DE19728663C1 - Bio-sensor system for quantitative determination of formaldehyde - Google Patents

Bio-sensor system for quantitative determination of formaldehyde

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Abstract

Biosensor system for quantitative determination of formaldehyde comprising the enzyme formaldehyde transmutase either immobilised on the pH sensitive surface of a pH value- measuring electrochemical transducer, or immobilised on spherical particles in a reactor with a subsequently connected pH measuring electrochemical transducer.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Formaldehyd sowie neue, reagentienlose, elektroenzymati­ sche Biosensorsysteme zur Durchführung dieser Verfahren.The invention relates to methods for quantitative determination of formaldehyde as well as new, reagentless, electroenzymati biosensor systems for carrying out these processes.

Formaldehyd ist eine sehr reaktive organische Verbindung. Er wird als Industriechemikalie in einer Vielzahl industrieller Prozesse, z. B. der Kunststoff-/Kunstharzproduktion, Farb­ stoffsynthese, Leim- und Bindemittelherstellung eingesetzt. Weiterhin findet Formaldehyd Anwendung als Desinfektions- und Konservierungsmittel. Unproblematisch sind diese Anwendungs­ felder jedoch nicht, denn Formaldehyd-Dämpfe sind gesundheits­ schädlich und sogar eine kanzerogene Wirkung wird diskutiert.Formaldehyde is a very reactive organic compound. He is used as an industrial chemical in a variety of industrial Processes, e.g. B. the plastic / resin production, color material synthesis, glue and binder production used. Formaldehyde is also used as a disinfectant and Preservative. These applications are unproblematic fields, however, because formaldehyde vapors are harmful to health harmful and even a carcinogenic effect is discussed.

Aufgrund der großen Anwendungsbreite und der nicht geringen toxischen Eigenschaften des Formaldehyds ist es wünschenswert und erforderlich, auf ein einfaches, spezifisches und sensiti­ ves Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Formaldehyd zu­ rückgreifen zu können. Deshalb existieren auch schon eine Rei­ he von Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Formaldehyd, die z. B. auf spektralphotometrischen, elektrochemischen, gas­ chromatographischen oder auf HPLC-Meßmethoden beruhen. Diese Verfahren haben aber erhebliche Nachteile, weil sie entweder nicht empfindlich bzw. nicht spezifisch genug sind oder weil toxische und/oder teure und nicht wiederverwendbare Chemikali­ en eingesetzt werden müssen.Because of the wide range of applications and the not small toxic properties of formaldehyde it is desirable and required to be simple, specific and sensiti ves method for the quantitative determination of formaldehyde to be able to fall back on. That is why there is already a Rei he method for the quantitative determination of formaldehyde, the z. B. on spectrophotometric, electrochemical, gas chromatographic or based on HPLC measurement methods. This However, procedures have significant disadvantages because they are either are not sensitive or not specific enough or because toxic and / or expensive and non-reusable chemical must be used.

Neben den genannten Methoden besteht auch die Möglichkeit der quantitativen Formaldehydbestimmung mit Biokatalysatoren. Dazu wurden in der Literatur bisher Formaldehyd-Dehydrogenasen (DE- OS 37 20 506 und Anal. Chim. Acta, 215, 249-257, 1988) be­ schrieben. Diese Verfahren zur Formaldehydbestimmung haben al­ lerdings den Nachteil, daß das dafür benötigte teure Coenzym NAD+ nach der erfolgten quantitativen Bestimmung des Formalde­ hyds nicht wieder verwendet werden kann. Da bisher auch der Einsatz von Methoden zur Coenzym-Regenerierung in analytischen Systemen zur Formaldehydbestimmung nicht erfolgreich gelöst und eingeführt werden konnte, finden solche Analysenmethoden auch wenig Akzeptanz in der Praxis.In addition to the methods mentioned, there is also the possibility of quantitative formaldehyde determination using biocatalysts. To this end, formaldehyde dehydrogenases (DE-OS 37 20 506 and Anal. Chim. Acta, 215, 249-257, 1988) have been described in the literature so far. However, these methods for determining formaldehyde have the disadvantage that the expensive coenzyme NAD + required for this cannot be used again after the quantitative determination of the formaldehyde has taken place. Since the use of methods for coenzyme regeneration in analytical systems for formaldehyde determination has not been successfully solved and introduced so far, such analytical methods also find little acceptance in practice.

In der Literatur sind auch Biosensoren zur quantitativen Be­ stimmung von Formaldehyd beschrieben. Bei diesen technischen Vorrichtungen zur Formaldehydbestimmung wird ein Formaldehyd­ metabolisierender Biokatalysator in engen Kontakt zu einem physikalischen Transducer gebracht, der ein aus der Formalde­ hyd-Metabolisierung durch den Biokatalysator entstehendes Pro­ dukt, das in definierten Mengen aus dem Formaldehyd gebildet wird, quantitativ erfaßt. Sofern diese Metabolisierungen auch auf der Basis der Oxidation von Formaldehyd zu Ameisensäure mit Hilfe der Formaldehyd-Dehydrogenase und dem Coenzym NAD+ beruhen (Sens. Actuators, B 1996, B34 (1-3), 516-523, Biosen. Bioelectron. 1996, 11(3), 239-246), Lebensmittelchemie, 1996, 50(5), 103-105), Anal. Chem. 1995, 67(21), 3936-3944), bieten diese Entwicklungen lediglich eine Verbesserung hinsichtlich der Wiederverwendung des teuren Enzyms, nicht jedoch eine sol­ che in Bezug auf den Wiedereinsatz des Coenzyms NAD+.The literature also describes biosensors for the quantitative determination of formaldehyde. In these technical devices for formaldehyde determination, a formaldehyde metabolizing biocatalyst is brought into close contact with a physical transducer which quantitatively detects a product resulting from the formaldehyde metabolism by the biocatalyst, which is formed from the formaldehyde in defined amounts. If these metabolizations are also based on the oxidation of formaldehyde to formic acid using formaldehyde dehydrogenase and the coenzyme NAD + (Sens. Actuators, B 1996, B34 (1-3), 516-523, Biosen. Bioelectron. 1996, 11 ( 3 ), 239-246), Lebensmittelchemie, 1996, 50 ( 5 ), 103-105), Anal. Chem. 1995, 67 (21), 3936-3944), these developments only offer an improvement with regard to the reuse of the expensive enzyme, but not such an improvement with regard to the reuse of the coenzyme NAD + .

