组成图示
示意图生成中
传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
酚（phenol）、邻苯二酚（1,2-dihydroxybenzene/catechol）、间苯二酚（1,3-dihydroxybenzene/resorcinol）、对苯二酚（1,4-dihydroxybenzene/hydroquinone）、L-酪氨酸（L-tyrosine）、邻甲酚（2-hydroxytoluene/o-cresol）、间甲酚（3-hydroxytoluene/m-cresol）、对甲酚（4-hydroxytoluene/p-cresol）、4-氯酚（4-chlorophenol）、3-氯酚（3-chlorophenol）、2-氯酚（2-chlorophenol）、4-羟基苯甲酸（4-hydroxybenzoic acid）；样品基质：磷酸盐缓冲液/LiClO4 水溶液（未报道实际环境样品）。
检测原理
PPO 识别并催化酚类（含 L-酪氨酸）在 O2 存在下氧化为邻醌，同时产生 H2O2。工作电极在 -50 mV vs SCE 下将邻醌还原，产生与邻醌生成速率相关的安培电流。单酶体系中电流仅反映一次氧化；PPO-GDH 体系中 GDH 以葡萄糖为底物参与邻醌/酚的循环再生，使酚反复被 PPO 氧化，形成生化信号放大；PPO-HRP 体系中 HRP 在 H2O2 存在下催化酚类氧化并增加邻醌生成，与 PPO 协同提高电极电流。酚浓度升高时 PPO 催化速率增加，邻醌生成增多，电极还原电流增大，从而实现定量检测。
检测灵敏度
灵敏度: PPO 0.010 mA M^-1；PPO-HRP 0.326 mA M^-1；PPO-GDH 0.741 mA M^-1；摘要报告 PPO-GDH 74 mA M^-1，PPO-HRP 较 PPO 高 32 倍。
效应效果
作者优化了温度、pH 和酶负载：最佳温度 20–25 °C（工作 21 °C），最佳 pH 5.5–7.5，酶负载高于 50% (w/w) 不再提高响应。0.1 M 聚氧乙烯山梨醇单月桂酸酯使 HRP 基传感器在 50 °C 仍保持活性，0.01 mM 无显著效果。PPO-GDH 灵敏度最高且响应时间最短；PPO-HRP 灵敏度为单酶 32 倍，但 Km 由 10 mM 增至 55 mM，提示扩散限制。三种传感器可定量测定 12 种酚类衍生物，对邻苯二酚、间甲酚、对甲酚相对信号可达 150–200%，对间苯二酚、2-氯酚、4-羟基苯甲酸响应较低，显示一定选择性，可用于酚类快速筛查。
传感器的构成
- 换能器电极：Pt 盘电极（5 mm），作为安培检测工作电极。
- 固定件：O 形圈，将酶修饰膜固定于 Pt 盘电极。
- 支撑膜：透析膜（0.3 mm），承载琼脂糖酶凝胶。
- 固定基质：琼脂糖凝胶（agar-agar gel），包埋酶并维持酶活性。
- 识别/催化元件：酪氨酸酶（PPO），催化酚类氧化生成邻醌。
- 协同放大酶（PPO-GDH）：葡萄糖脱氢酶（GDH），参与邻醌/酚循环放大。
- 协同放大酶（PPO-HRP）：辣根过氧化物酶（HRP），在 H2O2 存在下协同放大信号。
- 辅助底物/电子供体：葡萄糖（2 mM，PPO-GDH）或 H2O2（1 mM，PPO-HRP），用于酶促循环。
- 支持电解质：0.1 M LiClO4/0.1 M 磷酸盐缓冲液（pH 6.5/7），提供离子导电环境。
中文摘要
本文比较了两种基于双酶协同作用提高酪氨酸酶（PPO）生物传感器对酚类安培检测灵敏度的策略。作者以琼脂糖凝胶为酶固定基质，分别构建了单酶 PPO 电极以及 PPO-GDH（葡萄糖脱氢酶）和 PPO-HRP（辣根过氧化物酶）双酶电极，并将酶修饰膜固定于铂盘电极上。在 -50 mV（vs SCE）下对 L-酪氨酸进行安培检测。结果显示，PPO-GDH 体系灵敏度最高，摘要报告为 74 mA M^-1；PPO-HRP 体系灵敏度较单酶 PPO（0.01 mA M^-1）提高 32 倍。作者还考察了温度、pH、酶负载和稳定剂对传感器性能的影响，并通过定量测定苯酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、L-酪氨酸、甲酚、氯酚和羟基苯甲酸等酚类衍生物，验证了传感器对多种酚类化合物的检测能力。
英文摘要
Two different approaches, both exploiting two enzymes cooperative functioning, to enhance the sensitivity of tyrosinase (PPO) based biosensor for amperometric detection of phenols have been compared. For this purpose, one monoenzyme electrode (PPO) and two bienzyme electrodes (PPO and d-glucose dehydrogenase, GDH; PPO and horseradish peroxidase, HRP) were constructed using agar-agar gel as enzyme immobilization matrix. The biosensors responses for l-tyrosine detection were recorded at -50 mV versus saturated calomel electrode (SCE). The highest sensitivity (74 mA M(-1)) was observed for the PPO-GDH couple, while that recorded for PPO-HRP couple system was only 32 times higher than that measured for monoenzyme electrode (0.01 mA M(-1)). The ability of the PPO-, PPO-GDH-, PPO-HRP-based biosensors to assay phenols was demonstrated by quantitative determination of phenol, 1,2-dihydroxybenzene, 1,3-dihydroxybenzene, 1,4-dihydroxybenzene, 2-amino-3 (4-hydroxyphenyl) propanoic acid, 2-hydroxytoluene, 3-hydroxytoluene, 4-hydroxytoluene, 4-clorophenol, 3-clorophenol, 2-clorophenol, 4-hydroxybenzoic acid.