为了提高光纤苯酚含量传感器的灵敏度和选择性，构建了一种新型苯酚含量表面等离子共振（SPR）光纤生物传感器。传感器主要由辣根过氧化物酶（HRP）修饰 SPR光纤和苯酚选择透过性膜构成。首先在光纤表面聚合聚多巴胺（PDA），用于吸附纳米金成膜并激发SPR效应，随后在金膜表面再次聚合聚多巴胺用于固定HRP，获得HRP修饰SPR光纤。β-环糊精掺杂PEBA2533苯酚选择性聚合物膜固定在HRP修饰光纤表面。水体中苯酚分子自由通过聚合物膜后，吸附在HRP表面，在过氧化氢（H₂O₂）协助下被氧化生成难溶聚合物，增大HRP膜的折射率，促进传感器共振波长发生漂移，提高其灵敏度。研究表明，传感器对苯酚含量的测量具有高选择性和高灵敏度；在传感器采样时间为300 s时，灵敏度和检测下限分别达到224.84 pm·mmol^-1·L和159 nmol/L。

为了实现对H₂O₂浓度选择性、准确的检测,研制了一种基于辣根过氧化物酶(HRP)的光纤倏逝波生物传感器。首先采用氢氧化钠溶液对去除部分纤芯的抗紫外石英光纤进行羟基化,接着利用3-氨基丙基三乙氧基硅烷进行硅烷化,其次将光纤浸入戊二醛溶液中进行醛基交联,再次将光纤移入对H₂O₂具有选择催化性的HRP溶液中进行HRP分子固定,最后将固定有HRP的光纤在室温下晾干,即可获得HRP固定化光纤生物传感器。实验研究了戊二醛、HRP的浓度和固定时间、H₂O₂溶液的温度对传感器灵敏度的影响,测试了传感器的响应时间、选择敏感性及检测下限,建立了传感器的理论模型。研究结果表明,传感器对H₂O₂有高选择敏感性,在4~20 μmol·L ^-1的H₂O₂浓度范围内传感器的输出信号与浓度间具有线性关系,灵敏度达到-8.164×10 ^-4 μmol ^-1·L,相对误差为7.59%,检测下限达到4 μmol·L ^-1。

辣根过氧化物酶(HRP)是广泛应用的一种生物催化剂, 其光照后HRP酶活性变化的机理还未见报道。 利用紫外-可见(UV-Vis)、 同步荧光、 圆二色(CD)光谱研究了光对HRP催化活性及酶活变化机制。 实验结果表明: 光照射HRP可促使其发生还原反应, 同时其催化活性会发生变化。 UV-Vis吸收光谱数据显示, 光照射后HRP的Soret带403 nm最大吸收峰红移、 Q带498 nm处氧化峰强度下降, 说明经光照射HRPFe(Ⅲ)被还原为HRPFe(Ⅱ)。 不同波长对光照还原影响程度为280 nm>254 nm>498 nm>403 nm; 酶活为403 nm>498 nm>254 nm>280 nm; 280 nm波长光照射下, Phe, Trp, Tyr和Cys四种游离氨基酸以及谷胱甘肽的加入均对光照还原有促进作用。 酶活性与光照还原程度紧密相关, 因Fe(Ⅱ)无法提供空轨道与H2O2配位, 所以光诱导Fe(Ⅲ)还原导致酶活下降。 同步荧光和圆二色光谱揭示了光照还原后HRP血红素的构象发生了变化, 构象的变化也是光诱导酶活变化的原因之一。 紫外光影响酶活性下降的因素为光照引发活性中心Fe(III)还原, 蛋白质构象变化的贡献。 研究结果对进一步了解光对含血红素蛋白(酶)结构和功能的影响有重要的理论和实际意义。

利用光谱学和波谱学手段研究HRP-NADH-O2/H2O2体系中自由基生成机理及HRP状态的变化, 并应用该酶体系对有机污染物氯苯进行初步处理研究。 紫外可见光谱表明酶-辅酶体系在过氧化氢的氧化下, 产生了强氧化性的化合物Ⅲ, 说明可能产生羟基自由基。 分别选用DMPO和POBN两种自由基捕获剂, 通过电子自旋顺振(EPR)检测到HRP+NADH体系在O2和H2O2存在下产生超氧阴离子自由基(O-2·)和羟自由基(·OH)。 在开始10 min内过氧化物酶主要以化合物Ⅲ形式存在, 随后转化为HRP, 同时检测出较高浓度的·OH。 O2存在条件下产生·OH浓度大约是单独H2O2存在条件下的4倍。 超氧化物歧化酶(SOD Zn-Cu)在HRP+NADH+O2体系中能消除由NADH还原O2产生的O-2·从而抑制·OH生成。 HRP+NADH体系相对于传统酶法处理能提高20%左右的酶活力, 说明酶-辅酶体系能够提高酚类化合物的去除效率。 实验条件下HRP+NADH+H2O2和HRP+NADH+H2O2+O2体系对于非酚类污染物氯苯的去除率分别到达了24.6%和48.2%, 远高于传统酶法的1.42%, 突破了传统酶处理只能处理酚类污染物的局限性。

利用溶胶-凝胶法将辣根过氧化物酶(HRP)固定化于二氧化硅凝胶网络中构建了可用于酚类化合物检测的酶传感器。 对二氧化硅载体材料进行了结构表怔。 二氧化硅多孔材料的平均孔径为2.95 nm。 孔径小于5 nm占总数的84.068%。 由于辣根过氧化物酶的分子尺寸远远大于二氧化硅的凝胶网络的平均孔径, 因此不会泄露到溶液中去, 而尺寸较小的底物可以发生反应。 包埋的辣根过氧化物酶在H2O2的存在下, 能够催化氧化苯酚与4-氨基安替比林反应生成醌亚胺有色化合物。 通过紫外-可见光谱测定醌亚胺有色化合物的吸光度, 即可以确立苯酚的含量。 对于象含氯酚类的重要污染物, 如邻氯酚、 间氯酚、 2,4-二氯酚, 这种方法也同样适用。 此外, 对多次测定以后的酶的活性下降的问题进行了讨论, 结果表明酶传感器可以重复使用10次以上。 但响应时间会变长。

在HAC-NaAC缓冲液中,辣根过氧化物酶催化H₂O₂氧化KI生成I2,过量的I-可与I2结合形成I-3,而I-3分别与罗丹明S(RhS),罗丹明G(Rh6G),罗丹明B(RhB)和丁基罗丹明B(b-RhB)反应导致四体系在580,580,554和554 nm处的荧光强度降低。在选择条件下,对于RhS,Rh6G,RhB,b-RhB四体系,辣根过氧化物酶的浓度分别在8-6400,40-4000,32-3200,40-6400 pg·mL-1范围内与其荧光猝灭强度成线性关系,其检出限分别为3.2,3.0,2.4,3.7pg·mL-1。 其中RhS催化体系较好,用于酶联免疫乙肝试剂盒中辣根过氧化物酶活力的测定,结果比较满意。