Die beschriebenen Nachteile der Biosensoren auf der Basis iso­ lierter Formaldehyd-Dehydrogenasen zur Formaldehydbestimmung können jedoch auf verschiedenen Wegen überwunden werden. So wurde z. B. ein sogenannter reagentienloser Biosensor zur Form­ aldehydbestimmung ohne Coenzym-Verbrauch mit einem piezoelek­ trischen Kristall entwickelt (GBF-Monographie, 1987, 10, 187). Bei diesem Biosensor wird die Formaldehyd-Dehydrogenase auf einem Piezo-Kristall immobilisiert. Formaldehyd kann mit der immobilisierten Formaldehyd-Dehydrogenase in Wechselwirkung treten, und die dabei eintretende Masseänderung wird durch den Piezo-Kristall hochempfindlich gemessen. Bei diesem Sensor wird nur die Affinität des Formaldehyds zur Formaldehyd-Dehy­ drogenase ausgenutzt und im Gegensatz zu den Metabolismus- Sensoren zur Formaldehydbestimmung der Substratumsatz des Formaldehyds zu Ameisensäure abgekoppelt, so daß das Coenzym NAD+ nicht benötigt wird. Nachteilig bei dieser Biosensorkon­ struktion ist allerdings, daß der Formaldehyd nicht in wäßri­ gen Lösungen gemessen werden kann, sondern nur in der Gaspha­ se. Des weiteren bereitet die Regenerierung des Sensors nach dem Messen zum Erreichen seines Ausgangszustandes erhebliche Schwierigkeiten, und dieser piezoelektrische Biosensor ist nicht nur gegenüber Formaldehyd empfindlich, sondern auch ge­ genüber anderen Aldehyden.The described disadvantages of the biosensors based on isolated formaldehyde dehydrogenases for formaldehyde determination can, however, be overcome in various ways. So z. B. developed a so-called reagent-free biosensor for form aldehyde determination without coenzyme consumption with a piezoelectric crystal (GBF monograph, 1987, 10, 187). With this biosensor, the formaldehyde dehydrogenase is immobilized on a piezo crystal. Formaldehyde can interact with the immobilized formaldehyde dehydrogenase, and the mass change that occurs is measured with high sensitivity by the piezo crystal. With this sensor, only the affinity of the formaldehyde for formaldehyde dehydrogenase is used and, in contrast to the metabolism sensors for formaldehyde determination, the substrate conversion of the formaldehyde to formic acid is decoupled, so that the coenzyme NAD + is not required. A disadvantage of this biosensor structure, however, is that the formaldehyde cannot be measured in aqueous solutions, but only in the gas phase. Furthermore, the regeneration of the sensor after measurement to achieve its initial state presents considerable difficulties, and this piezoelectric biosensor is not only sensitive to formaldehyde, but also to other aldehydes.

Eine weitere Möglichkeit zur Entwicklung von reagentienlosen Biosensoren zur Formaldehydbestimmung mit Hilfe von Biokataly­ satoren besteht darin, daß anstelle einer Formaldehyd metabo­ lisierenden Formaldehyd-Dehydrogenase ein die gleichen Eigen­ schaften besitzender Mikroorganismus in engste Verbindung mit einem physikalischen Transducer gebracht wird. Solche Kon­ struktionen sind beschrieben in der Literatur (DE 42 18 937, Anal. Biochem. 1993, 215(2) 216-222). Bei ihnen wird zur Bio­ sensorentwicklung die Eigenschaft einiger Mikroorganismen aus­ genutzt, Formaldehyd unter Freisetzung von Ameisensäure als Energie- und Kohlenstoffquelle zu verwerten. Die Menge der ge­ bildeten Ameisensäure kann mit pH-Werte anzeigenden Meßgeräten erfaßt und quantitativ ausgewertet werden. Vorteil dieser mi­ krobiellen Formaldehydsensoren ist, daß auch sie kein Coenzym NAD+ zu ihrer Funktion benötigen. Die Nachteile solcher mikro­ bieller Biosensoren bestehen allerdings darin, daß sie weniger sensitiv und weniger selektiv sind als die Biosensoren auf En­ zymbasis zur Formaldehydbestimmung. Und schließlich ist auch der Zeitaufwand für eine Formaldehyd-Analyse wesentlich grö­ ßer, weil die Katalyse durch die Mikroorganismen im Vergleich zur Enzymkatalyse langsamer erfolgt und weil die Regeneration des mikrobiellen Biosensors in Vorbereitung für eine neue Mes­ sung länger dauert.Another possibility for the development of reagentless biosensors for the determination of formaldehyde with the help of biocatalysts is that instead of a formaldehyde metabolizing formaldehyde dehydrogenase, a microorganism possessing the same properties is brought into close contact with a physical transducer. Such constructions are described in the literature (DE 42 18 937, Anal. Biochem. 1993, 215 (2) 216-222). They use the property of some microorganisms to develop formaldehyde with the release of formic acid as a source of energy and carbon for bio sensor development. The amount of formic acid formed can be measured with pH indicators and quantitatively evaluated. The advantage of these microbial formaldehyde sensors is that they do not require any coenzyme NAD + to function. The disadvantages of such microbial biosensors, however, are that they are less sensitive and less selective than the enzyme-based biosensors for determining formaldehyde. And finally, the time required for a formaldehyde analysis is significantly longer because the catalysis by the microorganisms is slower compared to the enzyme catalysis and because the regeneration of the microbial biosensor takes longer to prepare for a new measurement.

Aufgabe der Erfindung ist es, Biosensorsysteme und Verfahren zur Formaldehydbestimmung zu entwickeln, die nicht die be­ schriebenen Nachteile bisher bekannter Biosensoren und der an­ deren Verfahren zur Formaldehydbestimmung besitzen. Die Bioka­ talysatorkomponente des Biosensors bzw. Biosensorsystems soll - um die Wiederverwendung des Enzyms zu gewährleisten - aus einem immobilisierten Enzym bestehen, mit dem der Formaldehyd einfach, schnell, kostengünstig, zuverlässig, spezifisch und empfindlich bestimmt werden kann. Das Verfahren der Formalde­ hydbestimmung soll breit einsetzbar sein, z. B. in der Mikro­ biologie, in der Chemie, in der Medizin, im Umweltschutz sowie in der Textil-, Holz-, Kunststoff-, Kosmetik- oder Nahrungs­ mittelindustrie. Zur Durchführung des Bestimmungsverfahrens sollen auch keine toxischen Verbindungen verwendet werden.The object of the invention is biosensor systems and methods to develop formaldehyde determination that is not the be Disadvantages of previously known biosensors and the have their methods for formaldehyde determination. The bioka Talysatorkomponent of the biosensor or biosensor system - to ensure the reuse of the enzyme - from an immobilized enzyme with which the formaldehyde simple, fast, inexpensive, reliable, specific and can be determined sensitively. The procedure of the formalde hyd determination should be widely applicable, e.g. B. in the micro biology, chemistry, medicine, environmental protection and in the textile, wood, plastic, cosmetic or food middle industry. To carry out the determination procedure no toxic compounds should be used.

