JPH0618478A - Measurement device and measurement method - Google Patents

Measurement device and measurement method

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JPH0618478A
JPH0618478A JP5070553A JP7055393A JPH0618478A JP H0618478 A JPH0618478 A JP H0618478A JP 5070553 A JP5070553 A JP 5070553A JP 7055393 A JP7055393 A JP 7055393A JP H0618478 A JPH0618478 A JP H0618478A
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隆造 林
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  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a method for accurately and concurrently measuring a substrate oxidant and a substrate reductant, using a measurement device where immobilized oxidase and dehydrogenase are used. CONSTITUTION:This measurement device uses dehydrogenase for catalyzing reaction to generate a coenzyme oxidant and a substrate reductant from a coenzyme reductant and a substrate oxidant, and oxidase for oxidizing the substrate reductant. In addition, the device has a mechanism for feeding a buffer solution continuously and a feed mechanism for supplying a sample to the solution. Furthermore, the device has a mechanism including immobilized oxidase 4 and the first electrode 5 for detecting an electrode active material to increase or decrease, depending upon oxidase reaction, and another mechanism including immobilized dehydrogenase 6, immobilized oxidase 7, and the second electrode 8 for detecting an electrode active material to increase or decrease, depending upon oxidase reaction, respectively at the downstream side of the feed mechanism.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、固定化酵素を用い、簡
単な構成で多機能な測定装置および測定方法を提供する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention provides a measuring device and a measuring method which use an immobilized enzyme and have a simple structure and which are multifunctional.

【0002】[0002]

【従来の技術】固定化酵素技術は、バイオリアクタによ
る食品の製造、ファインケミカルズの生産、環境問題の
解決等の広範な分野に利用されている。また、酵素の有
する高度の反応ならびに基質特異性、反応の高速性、高
感度特性を利用して分析化学の領域への応用も進展して
いる。固定化酵素を利用した分析装置は一般にバイオセ
ンサーと総称され活発な研究が展開されている。
2. Description of the Related Art Immobilized enzyme technology is used in a wide range of fields such as food production by bioreactors, production of fine chemicals, and solution of environmental problems. Further, application to the area of analytical chemistry is also progressing by making use of the high degree of reaction, substrate specificity, high-speed reaction, and high sensitivity of enzymes. Analyzers using immobilized enzymes are generally called biosensors, and active research is being conducted.

【0003】バイオセンサーは、その検出方式に応じ
て、電極方式、電界効果型トランジスター方式、光検出
方式、熱検出方式等に分類することができる。この中で
も、電極方式の装置は、機構を簡略化でき、酵素の特異
性に加えて電極による選択性を付加することが可能なこ
とから、特に各種の装置が開発されている。電極を用い
る方式については、さらに酸素電極や過酸化水素電極等
を用いるアンペロメトリックセンサーと、pH電極やア
ンモニア電極等のイオン選択性電極を用いるポテンシオ
メトリックセンサーに大別される。アンペロメトリック
センサーは、物質濃度と出力電流値が直線関係になりデ
ータ処理が容易なことと、簡便な装置で容易に高精度か
つ高感度な装置が作成しやすいため多用されている。
The biosensor can be classified into an electrode system, a field effect transistor system, a light detection system, a heat detection system and the like according to the detection system. Among them, various types of devices have been developed because the electrode type device can simplify the mechanism and can add the selectivity by the electrode in addition to the specificity of the enzyme. The method of using electrodes is roughly classified into an amperometric sensor using an oxygen electrode or a hydrogen peroxide electrode and a potentiometric sensor using an ion selective electrode such as a pH electrode or an ammonia electrode. Amperometric sensors are widely used because the substance concentration and the output current value are in a linear relationship to facilitate data processing and it is easy to produce a highly accurate and highly sensitive device with a simple device.

【0004】以上のようにバイオセンサーを用いた測定
方法は精度や感度の点からも優れており、操作やデータ
処理の簡便性からも、その利用範囲は広がりつつある。
しかしながら、バイオセンサーの多くが酸化酵素の作用
により、減少する酸素または増加する過酸化水素を測定
する方法であるため、単純な測定系では酸化酵素の基質
となる物質にのみ測定対象が限定されてしまう。そのた
め酸化酵素のみならず、加水分解酵素、異性化酵素、脱
水素酵素等を固定化し酸化酵素の固定化体とともに測定
に用いるという方法も行われている。これらの酵素固定
化体を用いることにより、測定対象が増加する、測定感
度が上昇する、反応速度が増す等の利点がある。
As described above, the measuring method using the biosensor is excellent in terms of accuracy and sensitivity, and its range of use is expanding due to the ease of operation and data processing.
However, most biosensors are methods of measuring oxygen that decreases or hydrogen peroxide that increases due to the action of oxidase, so in simple measurement systems, the measurement target is limited to only substances that are substrates for oxidase. I will end up. Therefore, not only oxidase but also hydrolase, isomerase, dehydrogenase, etc. are immobilized and used together with the immobilized oxidase for measurement. By using these enzyme-immobilized products, there are advantages that the number of measurement targets increases, the measurement sensitivity increases, the reaction rate increases, and the like.

