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
亚硫酸盐（sulfite, SO3^2-）；样品基质：食品样品（泡菜水、饼干、啤酒、汤、醋）
检测原理
亚硫酸盐从样品或标准液扩散穿过 Teflon 膜进入生物活性层，被 Malva vulgaris 组织匀浆中的亚硫酸盐氧化酶（sulphite oxidase, SO）催化氧化：SO3^2- + O2 + H2O → SO4^2- + H2O2。该反应以溶解氧为电子受体，消耗探头附近的溶解氧，使氧浓度随亚硫酸盐浓度增加而下降。Teflon 膜允许氧选择性透过，溶解氧探头以安培法检测氧还原产生的电流或氧浓度变化。待酶促反应达到平衡后，记录稳态耗氧量 ΔDO，并以 ΔDO 对亚硫酸盐浓度作标准曲线。方法未使用额外信号放大，主要依靠酶催化转化和氧电极的高灵敏度；通过明胶固定与戊二醛交联维持酶活性层结构。
检测灵敏度
LOD: 0.2 mM；线性范围: 0.2–1.8 mM；线性相关系数: 0.9967
效应效果
传感器对 1 mM 亚硫酸盐连续 7 次进样，平均 1.00 mM，标准差 ±0.04 mM，变异系数 3.86%。4°C 保存 4 天响应无下降，第 7 天保持 62.5% 初始活性，第 10 天生物层物理损坏。实际食品样品直接测定，与酶法参考方法一致：泡菜水 7900 ppm（参考 7812，误差 101.1%），饼干 a 108 ppm（102，105.5%），饼干 b 133 ppm（138，96.2%），啤酒 242 ppm（250，96.7%），汤 148 ppm（155，95.2%），醋 1394 ppm（1345，103.5%）。单次约 10 min，短于部分 20 min 至数小时方法；使用植物组织匀浆而非纯酶，成本低、固定简单，适合食品亚硫酸盐常规监测。
传感器的构成
- 换能器基底：溶解氧探头（dissolved oxygen probe, DO probe, YSI 5700 series），提供安培法检测溶解氧的电极与信号读出基础
- 氧选择性膜：聚四氟乙烯膜（Teflon membrane），允许溶解氧选择性透过并作为生物活性层支撑
- 膜预处理：0.5% 十二烷基硫酸钠（SDS）磷酸盐缓冲液（50 mM, pH 7.5），降低 Teflon 膜表面张力，便于生物层附着
- 生物识别层：锦葵组织匀浆（Malva vulgaris tissue homogenate），提供亚硫酸盐氧化酶（sulphite oxidase, SO, E.C.1.8.3.1）催化亚硫酸盐氧化
- 固定基质：明胶（gelatin, Type 3, 225 Bloom），与组织匀浆混合形成生物活性层并提高物理稳定性
- 交联固定剂：戊二醛（glutaraldehyde, GA, 2.5% v/v），交联明胶与组织匀浆，固定生物活性层
- 反应介质：50 mM 磷酸盐缓冲液（phosphate buffer, pH 7.5），维持酶反应 pH 与离子强度，并允许溶解氧扩散
- 信号介质：溶解氧（dissolved oxygen, DO），作为酶促反应底物，其浓度下降被安培法检测
中文摘要
本文报道一种基于植物组织匀浆的安培型生物传感器，用于食品中亚硫酸盐的直接测定。以富含亚硫酸盐氧化酶（sulphite oxidase, SO）的锦葵（Malva vulgaris）组织匀浆为生物识别材料，将其与明胶混合，用戊二醛交联后固定于经 0.5% 十二烷基硫酸钠（SDS）预处理的聚四氟乙烯（Teflon）膜上，构成生物活性层。亚硫酸盐在溶解氧存在下被亚硫酸盐氧化酶催化氧化为硫酸盐并生成过氧化氢，反应消耗溶解氧；通过溶解氧探头以安培法监测氧浓度下降，建立耗氧量与亚硫酸盐浓度的标准曲线。研究优化了植物组织量、明胶量、戊二醛浓度、pH 和温度等参数，最佳条件为 200 mg 组织、5 mg 明胶、2.5% 戊二醛、pH 7.5、35°C。在 35°C、pH 7.5 下，传感器对亚硫酸盐在 0.2–1.8 mM 范围内呈线性响应，线性相关系数为 0.9967，检出限为 0.2 mM。实际食品样品测定结果与酶法参考方法一致，表明该传感器可用于食品中亚硫酸盐的快速、低成本检测。
英文摘要
In the work described here, a biosensor was developed for the determination of sulfite in food. Malva vulgaris tissue homogenate containing sulfite oxidase enzyme was used as the biological material. M. vulgaris tissue homogenate was crosslinked with gelatin using glutaraldehyde and fixed on a pretreated Teflon membrane. Sulfite was enzymatically converted to sulfate in the presence of the dissolved oxygen, which was monitored amperometrically. Sulfite determination was carried out by standard curves, which were obtained by the measurement of consumed oxygen level related to sulfite concentration. Several operational parameters had been investigated: the amounts of plant tissue homogenate and gelatin, percentage of glutaraldehyde, optimum pH and temperature. Also, some characterization studies were done. There was linearity in the range between 0.2 and 1.8mM at 35 degrees C and pH 7.5. The results of real sample analysis obtained with the biosensor agreed well with the enzymatic reference method using spectrophotometric detection.