Gegenstand der Erfindung ist Biosensorsysteme zur quantitati­ ven Formaldehydbestimmung, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie das Enzym Formaldehyd-Dismutase entweder immobilisiert an der pH-sensitiven Fläche eines pH-Werte messenden elektro­ chemischen Transducers oder als Immobilisat an sphärischen Partikeln in einem Reaktor mit nachgeschaltetem pH-Werte mes­ senden elektrochemischen Transducer enthalten.The invention relates to biosensor systems for quantitative ven formaldehyde determination, which are characterized by that it either immobilizes the formaldehyde dismutase enzyme on the pH sensitive surface of a pH measuring electro chemical transducers or as an immobilizer on spherical Particles in a reactor with downstream pH values send electrochemical transducer included.

Als pH-Werte messende elektrochemische Transducer können die verschiedenen am Markt erhältlichen bekannten Sensoren einge­ setzt werden, z. B. Glas- oder Metallelektroden, pH-sensitive, ionenselektive Feldeffekttransistoren oder mit einer pH-sensi­ tiven Polymermembran versehene, chemisch modifizierte Senso­ ren.The electrochemical transducers which measure pH values can be the various known sensors available on the market be set, e.g. B. glass or metal electrodes, pH-sensitive, ion-selective field effect transistors or with a pH sensi tive polymer membrane, chemically modified Senso ren.

Das erfindungsgemäß eingesetzte Enzym Formaldehyd-Dismutase, das in Agric. Biol. Chem. 1984, 48, 2017-2023 beschrieben ist, besitzt ein pH-Optimum von 6,8 und katalysiert ohne externe Cofaktorzugabe die Bildung von Ameisensäure als Produkt aus Formaldehyd. Es ist gekennzeichnet durch ein Molekulargewicht, das bei 216.000 ± 16.000 Dalton liegt und aus vier identischen Untereinheiten besteht. Der apparente Km-Wert des Enzyms im Rohextrakt liegt über 100 mmol Formaldehyd und die maximale Umsatzgeschwindigkeit vmax über 300 Mikromol Formaldehyd pro Minute und Milligramm Protein. Diese Formaldehyd-Dismutase ist spezifisch für Formaldehyd, andere Aldehyde, weder aliphati­ sche noch aromatische, werden mit Raten unter 0,5 Prozent im Vergleich zu Formaldehyd umgesetzt. Das Temperatur-Optimum der Formaldehyd-Dismutase liegt bei 35-40°C. Bei einer Temperatur von 20-25°C weist die Formaldehyd-Dismutase noch 80 Prozent Aktivität im Vergleich zur optimalen Temperatur auf.The enzyme formaldehyde dismutase used according to the invention, which is described in Agric. Biol. Chem. 1984, 48, 2017-2023, has a pH optimum of 6.8 and catalyzes the formation of formic acid as a product from formaldehyde without external cofactor addition. It is characterized by a molecular weight that is 216,000 ± 16,000 daltons and consists of four identical subunits. The apparent K m value of the enzyme in the crude extract is over 100 mmol formaldehyde and the maximum conversion rate v max over 300 micromol formaldehyde per minute and milligram protein. This formaldehyde dismutase is specific for formaldehyde, other aldehydes, neither aliphatic nor aromatic, are implemented at rates below 0.5 percent compared to formaldehyde. The temperature optimum of formaldehyde dismutase is 35-40 ° C. At a temperature of 20-25 ° C, the formaldehyde dismutase still shows 80 percent activity compared to the optimal temperature.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur quantitati­ ven Bestimmung des Formaldehyds in wäßrigen Medien, das da­ durch gekennzeichnet ist, daß manThe invention further relates to a method for quantitative ven determination of formaldehyde in aqueous media, which there is characterized by that one

  • (a) das Enzym Formaldehyd-Dismutase an der pH-sensitiven Oberfläche eines pH-Werte messenden elektrochemischen Transducers immobilisiert,(a) the enzyme formaldehyde dismutase at the pH sensitive Surface of a pH-measuring electrochemical Immobilized transducers,
  • (b) en pH-Werte messenden Sensor mit der immobilisierten Formaldehyd-Dismutase mit definierten Mengen wäßriger Meßmedien mit bekanntem Formaldehydgehalt eicht,(b) a pH measuring sensor with the immobilized Formaldehyde dismutase with defined amounts of water Measuring media with known formaldehyde content calibrates,
  • (c) den pH-Werte messenden Sensor mit der immobilisierten Formaldehyd-Dismutase mit der gleichen, wie bei der Ei­ chung verwendeten, definierten Menge des zu untersuchen­ den wäßrigen Mediums mit unbekannter Formaldehydkonzen­ tration in Kontakt bringt und daß man die pH-Wertände­ rung, die durch die in einem definierten Zeitintervall durch das Enzym Formaldehyd-Dismutase aus Formaldehyd er­ zeugten Produkte verursacht worden ist, als Meßsignal er­ faßt und(c) the pH measuring sensor with the immobilized Formaldehyde dismutase with the same as in the egg used, defined amount of the test the aqueous medium with unknown formaldehyde concentrations tration in contact and that one changes the pH tion by the in a defined time interval through the enzyme formaldehyde dismutase from formaldehyde produced products has been caused as a measurement signal summarizes and
  • (d) die Formaldehydkonzentration des zu untersuchenden, wäß­ rigen Mediums durch Vergleich dieser Meßsignale mit den Meßsignalen der Meßmedien bekannter Formaldehydkonzentrationen bestimmt.(d) the formaldehyde concentration of the water to be examined medium by comparing these measurement signals with the  Measuring signals of the measuring media of known formaldehyde concentrations certainly.

