废弃葡萄酒软木塞变身传感器，可检测红葡萄酒中的咖啡酸

研究人员开发出一种由废弃葡萄酒软木塞制成的电化学传感器，可测量红葡萄酒和葡萄汁中的咖啡酸，将一种常见的饮料废弃材料转化为低成本的质量控制分析工具。

这项研究于6月23日发表在《Journal of Solid State Electrochemistry》上，文中描述了科学家如何利用用过的天然软木塞制备激光诱导石墨烯电极，并将其作为咖啡酸传感器进行测试。咖啡酸是一种存在于葡萄酒、葡萄汁、咖啡、茶及其他食品中的酚类化合物。在葡萄酒中，酚类化合物有助于塑造颜色、质地和香气，而酚类氧化与颜色加深、苦味以及香气和风味流失等变化有关。

研究团队使用从葡萄酒瓶中取出的废弃软木塞制作电极，并将其与由商业软木板材制成的电极进行比较。该材料通过一次激光石墨化步骤转化为类石墨烯碳，所用设备是一台配备2.8 W激光模块的3D打印机。在所报告条件下，每个电极的制备时间约为三分钟。

据论文介绍，研究人员随后利用拉曼光谱、X射线衍射和扫描电子显微镜对材料进行了表征。这些测试显示，激光处理后软木表面形成了多孔的类石墨烯结构。作者发现，天然软木塞的表现优于商业聚集软木板材，他们将此归因于成分和结构差异。商业板材表现出更高的异质性和更低的结晶度，而部分来自软木塞的样品则显示出更有序的石墨化区域。

该研究还提出了一个后处理步骤，即使用酸性和碱性溶液来提升电化学性能。作者表示，这一简单的活化过程显著改善了高比表面积激光诱导石墨烯电极的响应。

在咖啡酸检测方面，研究人员在不同pH条件下，利用循环伏安法研究了该化合物在软木来源石墨烯表面的电化学行为。随后，他们使用差分脉冲伏安法进行定量。该传感器在30至1000 µM范围内呈线性响应，检出限为133 µmol L−1，定量限为443 µmol L−1。

该装置在当地超市购买的真实饮料样品上进行了测试：一款干型红葡萄酒和一款工业葡萄汁。研究人员测得葡萄酒中的咖啡酸含量为19.2 mg L−1，葡萄汁中为41.6 mg L−1。

这项工作进一步推动了人们对生物来源激光诱导石墨烯的兴趣，将其视为传统丝网印刷电极的一种替代方案。论文指出，激光诱导石墨烯已被探索用于聚酰亚胺和PVC等合成基底，以及木质素、纤维素、木材、叶片、橙皮和软木等天然材料。

对于饮料生产商而言，这种方法可能具有意义，因为它指向一种更简单、潜在更便宜的方式，用于监测真实葡萄酒基质中的酚类化合物，同时还能再利用一种行业副产物。这可能使其适用于质量保证工作或批次一致性检查，不过该研究仅限于商业红葡萄酒和葡萄汁样品，而非生产规模的酒庄测试。

作者表示，这种传感器将简便性和低成本与生物来源废弃碳质材料的使用结合在一起。他们还将废弃软木塞的利用视为废弃材料升级再造以及降低分析技术碳足迹这一更广泛转变的一部分。