确定了最佳工作条件，并特别关注两种酶的固定化方法。所用电极为丝网印刷电极（SPE），经普鲁士蓝（PB）活化后，采用 Nafion 固定 GOD；反应器中的海藻糖酶化学固定于 Immunodyne ABC 膜上。作为应用示例，该生物传感器用于干制美味牛肝菌（Boletus edulis）蘑菇样品检测。
英文摘要
Trehalose is a disaccharide important in foods, serving as a glucose source in many and also as an additive in the food preparation. Because of its peculiar physico-chemical properties it plays an important role as preservative in drying and deep-freezing treatments. A new biosensor for trehalose determination has been realized by means of a flow system, based on a reactor in which the trehalase enzyme catalyses its hydrolysis into two alpha,d-glucose molecules, and a GOD (glucose oxidase) amperometric biosensor is employed for the glucose determination. The optimum operative conditions have been laid out and a particular attention has been paid to the immobilization procedure of the two enzymes. The electrode used is of the SPE (screen-printed electrode) type and has been activated with the Prussian Blue (PB) and then assembled using GOD immobilized with Nafion. The reactor has been prepared with the trehalase enzyme chemically immobilized on an Immunodyne ABC membrane. As demonstration of its utility, the biosensor has been tested on a real sample of Boletus edulis mushroom.