Die Formaldehyd-Dismutase kann nach bekannten Methoden (be­ schrieben in Biosensoren, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg, 1995, 22-31) am Transducer irreversibel immobilisiert werden. Als Immobilisierungsverfahren kommen für die Immobilisierung der Formaldehyd-DismutaseThe formaldehyde dismutase can by known methods (be wrote in biosensors, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg, 1995, 22-31) are irreversibly immobilized on the transducer. As immobilization procedures come for immobilization formaldehyde dismutase

  • (i) die Rückhaltung hinter einer inerten, formaldehyddurch­ lässigen Membran,(i) retention behind an inert formaldehyde casual membrane,
  • (ii) die physikalische Adsorption an einer auf die Transdu­ ceroberfläche aufgebrachte inerte, den Formaldehyd durchlassende Membran,(ii) the physical adsorption on one onto the Transdu The inert inert surface, the formaldehyde permeable membrane,
  • (iii) die Vernetzung der Formaldehyd-Dismutase mit bifunktio­ nellen Reagentien in Gegenwart eines oder ohne ein ver­ netzungsfähiges Makromolekül(iii) the crosslinking of formaldehyde dismutase with bifunction nell reagents in the presence of or without a ver wettable macromolecule
  • (iv) der Einschluß in polymere Matrices oder(iv) inclusion in polymeric matrices or
  • (v) die kovalente Bindung an eine auf die Transducerober­ fläche aufgebrachte Membran mit funktionellen Gruppen,(v) covalent binding to one on the transducer top surface applied membrane with functional groups,

nach dem Fachmann bekannten Methoden, die beispielsweise in der Patentschrift DE 42 18 937 beschrieben sind, in Frage.by methods known to those skilled in the art, for example in the patent DE 42 18 937 are described in question.

Neben dieser direkten Immobilisierung auf der pH-sensitiven Oberfläche eines pH-Werte messenden Transducers kann die Form­ aldehyd-Dismutase auch an sphärischen Trägermaterialien nach den bekannten Methoden der adsorptiven und/oder kovalenten oder quervernetzenden Bindung immobilisiert werden und zur Formaldehydbestimmung in der Anordnung eines analytischen Durchflußreaktorsystems, wie es noch näher beschrieben wird, mit einem pH-Werte messenden Transducer kombiniert werden. In addition to this direct immobilization on the pH sensitive The surface of a transducer measuring pH can be shaped aldehyde dismutase also on spherical substrates the known methods of adsorptive and / or covalent or crosslinked bond are immobilized and Formaldehyde determination in the arrangement of an analytical Flow reactor system, as will be described in more detail, can be combined with a transducer measuring pH values.  

Als besonders geeignete Methoden zur Immobilisierung der Form­ aldehyd-Dismutase erwiesen sich die direkte, quervernetzende Immobilisierung auf pH-sensitiven Oberflächen, vorzugsweise in Gegenwart eines ebenfalls vernetzungsfähigen Makromoleküls, beispielsweise Polyvinylalkohol oder Gelatine, mit bifunktio­ nellen Vernetzungsmitteln, vorzugsweise Glutaraldehyd oder der Einschluß in eine polymere Matrix direkt auf der pH-sensitiven Oberfläche des Transducers, z. B. in eine Polyurethanmatrix.As particularly suitable methods for immobilizing the form aldehyde dismutase proved to be the direct, cross-linking Immobilization on pH-sensitive surfaces, preferably in Presence of a macromolecule that is also cross-linkable, for example polyvinyl alcohol or gelatin, with bifunction nell crosslinking agents, preferably glutaraldehyde or Inclusion in a polymer matrix directly on the pH sensitive Surface of the transducer, e.g. B. in a polyurethane matrix.

Die Bestimmung unbekannter Formaldehydkonzentrationen beginnt zunächst mit der Eichung des erfindungsgemäßen Biosensors, d. h. mit der Erstellung einer Eichkurve. Dazu wird der Biosen­ sor zunächst in einer Meßzelle, in der sich ein Meßpuffer be­ findet, plaziert, danach - in der einfacheren Variante - mit einer kommerziell erhältlichen Auswerteeinheit (pH-Meßgerät) verbunden und anschließend mit mehreren wäßrigen Lösungen be­ kannter Formaldehydkonzentrationen in Kontakt gebracht. Dabei wird so vorgegangen, daß, angefangen mit niedrigen Formalde­ hydkonzentrationen in wäßrigen Lösungen, eine Formaldehydlö­ sung mit bekanntem Formaldehydgehalt in die mit dem Meßpuffer gefüllte Meßzelle gegeben wird, nach einer bestimmten Zeit (der sogenannten Meßzeit) die Signaländerung erfaßt wird, die Meßzelle danach geleert wird, durch Meßpufferwechsel der Grundzustand (das Grundsignal) des Biosensors wieder einge­ stellt wird und danach der Meßvorgang mit einer neuen Formal­ dehydlösung mit bekannter Formaldehydkonzentration wiederholt wird. Nach diesen Eichmessungen werden die erhaltenen Meßwerte verwendet zur Erstellung der Eichkurve, bei der die Formalde­ hydkonzentrationen gegen die erhaltenen Meßsignale aufgetragen werden. Nach seiner Eichung wird der Biosensor im nächsten Schritt mit Formaldehydlösungen unbekannter Konzentration in gleicher Weise kontaktiert. Die dabei erhaltenen Meßwerte wer­ den in Vergleich gesetzt zur erstellten Eichkurve und aus die­ ser die Konzentration des Formaldehyds der unbekannten wäßri­ gen Probe abgelesen. The determination of unknown formaldehyde concentrations begins first with the calibration of the biosensor according to the invention, d. H. with the creation of a calibration curve. For this the biosen sor first in a measuring cell in which there is a measuring buffer finds, places, then - in the simpler variant - with a commercially available evaluation unit (pH measuring device) connected and then be with several aqueous solutions known formaldehyde concentrations in contact. Here the procedure is such that, starting with low formals hyd concentrations in aqueous solutions, a formaldehyde solution Solution with a known formaldehyde content in the with the measuring buffer filled measuring cell is given after a certain time (the so-called measurement time) the signal change is detected, the The measuring cell is then emptied by changing the measuring buffer Basic state (the basic signal) of the biosensor is switched on again and then the measuring process with a new formal Repeated dehyde solution with known formaldehyde concentration becomes. After these calibration measurements, the measured values obtained used to create the calibration curve using the formaldehyde hyd concentrations against the measurement signals obtained will. After its calibration, the biosensor will be in the next one Step with formaldehyde solutions of unknown concentration in contacted in the same way. The measured values obtained thereby the compared to the created calibration curve and from the the concentration of formaldehyde in unknown water read sample.  