【0005】その中でも、乳酸とピルビン酸の測定系
は、発酵制御、臨床検査等の分野において重要性が高い
ために特に注目されている。たとえば、酸化酵素固定化
体と脱水素酵素固定化体とを試料に同時に作用させ、酸
化酵素によって酸化された基質を脱水素酵素によって還
元し、再度酸化酵素によって酸化するという反応を繰り
返し、基質1分子より多分子の酸素が過酸化水素に変換
されることを利用し、感度を上昇させるという方法、つ
まり酵素サイクリングを利用した方法が知られている
(特公平3−65492号)。この方法は、感度の上昇
の観点からは利点を有する。
Among them, the lactic acid and pyruvic acid measuring system has been particularly attracting attention because of its high importance in the fields of fermentation control, clinical examination and the like. For example, the oxidase-immobilized body and the dehydrogenase-immobilized body are simultaneously acted on the sample, the substrate oxidized by the oxidase is reduced by the dehydrogenase, and the reaction is again oxidized by the oxidase. There is known a method of increasing sensitivity by utilizing the fact that oxygen of more molecules than molecules is converted into hydrogen peroxide, that is, a method utilizing enzyme cycling (Japanese Patent Publication No. 3-65492). This method has advantages in terms of increased sensitivity.

【0006】しかし、酵素を組み合せたサイクリング系
の欠点として、一旦酵素反応が始まると脱水素酵素の基
質について、酸化体と還元体の両者が反応してしまうと
いう欠点がある。より具体的には、L−乳酸脱水素酵素
とL−乳酸酸化酵素を固定化し酵素サイクリングを行う
と、NADH(還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレ
オチド)が共存するときには、最初に試料中のピルビン
酸がL−乳酸に変換され、同時にL−乳酸が酸化酵素に
よりピルビン酸へと変換される。もし充分量のNADH
が存在しかつ溶存酸素量に余裕さえあれば、このサイク
ルが繰り返され、乳酸の酸化の際に生じる過酸化水素が
蓄積される。したがって酸素の減少もしくは過酸化水素
の増加を電気化学的に検出すると、サイクリングがない
場合に比べて感度は向上する。ただし試料に最初からL
−乳酸が含まれていると、それをピルビン酸と区別する
方法はない。つまり、ピルビン酸の量を正確に測定でき
ない。
However, a drawback of the cycling system in which enzymes are combined is that once the enzymatic reaction starts, both the oxidant and the reductant react with the dehydrogenase substrate. More specifically, when L-lactate dehydrogenase and L-lactate oxidase are immobilized and enzyme cycling is performed, when NADH (reduced nicotinamide adenine dinucleotide) coexists, pyruvic acid in the sample first becomes It is converted into L-lactic acid, and at the same time, L-lactic acid is converted into pyruvic acid by an oxidase. If enough NADH
If hydrogen is present and the amount of dissolved oxygen is sufficient, this cycle is repeated, and hydrogen peroxide generated during the oxidation of lactic acid is accumulated. Thus, electrochemically detecting a decrease in oxygen or an increase in hydrogen peroxide results in improved sensitivity compared to no cycling. However, L from the beginning
-If lactic acid is included, there is no way to distinguish it from pyruvic acid. That is, the amount of pyruvic acid cannot be accurately measured.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来の固定化酵素を用
いる測定例では上記の問題があり、脱水素酵素等を利用
する反応系について、有効な装置は提示されていない。
本発明は、脱水素酵素の固定化体と酸化酵素の固定化体
を用いた測定装置と測定方法に関し、脱水素酵素の基質
酸化体若しくは補酵素還元体、及び基質還元体の2成分
を1回の注入で同時に測定することができる多機能な測
定装置および測定方法を提供することを目的とする。
The conventional measurement example using an immobilized enzyme has the above-mentioned problems, and an effective apparatus has not been presented for a reaction system utilizing a dehydrogenase or the like.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a measuring device and a measuring method using an immobilized form of dehydrogenase and an immobilized form of oxidase, which comprises a substrate oxidant or coenzyme reductant of dehydrogenase and two components of a substrate reductant. It is an object of the present invention to provide a multi-functional measuring device and a measuring method that can perform simultaneous measurement with one injection.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、補酵素還元体
Aredと基質酸化体Boxより補酵素酸化体Aoxと
基質還元体Bredを生成する反応を触媒する脱水素酵
素と、基質還元体Bredを酸化する酸化酵素を用いた
測定装置であり、緩衝液を連続して供給する機構と、該
緩衝液中に試料を供給する供給機構とを有し、該供給機
構の下流に 酸化酵素固定化体と酸化酵素反応により増減する電極
活性物質を検知する第1の電極を含む機構、並びに 脱水素酵素固定化体、酸化酵素固定化体、及び酸化酵
素反応により増減する電極活性物質を検知する第2の電
極を含む機構、 を有する測定装置である。
The present invention provides a dehydrogenase which catalyzes a reaction for producing a coenzyme oxidant Aox and a substrate reductant Bred from a coenzyme reductant Ared and a substrate oxidant Box, and a substrate reductant Bred. It is a measuring device using an oxidase that oxidizes, and has a mechanism for continuously supplying a buffer solution and a supply mechanism for supplying a sample into the buffer solution, and the oxidase-immobilized downstream of the supply mechanism. A mechanism that includes a first electrode that detects an electrode active substance that increases or decreases due to an oxidase reaction with the body, and a mechanism that detects a dehydrogenase-immobilized product, an oxidase-immobilized product, and an electrode active substance that increases or decreases due to an oxidase reaction A measuring device having a mechanism including two electrodes.

