引言
活性氧物种（ROS）被定义为含有氧元素但比氧本身更具反应活性的分子、离子和自由基。它们由细胞内线粒体电子泄漏、功能性产生或外部效应形成。在代谢过程中，ROS水平通过抗氧化（AOx）防御系统维持平衡。尽管它们具有一定的有益生理功能，但当氧化物的量超过AOx的清除能力时，它们会损伤生物分子并引起氧化应激（Halliwell, 2024）。
自由基和抗氧化剂的研究越来越重要，特别是在营养科学和临床医学领域。已知自由基会损伤生物大分子，如蛋白质、脂质和核酸，引发一系列病理相互作用，可能导致生物体出现退行性疾病，如癌症、帕金森病和阿尔茨海默病。抗氧化剂作为自由基的清除剂，从而防止氧化反应引起的损伤。抗氧化活性或能力的评估对临床生物化学和食品科学具有重要意义。在临床生物化学中，它有助于诊断和治疗与氧化应激相关的疾病；在食品科学中，它也有意义地提供了基于抗氧化剂含量的食品比较，从而实现产品内部或产品之间差异的控制（Apak等, 2016）。
比色法是最常用的抗氧化能力测定技术之一。根据反应发生的环境，比色试验分为基于溶液或固相基质。人们对固相基质方法越来越感兴趣。固相基质可以从各种材料中选择，如膜和纸张。使用这些支撑材料制成的光学传感器与传统的溶液分析方法相比，在移动使用的便利性、速度和成本方面具有优势（Nejadmansouri等, 2021）。最近，通过将比色传感器与智能手机集成，现场监测健康和食品安全变得更加实用和便捷（Niu等, 2026；Wang等, 2025）。
尽管文献中报道了多种基于溶液的比色TAC测定方法，但最常用的是2,2′-偶氮双（3-乙基苯并噻唑-6-磺酸）（ABTS）/Trolox等效总抗氧化能力（TEAC）（Miller等, 1993）、铜离子还原抗氧化能力（CUPRAC）（Apak等, 2004）和三价铁还原抗氧化力（FRAP）（Benzie & Strain, 1996）。尽管用于TAC估算的比色测定方法很多，但文献中关于使用比色传感器测定抗氧化能力/活性的研究却很少，这是因为将比色试剂固定在纸张、膜和纳米颗粒上存在困难。在Bener等人（2010）开发的方法中，CUPRAC试剂（[Cu(Nc)
2]
2+）被固定在阳离子交换Nafion膜上，测量膜上由于其与AOx化合物反应而形成的[Cu(Nc)
2]
+在450 nm处的吸光度增加（Bener等, 2010）。Bener和Apak（2017）通过将Fe(III)-
邻-菲啰啉络合物固定在阳离子交换Nafion膜上，开发了一种用于测定TAC的传感器。AOxs将膜上的Fe(III)-phen络合物还原为Fe(II)-phen络合物所产生的吸光度在510 nm处读取（Bener & Apak, 2017）。在Bener等人（2018）提出的另一项研究中，通过将CUPRAC试剂固定在可生物降解的生物聚合物琼胶上，而非先前使用的Nafion膜作为支撑材料，制备了一种能够使用紫外-可见分光光度计和智能手机测量TAC的比色传感器（Bener等, 2018）。Steinberg和Milardovi?（2007）将两种稳定的亲脂性显色自由基——(2,6-二
叔-丁基-α-(3,5-二
叔-丁基-氧代)-2,5-环己二烯-1-亚基)-
对-甲苯氧基自由基（galvinoxyl自由基，GV
）和2,2-二苯基-1-苦基肼基自由基（DPPH
）固定在增塑聚氯乙烯薄膜上，并用于测定抗氧化活性。作者报道，与基于溶液的分析不同，含有固定化自由基的比色试条不能用于抗氧化活性的定量评估；相反，它们可用于复杂混合物中抗氧化活性的定性评估。存在自由基不稳定性（即自由基可能攻击膜的有机成分）在环境条件（光照和温度）下的问题以及非线性结果的问题（Steinberg & Milardovi?, 2007）。Szerlauth等人开发了一种基于纤维素纸张的比色传感器。在该测定中，将分层双氢氧化物纳米片与带负电荷的海藻酸钠功能化，然后通过静电作用附着到带正电荷的[Cu(Nc)
22+]络合物上。使用ImageJ软件分析固定在纸张上的Cu-Nc与抗氧化剂反应所产生的颜色强度（Szerlauth等, 2022）。
广泛使用的FRAP方法最初由Benzie和Strain引入，用于测定血浆的抗氧化能力（Benzie & Strain, 1996）。此后，FRAP方法被修改用于茶和葡萄酒等其他基质（Benzie & Szeto, 1999），其原理是在低pH下抗氧化剂将Fe(III)-三吡啶三嗪络合物（[Fe(TPTZ)2]3+）还原为[Fe(TPTZ)2]2+。FRAP方法因其动力学缓慢而受到批评，这源于Fe(III)-TPTZ中中心铁原子的半填充d轨道构型（d5）（Sedney等, 1981），导致某些酚酸的氧化在FRAP检测方案的时间内（即在室温下约6分钟）无法完全进行。Wang等人（2025）指出："通过微调金属原子的配位环境，可以调节金属中心的电子结构和氧化还原能力"。阐明配合物氧化剂氧化还原能力的另一种方法是改变氧化攻击的基质，例如通过配体交换（即通过使用DTNB试剂的Ellman硫醇交换反应，将不可预测地氧化的硫醇转化为更稳定地氧化的TNB2?阴离子（2-硝基-5-硫代苯甲酸根），该阴离子不会在硫醇-酚混合物中产生氧化还原循环和高估的TAC值），如本传感器中所做的那样。在本研究中，首次制备了一种比色传感器，通过将FRAP试剂固定在Nafion膜上测定总抗氧化能力，试图增加由于感测膜上局部浓度富集而产生的反应速率。此前从未将Fe(III)-TPTZ试剂固定在膜或纸张上制造比色试剂，这是由于该络合物畸变八面体结构在2D表面上难以平面化以及该络合物在pH 3.6（设定为FRAP方法的方案pH）下可能与传感器组分发生副反应等多方面困难。Nafion是一种全氟磺酸型阳离子交换膜，由于其卓越的热稳定性和化学稳定性、不溶于水和乙醇的特性、机械强度和高的光学透明度，是光学传感器中有价值的聚合物支撑材料（Bener & Apak, 2017）。阳离子Fe(III)-TPTZ络合物被静电固定在具有磺酸基团用于附着和固有耐酸pH稳定性的Nafion聚合物薄膜上。开发该传感器的另一个目的是校正传统FRAP方法在硫醇-酚混合物TAC测定中广泛观察到的过氧化误差。由于反应生成了蓝色铁(II)螯合物，实现了膜上吸光度与抗氧化剂浓度成正比的原位增加。