Mit moderneren Varianten der Meßwerterfassung und Meßwertaus­ wertung, wie sie beispielsweise in Bioinstrumentation: Re­ search, Developments and Applications, D. I. Wise, ed., Butter­ worth, Boston, London, 1990 beschrieben sind, können die Meß­ werte der Formaldehydmessungen mit Hilfe von (dem Fachmann be­ kannten) mathematischen Gleichungen in Konzentrationseinheiten an Formaldehydgehalt in den vermessen wäßrigen Lösungen umge­ rechnet werden und diese direkt, ohne Erstellung einer Eich­ kurve, angezeigt bzw. ausgedruckt werden. Bei dieser Vorge­ hensweise ist allgemein auch nur eine Einpunkteichung mit ei­ ner Formaldehydlösung bekannter Konzentration erforderlich.With more modern variants of measured value acquisition and measured value evaluation scoring, as for example in Bioinstrumentation: Re search, Developments and Applications, D.I. Wise, ed., Butter worth, Boston, London, 1990, the meas values of the formaldehyde measurements with the help of (the expert known) mathematical equations in concentration units to formaldehyde content in the measured aqueous solution be calculated and this directly, without creating a calibration curve, displayed or printed out. With this example In general, there is only a one-point calibration with egg ner formaldehyde solution of known concentration required.

Die Art und das eingesetzte Volumen der Meßpuffer beeinflussen das Meßergebnis in entscheidender Weise, daß sie großen Ein­ fluß auf die Meßsignalgröße haben, die wiederum für die Meß­ wertrichtigkeit bedeutsam ist. Als Pufferart sind Phosphatpuf­ fer mit niedrigen Pufferkapazitäten besonders geeignet für das Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Formaldehyd, auch wegen der guten Stabilität der Formaldehyd-Dismutase darin. So liegt beim erfindungsgemäßen Verfahren die Pufferkapazität der Meßpuffer bzw. auch der zu vermessenden Formaldehydproben im Bereich von 1 × 10-5 und 1 × 10-2 mol/l, vorzugsweise aber im Be­ reich von 5 × 10-3 bis 5 × 10-4 mol/1. Die pH-Werte der Meßpuffer liegen zwischen 4,0 und 9,0 mit besonderem Vorteil zwischen 6,5 und 7,5.The type and the volume used of the measuring buffers influence the measuring result in a decisive way that they have a large influence on the size of the measuring signal, which in turn is important for the correctness of the measured value. As a buffer type, phosphate buffers with low buffer capacities are particularly suitable for the method for the quantitative determination of formaldehyde, also because of the good stability of the formaldehyde dismutase therein. Thus, in the method according to the invention, the buffer capacity of the measuring buffers and also the formaldehyde samples to be measured is in the range from 1 × 10 -5 and 1 × 10 -2 mol / l, but preferably in the range from 5 × 10 -3 to 5 × 10 - 4 mol / 1. The pH values of the measuring buffers are between 4.0 and 9.0, particularly advantageously between 6.5 and 7.5.

Die Meßvolumina sind in erster Linie abhängig von der Form und Größe der verwendeten pH-Sensoren. Große Volumenmengen sollten aber vermieden werden. Bevorzugte Meßvolumina betragen bis zu 50 ml, vorzugsweise liegen sie aber im Bereich von 1 bis 5 ml. Kleinere und größere als die angegebenen Volumina sind aber ebenfalls möglich.The measurement volumes are primarily dependent on the shape and Size of the pH sensors used. Large volumes should but be avoided. Preferred measurement volumes are up to 50 ml, but preferably they are in the range of 1 to 5 ml. However, the volumes are smaller and larger than those specified also possible.

Zur Bestimmung der Formaldehydkonzentration wird vom erfin­ dungsgemäßen Biosensor diejenige pH-Wertänderung bzw. die ihr entsprechende Potentialänderung erfaßt, die in einem vorgege­ benen definierten Volumen und in einem definierten Zeitinter­ vall durch die Wechselwirkung der Formaldehyd-Dismutase mit dem Formaldehyd (Bildung von Ameisensäure) verursacht wird. Die Meßzeitintervalle liegen im Bereich von 0 bis 10 Minuten, längere Meßzeiten sind durchaus möglich. Entscheidend für die Meßdauer ist das Erreichen eines genügend hohen Meßsignales, welches abhängig ist von der Qualität der Immobilisierung der Formaldehyd-Dismutase.To determine the formaldehyde concentration, the inventor biosensor according to the invention that pH change or that corresponding change in potential recorded in a pre defined volume and within a defined time interval  vall by the interaction of formaldehyde dismutase with the formaldehyde (formation of formic acid). The measuring time intervals are in the range from 0 to 10 minutes, longer measuring times are quite possible. Crucial for that Measurement duration is the achievement of a sufficiently high measurement signal, which depends on the quality of the immobilization of the Formaldehyde dismutase.

In der Reaktorvariante des elektrochemischen Biosensors zur quantitativen Formaldehydbestimmung wird beispielsweise eine mit einem Formaldehyd-Dismutase-Immobilisat gefüllte Säule (Säuleninhalt ist abhängig von der Immobilisierungsausbeute) in den Kreislauf eines Flow-Injektions-Analysensystems inte­ griert. Solche Flow-Injektions-Analysensysteme sind dem analy­ tischen Chemiker an sich bekannt. Sie werden u. a. für die quantitative Bestimmung von Enzymsubstraten eingesetzt und sind dadurch gekennzeichnet, daß das/die immobilisierte(n) En­ zym(e), das/die zur quantitativen Bestimmung seiner(s) Substrate(s) eingesetzt wird/werden und ein Transducer in ein geschlossenes Durchflußsystem integriert werden und in dessen Flüssigkeitsstrom das zu bestimmende Enzymsubstrat über ein Dosierventil injiziert wird. Durch den Flüssigkeitsstrom wird das Enzymsubstrat zu den(m) immobilisierten Enzym(en) trans­ portiert, durch diese(s) in ein Produkt oder mehrere umgewan­ delt, welche(s) durch den Transducer erfaßt und durch eine Auswerteeinheit quantitativ ausgewertet wird/werden. Die Vor­ teile solcher Flow-Injektions-Analysensysteme bestehen darin, daß sie automatisierte Probenvorbereitungen und Spülvorgänge gestatten, eine einfache Nachkalibrierung von Nullpunkt und Empfindlichkeit durch Null- und Referenzproben ermöglichen und hinsichtlich vorgeschalteter Probentrennungen und der Immobi­ lisierungsverfahren für Enzyme mehr Variationsmöglichkeiten bieten.In the reactor variant of the electrochemical biosensor quantitative formaldehyde determination is, for example column filled with a formaldehyde dismutase immobilizate (Column content depends on the immobilization yield) inte in the circuit of a flow injection analysis system freezes. Such flow injection analysis systems are the analy chemical chemist known per se. You will u. a. for the quantitative determination of enzyme substrates used and are characterized in that the immobilized (s) zym (s) used for the quantitative determination of its Substrate (s) is / are used and a transducer in one closed flow system to be integrated and in its Liquid flow over the enzyme substrate to be determined Dosing valve is injected. Through the liquid flow the enzyme substrate to the (m) immobilized enzyme (s) trans ported, converted into one or more products by this delt, which (s) detected by the transducer and by a Evaluation unit is / are evaluated quantitatively. The before parts of such flow injection analysis systems consist of that they have automated sample preparation and rinsing processes allow a simple recalibration of zero and Enable sensitivity through zero and reference samples and regarding upstream sample separations and the Immobi ization process for enzymes more possible variations Offer.

