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
酚类化合物（phenolic compounds），包括2,6-二甲氧基苯酚（2,6-dimethoxyphenol）、松柏醇（coniferyl alcohol）、咖啡酸（caffeic acid）、DOPAC、对苯二酚（hydroquinone）、阿魏酸（ferulic acid）、丁香酸（syringic acid）、多巴胺（dopamine）、3,4-二羟基苯甲酸（3,4-dihydroxybenzoic acid）、dl-去甲肾上腺素（dl-noradrenaline）、苯酚（phenol）和4-羟基苯甲醛（4-hydroxybenzaldehyde）等；样品基质为水相/甲醇-水（1:4）溶液及 0.1 M 柠檬酸盐缓冲液（pH 5.0）流动注入体系。
检测原理
漆酶（CuL）吸附于石墨电极表面，通过直接电子传递与电极通信。在约-50 mV（vs SCE）的负电位下，溶解氧将漆酶再氧化；酚类底物作为电子供体被漆酶氧化为醌或苯氧自由基，同时酶被还原。生成的氧化产物在电极表面发生电化学还原，产生与酚浓度成正比的阴极电流。底物氧化速率以及氧化产物再还原的热力学和动力学共同决定响应大小；部分底物在修饰电极表面可循环转化，形成信号放大。取代基的电子效应影响酚羟基被氧化的难易，羟基或甲氧基增多通常使 Kapp_m 降低、灵敏度提高。
检测灵敏度
LOD/线性范围/灵敏度/r（单位：µM、µM、nA µM−1）：2,6-Dimethoxyphenol: 0.091 ± 0.002 / 0.1–2 / 202.09 / 0.999；Coniferyl alcohol: 0.35 ± 0.05 / 0.2–6 / 98.7 / 0.999；Ferulic acid: 1.56 ± 0.09 / 1–40 / 69.63 / 0.999；Caffeic acid: 0.56 ± 0.03 / 1–10 / 57.92 / 0.999；2-Aminophenol: 0.95 ± 0.02 / 1–8 / 53.96 / 0.995；DOPAC: 0.23 ± 0.01 / 1–10 / 52.11 / 0.999；Hydroquinone: 0.58 ± 0.02 / 1–10 / 50.99 / 0.999；Syringic acid: 1.27 ± 0.02 / 1–40 / 44.65 / 1；ABTS: 0.58 ± 0.03 / 1–10 / 38.63 / 0.999；4-Aminophenol: 0.61 ± 0.05 / 1–10 / 32.4 / 0.999；Acetosyringone: 0.40 ± 0.02 / 1–10 / 29.0 / 0.999；Catechol: 0.89 ± 0.04 / 1–20 / 24.4 / 0.999；Guaiacol: 0.90 ± 0.03 / 1–20 / 22.38 / 0.999；3,4-Dihydroxybenzoic acid: 3.8 ± 0.1 / 1–40 / 14.7 / 0.998；Coniferyl aldehyde: 0.68 ± 0.05 / 1–20 / 14.03 / 0.999；Dopamine: 1.51 ± 0.02 / 1–60 / 11.08 / 0.999；4-Methoxyphenol: 7.9 ± 0.2 / 1–100 / 9.09 / 0.998；dl-Noradrenaline: 1.9 ± 0.1 / 1–80 / 6.26 / 1；3,4-Dihydroxybenzaldehyde: 5.2 ± 0.3 / 10–150 / 5.76 / 0.999；l-DOPA: 0.49 ± 0.02 / 1–40 / 5.13 / 0.999；Vanillic acid: 9.48 ± 0.35 / 10–100 / 3.45 / 0.997；Adrenaline: 10.0 ± 0.5 / 1–150 / 3.16 / 0.998；Syringaldazine: 3.1 ± 0.2 / 20–100 / 2.5 / 1；p-Cresol: 39 ± 1 / 10–1000 / 0.44 / 0.999；Acetovanillone: 6.1 ± 0.4 / 10–100 / 0.42 / 0.999；o-Cresol: 54 ± 1 / 10–1000 / 0.289 / 0.999；Vanillin: 31 ± 1 / 10–400 / 0.251 / 0.998；Phenol: 296 ± 10 / 1000–10000 / 0.011 / 1；4-Chlorophenol: 346 ± 10 / 1000–10000 / 0.02 / 1；4-Hydroxybenzaldehyde: 783 ± 17 / 1000–10000 / 0.018 / 0.998
