柠檬中的柠檬酸、维生素C（抗坏血酸）与黄酮类化合物具有独特的电化学与光学特性，成为生物传感器的理想敏感元件。
在环境监测领域，柠檬酸修饰的碳纳米管电极可检测水中铅离子（Pb²⁺），其检测限低至0.1ppb（传统方法为10ppb），原理是铅离子与柠檬酸羧基形成配位键，改变电极导电性；维生素C则用于构建臭氧传感器，当臭氧（O₃）氧化维生素C生成脱氢抗坏血酸时，电极电流显著下降，可实时监测空气臭氧浓度（精度达±5%）。医疗健康方向，柠檬生物传感实现重大突破：2022年，
新加坡国立大学开发的“柠檬汁-金纳米颗粒”试纸，通过尿液中的葡萄糖氧化柠檬汁中的维生素C，生成蓝色产物，5分钟内可定性检测糖尿病（灵敏度92%）；2024年，哈佛医学院将柠檬酸与CRISPR基因编辑技术结合，设计出“柠檬酸-Cas12a”传感器，当目标DNA（如癌症标志物）存在时，Cas12a酶切割柠檬酸修饰的探针，释放荧光信号，可在血液中检测到浓度低至0.1fM的肿瘤DNA，比传统PCR技术快4小时。未来，柠檬生物传感将向无创检测发展，例如通过唾液中的柠檬酸含量（与口腔癌相关）实现早期筛查。
