Электротехническое устройство для определения скорости ферментативных окислительно-восстановительных реакций Советский патент 1981 года по МПК G01N27/52 

Поставленная цель достигается тем что в устройстве определения скорости ферментативных окислительно-восстановительных реакций, содержащем индикаторный и сравнительный электроды, соединенные с регистрирующим устройством и погруженные в электролит, электроды выполнены из пористого угля с гидрофильной пропиткой и соединены посредством пористой мембраны, причем индикаторный электрод содержит иммобилизованный Ь фермент, связанный с гидрофильной пропиткой из биоспецифического сорбента, торцевая часть сравнительного электрода изолирована, а электролит содержит ионы 3 .

Определение скорости ферментативных окислительно-восстановительных реакций основано на деполяризации .рабочего угольного электрода гальванического элемента иодом - продуктом каталитического окисления иодид-ионо перекисью водорода. Деполяризация рабочего электрода сопровождается появлением тока во внешней цепи элемента, в зависимости от скорости изучаемой ферментативной реакции величина тока линейно изменяется от О до 10 мкА, что позволяет определять не только активность ферментов оксидаз, но и концентрацию соответствующих субстратов. В качестве измеряющего прибора используют микроамперметр или самопишущий потенциометр (гальванический элемент).

Гальванический элемент открытой частью рабочего электрода погружают в анализируемый раствор, содержащий 0,1 М ацетатный буфер (рН 5,6) и 0,001 М К1. Раствор термостатируется при 21°С, Минимальный объем анализируемого раствора 1 мл. Для непрерывного анализа можно использовать специальную рабочую камеру проточного типа.

Исследуемый субстрат-глюкоза,диффундирует из анализируемого раствора к поверхности рабочего электрода, на котором происходит окисление субстрата под действием иммобилизованной глюкоэооксидазы до перекиси водорода Последняя в присутствии иммобилизованой ;пероксидазыг окисляет иодид-ионы до молекулярного иода.

Образовавшийся иод электровосстанавливается на рабочем электроде. Пр этом во внешней цепи элемента появляется ток, непрерывно регистрируемы .микроамперметром. Изменение тока в электродной системе линейно зависит от скорости ферментативной реакции и следовательно, от концентрации опредляемого субстрата.

Ферментативные и электрохимически процессы, протекающие на поверхности угольных электродов гальванического

элемента можно выразить реакциями:

фермент

П +

С + О,

2. оксидаза

Н. 2Г+2Н 1 20ксидаза.,2Н,0, 5 где С - субстрат;

П - продукт ферментативной реакции.

На рабочем электроде происходит электровосстановление иода, на вспомогательном электроде осуществляется процесс окисления активного угля.

На чертеже изображен гальванический элемент.

Гальванический элемент содержит 15 угольные пористые рабочий 1 и вспомогательный 2 электроды, разделенные пористой мембраной 3, например пористым стеклом или пористой керамикой. Оба электрода помещены в корпус Q 4 так, что только часть рабочего

электрода остается непокрытой корпусом. Эта часть электрода погружается в анализируемый раствор. Концы рабочего и вспомогательного электродов соединены с микроамперметром 5.

Для получения пористых угольных электродов используется смесь следующего состава: угольный порошок, растворимая в воде соль, например NaCl, гидрофильный материал, который выбирается из числа биоспецифических

сорбентов с учетом приоолы используемого фермента, например-КМ-целлюлоза, связующее, например эпоксидная смола. Полученная смесь тщательно перемешивается до однородной массы, прессуется в прессформе под небольшим давлением (60-70 кг/см), затем высушивается при комнатной температуре до полного затвердевания смолы и 0 погружается в дистиллиров.анную воду для растворения и выкывания солевых включений (НаСП и, следовательно, образования пористости.

Рабочий электрод получают путем иммобилизации фермента на поверхности гидрофильного материала, включенного в пористый угольный электрод. Для определения глюкозы рабочий электрод содержит в качестве биоспецифического сорбента КМ-деллюлозу с иммобилизованными на ее поверхности путем адсорбции в 0,1 М ацетатном буферном растворе (рН 5,6) глюкозооксидазой и пероксидазой.

Для работы элемента в гальваническом режиме в качестве вспомогательного электрода используется пористыйугольный электрод, который обеспечивает рабочему электроду потенциал (0,205 в отн. Ag/AgCl), соответстQ вующий площадке предельного тока электровосстановления иода.

Предлагаемый гальванический элемент может быть использован в качестве топливного элемента, ферментного электрода для иссл; дования

ферментативных окислительно-восстановительных реакций, а также для количественного определения различных соединений, в ходе ферментативного превращения КОТОРЫХ образуется перекись водорода.

Формула изобретения

Электрохимическое устройство для определения скорости ферментативных окислительно-восстановительных реакций, содержащее индикаторный и сравнительный электроды, соединенные с регистрирующем УСТРОЙСТВОМ и погруженные в электролит и Фермент, о т личающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, электроды выполнены из пористого УГЛИ с гидрофильной ПРОПИТКОЙ и соединены посредством пористой мембраны, причем индикаторный электрод содержит иммобилизованный фермент, связанный с гидрофильной пропиткой из биоспецифического сорбента, торцевая часть сравнительного электрода изолмрована, а электролит содержит иоИы 3.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Антропов Л.И, Теоретическая электрохимия, М., 1965, с, 238,