效应效果
该传感器在流动注入安培模式下对30种酚类给出校准数据（n=5），相关系数 r 在0.995–1.000之间；LOD 从0.091 µM（2,6-二甲氧基苯酚）到783 µM（4-羟基苯甲醛），线性范围覆盖0.1–2至1000–10000 µM，灵敏度0.011–202.09 nA µM−1。工作电位约-50 mV，背景电流小，常见干扰贡献低；溶解氧作为再氧化剂无需外加。动力学 Kapp_m 与溶液实验一致，表明物理吸附未显著使漆酶失活。作者认为羟基化/甲氧基化策略可扩展用于多种芳香化合物检测。
传感器的构成
- 工作电极/基底：光谱石墨电极（spectrographic graphite, RW001），作为换能器并提供直接电子传递表面
- 识别/催化元件：Cerrena unicolor 漆酶（CuL）吸附固定于石墨表面，催化酚类氧化
- 参比电极：Ag|AgCl（0.1 M KCl），用于控制工作电位
- 辅助电极：铂丝（Pt wire），构成三电极安培体系
- 流动池/载体：聚四氟乙烯（Teflon）固定架与壁射流安培流动池，输送 0.1 M 柠檬酸盐缓冲液（pH 5.0）
- 电子受体：溶解氧（O2），作为漆酶再氧化剂并被还原为水
- 电子供体：酚类化合物（phenolic compounds），被氧化为醌或苯氧自由基
中文摘要
本文报道以 Cerrena unicolor 漆酶修饰石墨电极构建安培型生物传感器，用于检测30种不同结构的酚类化合物，并讨论传感器响应与底物结构的关系。该传感器对部分酚类可在纳摩尔浓度下响应，如2,6-二甲氧基苯酚、松柏醇、咖啡酸、DOPAC和对苯二酚；对阿魏酸、丁香酸、多巴胺、3,4-二羟基苯甲酸和dl-去甲肾上腺素等呈微摩尔响应；对苯酚和4-羟基苯甲醛则需毫摩尔浓度。在邻位或对位取代酚中，电极灵敏度随取代基按 H、CH3、OH、OCH3和NH3+顺序增强，但对位取代酚的表观 Michaelis–Menten 常数 Kapp_m 较低。对位取代酚增加一个羟基可提高灵敏度。作者将电化学流动注入体系的动力学数据与溶液实验比较，表明固定化漆酶保留天然构象，可用于多种芳香酚类检测。
英文摘要
Graphite electrode modified with laccase from Cerrena unicolor served as a biosensor for detection of 30 phenolic compounds with different structures. Some correlations of the sensor response to the structures of substrates are discussed. This biosensor responded to: (i) nanomolar concentrations of some of the selected phenolic compounds, e.g., 2,6-dimethoxyphenol, coniferyl alcohol, caffeic acid, DOPAC and hydroquinone, (ii) micromolar concentrations, e.g., ferulic acid, syringic acid, dopamine, 3,4-dihydroxybenzoic acid and dl-noradrenaline, and (iii) millimolar concentrations in the case of phenol and 4-hydroxybenzaldehyde. Among the ortho- or para-substituted phenols, the sensitivity of the C. unicolor laccase-modified electrode increased in the following order H, CH(3), OH, OCH(3) and NH(3)(+) but in the case of para-substituted phenols, the K(m)(app) values were lower. The sensitivity of the laccase electrode increased with an additional OH group in para-substituted phenols. In the case of the selected compounds, kinetic data from electrochemical flow injection system were compared with those obtained from experiments in solution.