Der Säule nachgeschaltet wird ebenfalls in den Kreislauf einer der beschriebenen - diesmal jedoch unbeschichteten - pH-Senso­ ren, der wiederum mit einem pH-Meter oder einer anderen Poten­ tialänderungen auswertenden elektronischen Einheit verbunden ist. Die Formaldehydmessung wird in diesem Fall gestartet durch die Injektion einer Formaldehydprobe, im Falle der Ei­ chung mit einer solchen bekannten Formaldehydgehaltes und da­ nach mit einer solchen unbekannten Formaldehydgehaltes, in den Pufferstrom des Systems. Im Falle der Reaktoranordnung zur Formaldehydbestimmung werden die Meßergebnisse in gleicher Weise erhalten, wie es für die Membranvariante des Biosensors beschrieben wurde, d. h. mit Hilfe der Eichkurve oder der di­ rekten elektronischen Auswertung. Die Meßzeit beginnt hier mit der Injektion der Formaldehydproben in den Meßpufferstrom des Flow-Injektions-Systems und es gelten die gleichen Meßzeitin­ tervalle, wie für die Membranvariante oben beschrieben.The column is also connected to the circulation of a the described - but this time uncoated - pH-Senso with a pH meter or another pot  tial changes evaluating electronic unit connected is. In this case, the formaldehyde measurement is started by injecting a formaldehyde sample, in the case of the egg chung with such a known formaldehyde content and there after with such an unknown formaldehyde content, in the Buffer flow of the system. In the case of the reactor arrangement The measurement results are the same in formaldehyde determination Get way as it is for the membrane variant of the biosensor has been described, d. H. with the help of the calibration curve or the di right electronic evaluation. The measuring time starts here the injection of the formaldehyde samples into the measuring buffer stream Flow injection system and the same measuring time apply tervalle, as described for the membrane variant above.

Mit der Formaldehyd-Dismutase ist in jüngster Zeit ein neues Enzym aufgefunden worden, das den Formaldehyd in einer Dispro­ portionierungsreaktion in Ameisensäure und Methanol metaboli­ siert. Die dabei gebildete Ameisensäure erlaubt damit erstma­ lig die Entwicklung eines reagentienlosen, potentiometrischen Biosensors zur Formaldehydbestimmung mit Hilfe eines Enzyms, ohne daß dazu Coenzyme benötigt werden. Damit verringern sich die Kosten pro quantitative Analyse des Formaldehyds wesent­ lich.With formaldehyde dismutase is a new one in recent times Enzyme has been found to disrupt the formaldehyde in a dispro portioning reaction in formic acid and methanol metaboli siert. The formic acid formed thereby allows for the first time lig the development of a reagentless, potentiometric Biosensor for formaldehyde determination using an enzyme, without the need for coenzymes. This will decrease the cost per quantitative analysis of formaldehyde is essential Lich.

Im Vergleich zu den erwähnten mikrobiellen Biosensoren zur quantitativen Bestimmung von Formaldehyd kann mit dem erfin­ dungsgemäßen elektroenzymatischen Biosensor und dem dazugehö­ rigen Verfahren der Formaldehyd in wäßrigen Medien zudem ein­ facher, schneller, reproduzierbarer, spezifischer und sensiti­ ver bestimmt werden. Gegenüber chemischen und physikalischen Bestimmungsmethoden ist das neue Verfahren weniger kostenin­ tensiv, und es werden keine toxischen Reagentien zu seiner Durchführung benötigt.Compared to the microbial biosensors mentioned above quantitative determination of formaldehyde can be done with the invent according to the electroenzymatic biosensor and the associated process of formaldehyde in aqueous media easier, faster, more reproducible, more specific and more sensitive ver can be determined. Compared to chemical and physical Methods of determination is less expensive in the new method intensive, and no toxic reagents become its Implementation needed.

Mit der Immobilisierung der Formaldehyd-Dismutase wurde im Vergleich zum gleichen Zweck der Formaldehydbestimmung verwen­ deten löslichen Enzym eine wesentlich verbesserte Stabilität des Enzyms erreicht, z. B. beim Aufbewahren und während der Meßzyklen. In immobilisierter Form ist die Formaldehyd-Dis­ mutase auch mehrfach einsetzbar, was ebenfalls die Analysenko­ sten verringert.With the immobilization of formaldehyde dismutase in Use comparison for the same purpose of formaldehyde determination soluble enzyme a much improved stability  of the enzyme, e.g. B. when storing and during Measuring cycles. In immobilized form is the formaldehyde dis mutase can also be used multiple times, which is also the analysis most reduced.

Der elektroenzymatische Biosensor und das mit ihm durchgeführ­ te Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Formaldehyd ist breit und in vielen Gebieten einsetzbar, d. h. überall dort, wo Formaldehyd in Produktionsprozessen oder als Desinfektions- bzw. Konservierungsmittel verwendet wird. Bevorzugte Anwen­ dungsbereiche sind daher in der Mikrobiologie, Chemie, Medizin und im Umweltschutz sowie in der Holz-, Textil-, Kunststoff-, Kosmetik- oder Nahrungsmittelindustrie zu finden.The electroenzymatic biosensor and that carried out with it te method for the quantitative determination of formaldehyde wide and applicable in many areas, d. H. everywhere, where Formaldehyde in production processes or as disinfectant or preservative is used. Preferred users Areas of application are therefore in microbiology, chemistry, medicine and in environmental protection as well as in wood, textile, plastic, Find cosmetics or food industries.

