基于卟啉类功能化EGFET传感器的流动注入电子舌葡萄酒分析技术

《Talanta》：Wine Analysis with a Flow Injection Electronic Tongue based on Porphyrinoids Functionalized EGFET Sensors

　　

摘要

由交叉选择性传感器或电子舌构成的阵列，利用源自嗅觉的组合选择性原理，根据样品的整体化学特征对其进行分析。这种方法在医学诊断和食品质量控制等需要快速可靠分析的应用中尤为重要。

在此，我们展示了一种高通量的电子舌，它整合了多种先进的制造技术——包括激光诱导石墨烯制备技术、导电墨水喷涂以及3D打印技术——从而构建出一个由16个激光诱导石墨烯电极组成的流动注入系统，这些电极均与场效应晶体管的栅极相连。其中15个电极表面覆有固态卟啉类层结构。这种流动注入设计使得只需将极少量的样品注入连续的载体流中，而在这样的短暂接触条件下，传感器仍能展现出可重复且可逆的反应，进而实现液体样品的快速可靠分析。

该电子舌被用于分析来自同一产区但采用不同葡萄品种酿造的红葡萄酒。通过对传感器信号进行化学计量学分析，不仅可以按葡萄品种对葡萄酒进行分类，还能量化各项葡萄酒质量指标。针对不同的分析任务，我们找到了最优的传感器组合，而且通过这些传感器得到的预测结果能够保留传统实验室测量所得数据的信息内涵。

章节节选

引言

将化学传感器集成到阵列中是传感器开发领域的一种常见做法[1]、[2]，对于复杂样品的分析而言尤其具有优势。尽管分析化学为这类分析提供了许多有效的方法和技术，但要解读复杂样品的成分依然是一项颇具挑战性的任务。而传感器阵列的价值就在于它们能够将复杂的混合物分类，这一功能在

化学品与试剂

缓冲溶液是用Gibco? PBS片剂配制的，这些片剂购自赛默飞世尔科技公司。乙醇（99.9%）、二氯甲烷（DCM，99.8%）和异丙醇（IPA，99.9%）则购自西格玛-奥德里奇公司。实验过程中始终使用去离子水（DI，18.2 MΩ cm）。

卟啉类物质的制备

卟啉类物质的结构见补充材料中的图S1。这些受体是通过涉及两种卟啉类大环结构的组合化学方法制得的

激光诱导石墨烯电极

我们使用场发射扫描电子显微镜（FESEM）对激光诱导石墨烯电极的形态进行了观察。图2A显示，激光诱导石墨烯具有高度多孔的结构，这些孔隙是由相互连接的石墨烯片构成的，这很可能是由于在激光照射时局部高压环境下样品迅速冷却所导致的[33]。放大后的图像（图2B）进一步展示了其详细的多孔结构。激光诱导石墨烯在聚酰亚胺基底上的截面图（图2C）则显示了

结论

将多个传感器集成到电子舌中，是分析复杂液体体系的一种成熟策略。传感器阵列有助于解读和分类含有多种相互关联化合物的样品。因此，为特定应用设计合适的传感元件至关重要，而组合化学在这些传感元件的开发过程中发挥着核心作用。在本研究中，我们证明了将卟啉类元素结合使用可以产生

CRediT作者贡献说明

Kishore Pushparaj：方法设计、实验研究。Valerio Allegra：实验研究。Lorena Di Zazzo：方法设计。Sara Nardis：方法设计。Isabella Taglieri：文章撰写与编辑、验证、资源准备、形式分析、概念构思。Chiara Sanmartin：验证、资源准备。Francesca Venturi：验证、资源准备。Alessia Fata：实验研究。Alexandro Catini：方法设计。Rosamaria Capuano：方法设计、实验研究。Gabriele Magna：文章撰写与编辑、可视化处理、形式分析

利益冲突声明

作者声明不存在任何利益冲突。

利益冲突声明

? 作者声明自己不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系。

致谢

作者衷心感谢Suvereto和Val di Cornia DOCG葡萄酒保护联盟提供葡萄酒样本，同时也要感谢意大利米兰的农业研究与经济委员会（CREA）的Valentina Picchi和Roberto Lo Scalzo在科研合作方面给予的帮助。

Kishore Pushparaj|Valerio Allegra|Lorena Di Zazzo|Alessia Fata|Alexandro Catini|Rosamaria Capuano|Gabriele Magna|Sara Nardis|Isabella Taglieri|Chiara Sanmartin|Francesca Venturi|Roberto Paolesse|Corrado Di Natale

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