BEISPIELEXAMPLE

50 Mikroliter einer Lösung mit 10,5 Enzymaktivitätseinheiten Formaldehyd-Dismutase werden mit 12,5 Mikroliter einer 5%igen (w/v) Polyvinylalkohollösung versetzt und gut durchmischt. An­ schließend wird das Gemisch auf der pH-sensitiven Fläche einer pH-Glaselektrode gleichmäßig verteilt und schließlich bei Zim­ mertemperatur an der Elektrodenoberfläche angetrocknet. Die mit der Enzymschicht belegte pH-sensitive Oberfläche der pH- Elektrode wird danach 2 Minuten zur quervernetzenden Immobili­ sierung in eine auf einen pH-Wert von 6,80 eingestellte 2,5%- ige (v/v) Lösung von Glutaraldehyd eingetaucht. Nach dem Her­ ausnehmen des nun vorliegenden elektroenzymatischen Biosensors zur Formaldehydmessung aus der Glutaraldehydlösung wird dieser mit destilliertem Wasser und einem Phosphatpuffer (pH 6,80; 1 mM) gewaschen, an ein pH-Meßgerät angeschlossen und zur Äqui­ librierung bis zum Erreichen eines konstanten Grundsignals im gleichen Phosphatpuffer, der später auch der Meßpuffer ist, gelagert. Zur Messung des Formaldehyds wird der Biosensor aus der Äquilibrierlösung herausgenommen und in einer geeigneten Meßzelle plaziert. 50 microliters of a solution with 10.5 enzyme activity units Formaldehyde dismutase are mixed with 12.5 microliters of a 5% (w / v) added polyvinyl alcohol solution and mixed well. On finally, the mixture on the pH-sensitive surface of a pH glass electrode evenly distributed and finally at Zim temperature dried on the electrode surface. The pH-sensitive surface of the pH The electrode then becomes a cross-linking immobilizer for 2 minutes in a 2.5% pH adjusted to 6.80 - ige (v / v) solution of glutaraldehyde immersed. According to the Her except the present electroenzymatic biosensor it is used to measure formaldehyde from the glutaraldehyde solution with distilled water and a phosphate buffer (pH 6.80; 1st mM) washed, connected to a pH meter and for equi calibration until a constant basic signal is reached in the the same phosphate buffer, which will later also be the measuring buffer, stored. The biosensor is switched off to measure the formaldehyde the equilibration solution is taken out and in a suitable Measuring cell placed.  

Mit der Messung des Formaldehyds wird begonnen, indem in die Meßzelle mit dem darin befindlichen Biosensor 5 ml eines 1 mmolaren Phosphatpuffers mit einem pH-Wert von 6,80 gefüllt werden. In der Meßzelle wird der Puffer gerührt und auf einer konstanten Meßtemperatur von 25°C gehalten. Die Zugabe einer Formaldehydlösung mit bekanntem Formaldehydgehalt bewirkt eine pH-Änderung in der Enzymmembran, die diffusionsbedingt auf die pH-sensitive Fläche der pH-Elektrode übertragen wird, von die­ ser erfaßt und durch das an den Biosensor angeschlossene pH- Meßgerät als Potentialänderung angezeigt wird. Auf diese Weise kann jeder bekannten Formaldehydkonzentration eine ihr ent­ sprechende Potentialänderung zugeordnet werden, die Basis für die Erstellung der Eichkurve ist. Die Meßzeit eines einzelnen Meßvorgangs beträgt 2 Minuten. Danach wird die Meßzelle ent­ leert und mit dem Meßpuffer gewaschen, bis das Grundsignal wieder erreicht ist und ein neuer Meßvorgang begonnen werden kann. Eine auf die beschriebene Weise erstellte Eichkurve ist als Fig. 1 dokumentiert.The measurement of the formaldehyde is started by filling 5 ml of a 1 mmolar phosphate buffer with a pH of 6.80 into the measuring cell with the biosensor located therein. The buffer is stirred in the measuring cell and kept at a constant measuring temperature of 25 ° C. The addition of a formaldehyde solution with a known formaldehyde content causes a pH change in the enzyme membrane, which due to diffusion is transferred to the pH-sensitive surface of the pH electrode, detected by the water and indicated as a potential change by the pH measuring device connected to the biosensor. In this way, each known formaldehyde concentration can be assigned a potential change that corresponds to it, which is the basis for the creation of the calibration curve. The measuring time of a single measuring process is 2 minutes. The measuring cell is then emptied and washed with the measuring buffer until the basic signal is reached again and a new measuring process can be started. A calibration curve created in the manner described is documented as FIG. 1.

Die Konzentrationen an Formaldehyd in unbekannten Meßproben werden mit Hilfe der Eichkurve bestimmt.The concentrations of formaldehyde in unknown samples are determined using the calibration curve.

Der lineare Meßbereich geht für diesen Formaldehydsensor bis etwa 20 mmol. Der elektroenzymatische Biosensor besitzt eine sehr gute Lagerstabilität und lange Arbeitsstabilität. Noch nach etwa einer Woche konnte der Biosensor zur Formaldehydbe­ stimmung bei einem Aktivitätsverlust des Enzyms von 40 Prozent eingesetzt werden. Die Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse ist ebenfalls sehr gut. Der Variationskoeffizient liegt bei der Vermessung von 20 Meßproben bei 2%.The linear measuring range extends for this formaldehyde sensor about 20 mmol. The electroenzymatic biosensor has one very good storage stability and long working stability. Still after about a week the biosensor was able to formaldehyde mood if the enzyme loses 40 percent of its activity be used. The reproducibility of the measurement results is also very good. The coefficient of variation is included measuring 20 samples at 2%.

Claims (7)

1. Biosensorsysteme zur quantitativen Formaldehydbestimmung, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Enzym Formaldehyd-Dismutase entweder immobilisiert an der pH-sensi­ tiven Fläche eines pH-Werte messenden elektrochemischen Trans­ ducers oder als Immobilisat an sphärischen Partikeln in einem Reaktor mit nachgeschaltetem pH-Werte messenden elektrochemi­ schen Transducer enthalten.1. Biosensor systems for quantitative formaldehyde determination, characterized in that they either immobilize the enzyme formaldehyde dismutase on the pH-sensitive surface of a pH-value-measuring electrochemical transducer or as an immobilizer on spherical particles in a reactor with downstream pH-value-measuring electrochemistry included transducers. 2. Biosensorsysteme nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der elektrochemische Transducer aus der Gruppe bestehend aus Glas- oder Metallelektroden, pH-sen­ sitiven ionenselektiven Feldtransistoren oder mit einer pH- sensitiven Polymermembran versehenen, chemisch modifizierten Sensoren ausgewählt ist.2. Biosensor systems according to claim 1, characterized distinguishes that the electrochemical transducer the group consisting of glass or metal electrodes, pH-sen sitative ion-selective field transistors or with a pH sensitive polymer membrane provided, chemically modified Sensors is selected. 3. Biosensorsysteme nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Formaldehyd-Dismutase ein Molekulargewicht von 216.000 ± 16.000 Dalton besitzt und aus vier identischen Untereinheiten besteht.3. Biosensor systems according to claim 1 or 2, characterized ge indicates that the formaldehyde dismutase Has molecular weight of 216,000 ± 16,000 daltons consists of four identical subunits. 4. Biosensorsysteme nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Formaldehyd-Dismutase- Immobilisat an sphärischen Partikeln in einem Reaktor mit nachgeschaltetem pH-Werte messenden elektrochemischen Transdu­ cer in ein Flow-Injektions-Analysensystem integriert ist.4. Biosensor systems according to claims 1 to 3, characterized characterized in that the formaldehyde dismutase Immobilization of spherical particles in a reactor with downstream pH-measuring electrochemical transducer cer is integrated in a flow injection analysis system. 5. Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Formaldehyd in wäßrigen Medien, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • a) das Enzym Formaldehyd-Dismutase an der pH-sensitiven Oberfläche eines pH-Werte messenden elektrochemischen Transducers immobilisiert,
  • b) den pH-Werte messenden Sensor mit der immobilisierten Formaldehyd-Dismutase mit definierten Mengen wäßriger Meßmedien mit bekanntem Formaldehydgehalt eicht,
  • c) den pH-Werte messenden Sensor mit der immobilisierten Formaldehyd-Dismutase mit der gleichen, wie bei der Ei­ chung verwendeten, definierten Menge des zu untersuchen­ den wäßrigen Mediums mit unbekannter Formaldehydkonzen­ tration in Kontakt bringt und daß man die pH-Wertände­ rung, die durch die in einem definierten Zeitintervall durch das Enzym Formaldehyd-Dismutase aus Formaldehyd er­ zeugten Produkte verursacht worden ist, als Meßsignal er­ faßt und
  • d) die Formaldehydkonzentration des zu untersuchenden, wäß­ rigen Mediums durch Vergleich dieser Meßsignale mit den Meßsignalen der Meßmedien bekannter Formaldehydkonzentra­ tionen bestimmt.
5. A method for the quantitative determination of formaldehyde in aqueous media, characterized in that
  • a) the enzyme formaldehyde dismutase is immobilized on the pH-sensitive surface of a pH-measuring electrochemical transducer,
  • b) calibrating the pH measuring sensor with the immobilized formaldehyde dismutase with defined amounts of aqueous measuring media with a known formaldehyde content,
  • c) the pH-measuring sensor with the immobilized formaldehyde dismutase with the same, as in the calibration used, the defined amount of the aqueous medium to be investigated is brought into contact with unknown formaldehyde concentration and that the pH value change, the by the products he produced in a defined time interval by the enzyme formaldehyde dismutase from formaldehyde, as a measurement signal he detects and
  • d) the formaldehyde concentration of the aqueous medium to be investigated is determined by comparing these measurement signals with the measurement signals of the measurement media of known formaldehyde concentrations.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man das Enzym Formaldehyd-Dismutase auf der pH-sensitiven Oberfläche des pH-Werte messenden elek­ trochemischen Transducers quervernetzend immobilisiert oder zwischen der Sensoroberfläche und einer wasserunlöslichen, für Formaldehyd und für die Produkte der Formaldehyd-Dismutase- Reaktion permeablen Membran in löslicher oder unlöslicher Form einschließt.6. The method according to claim 4, characterized records that the enzyme formaldehyde dismutase on the pH-sensitive surface of the elec cross-linked immobilized trochemic transducers or between the sensor surface and a water-insoluble, for Formaldehyde and for the products of formaldehyde dismutase Reaction permeable membrane in soluble or insoluble form includes. 7. Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Formaldehyd in wäßrigen Medien, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • a) das Enzym Formaldehyd-Dismutase an sphärischen Partikeln, eingebracht in einem Reaktor mit nachgeschaltetem pH- Werte messenden elektrochemischen Transducer, immobili­ siert,
  • b) den Reaktor mit dem nachgeschalteten pH-Werte messenden elektrochemischen Transducer in ein Flow-Injektions-Ana­ lysensystem integriert,
  • c) den pH-Werte messenden elektrochemischen Transducer mit definierten Mengen wäßriger Meßmedien mit bekanntem Form­ aldehyd-Gehalt eicht, dergestalt, daß man in den Flüssig­ keitsstrom des Flow-Injektions-Analysensystems das wäßri­ ge Meßmedium mit bekanntem Formaldehyd-Gehalt über ein Dosierventil injiziert, so daß durch den Flüssigkeits­ strom das Enzymsubstrat, d. h. die Formaldehydlösung, zu der immobilisierten Formaldehyd-Dismutase in den Reaktor transportiert wird, wodurch dieses in ein Produkt umge­ wandelt wird, welches durch den Transducer erfaßt und durch eine Auswerteeinheit quantitativ ausgewertet wird,
  • d) die gleiche wie bei der Eichung verwendete definierte Menge des zu untersuchenden wäßrigen Mediums mit unbe­ kannter Formaldehyd-Konzentration in das Flow-Injektions- Analysensystem injiziert und daß man die pH-Wertänderung, die durch die in einem definierten Zeitintervall durch das Enzym Formaldehyd-Dismutase aus Formaldehyd erzeugten Produkte verursacht worden ist, als Meßsignal durch den Transducer erfaßt, und
  • e) die Formaldehydkonzentration des zu untersuchenden wäßri­ gen Mediums durch die Auswerteeinheit des Flow-Injek­ tions-Analysensystems quantitativ bestimmt.
7. A method for the quantitative determination of formaldehyde in aqueous media, characterized in that
  • a) the enzyme formaldehyde dismutase is immobilized on spherical particles, introduced in a reactor with an electrochemical transducer which measures pH values,
  • b) the reactor with the downstream pH-measuring electrochemical transducer is integrated into a flow injection analysis system,
  • c) the pH-measuring electrochemical transducer with defined quantities of aqueous measuring media with a known form of aldehyde content is calibrated such that the aqueous measuring medium with a known formaldehyde content is injected into the liquid flow of the flow-injection analysis system via a metering valve, so that the enzyme substrate, ie the formaldehyde solution, is transported to the immobilized formaldehyde dismutase in the reactor by the liquid stream, whereby this is converted into a product which is detected by the transducer and quantitatively evaluated by an evaluation unit,
  • d) the same as the defined amount of the aqueous medium to be examined with unknown formaldehyde concentration to be injected into the flow injection analysis system and that the pH change caused by the enzyme formaldehyde in a defined time interval Dismutase caused by products produced from formaldehyde has been detected as a measurement signal by the transducer, and
  • e) the formaldehyde concentration of the aqueous medium to be examined is determined quantitatively by the evaluation unit of the flow injection analysis system.
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