【0009】本発明は、前記のの機構の下流に、前記
の機構が直列に配置され、前記の機構における脱水
素酵素固定化体と酸化酵素固定化体は混合されることな
く、別のリアクター内に固定化されており、脱水素酵素
固定化体を内包するリアクターと、酸化酵素固定化体を
内包するリアクターがこの順に上流側から直列に配置さ
れたことを特徴とする上記の測定装置を開示する。
According to the present invention, the above-mentioned mechanism is arranged in series downstream of the above-mentioned mechanism, and the dehydrogenase-immobilized body and the oxidase-immobilized body in the above-mentioned mechanism are not mixed with each other and separate reactors are used. It is immobilized inside, the reactor containing the dehydrogenase-immobilized body, and the reactor containing the oxidase-immobilized body were arranged in series from the upstream side in this order. Disclose.

【0010】上記の機構と上記の機構を並列に配置
することも可能である。ただし、両者を並列につなぐ
と、その分流比が変動したときに、測定誤差を生じる恐
れがあるため、直列につなぐ装置がより好ましい。また
好適な組み合せとして、脱水素酵素がL−乳酸脱水素酵
素であり、酸化酵素がL−乳酸酸化酵素であることを特
徴とする測定装置を開示する。
It is also possible to arrange the above mechanism and the above mechanism in parallel. However, if the two are connected in parallel, a measurement error may occur when the diversion ratio changes, so a device connected in series is more preferable. Further, as a preferable combination, a measuring device is disclosed in which the dehydrogenase is L-lactate dehydrogenase and the oxidase is L-lactate oxidase.

【0011】脱水素酵素固定化体が、担体表面にアミノ
シラン化試薬でアミノ基を導入し、さらに多官能性アル
デヒドを用いてホルミル化を行った後、脱水素酵素を接
触させて固定化してなる脱水素酵素固定化体である上記
の測定装置を開示する。
A dehydrogenase-immobilized product is obtained by introducing an amino group on the surface of a carrier with an aminosilanizing reagent, further performing formylation using a polyfunctional aldehyde, and then contacting with a dehydrogenase for immobilization. Disclosed is the above-mentioned measuring device which is a dehydrogenase-immobilized body.

【0012】さらに本発明は、緩衝液に補酵素還元体A
redを含ませ、基質還元体Bredと基質酸化体Bo
xを同時に測定することを特徴とする固定化酵素を用い
る測定方法を開示する。同様に、緩衝液に基質酸化体B
oxを含ませ、補酵素還元体Aredと基質還元体Br
edを同時に測定することを特徴とする固定化酵素を用
いる測定方法を開示する。また、具体的な例としては、
補酵素還元体AredはNADHであり、基質酸化体B
oxはピルビン酸であり、基質還元体BredはL−乳
酸である測定法を開示する。
Furthermore, the present invention provides that the buffer solution contains coenzyme reductant A.
Red is included, and the substrate reduced form Bred and the substrate oxidant Bo are included.
Disclosed is a measuring method using an immobilized enzyme, which is characterized by simultaneously measuring x. Similarly, the substrate oxidant B was added to the buffer solution.
ox, coenzyme reductant Ared and substrate reductant Br
Disclosed is a measuring method using an immobilized enzyme, which is characterized by simultaneously measuring ed. Also, as a concrete example,
The coenzyme reductant Ared is NADH, and the substrate oxidant B is
ox is pyruvic acid, and the substrate reductant Bred is L-lactic acid.

【0013】本発明は、補酵素還元体Aredと基質酸
化体Boxより補酵素酸化体Aoxと基質還元体Bre
dを生成する反応を触媒する脱水素酵素と、基質還元体
Bredを酸化する酸化酵素を用いた測定装置を用いた
測定方法であり、(イ) 試料を酸化酵素固定化体に導
き、試料中の基質還元体Bredを基質酸化体Boxに
変換し、この反応により増減する電極活性物質を検知す
ることにより試料中の基質還元体Bredを検出する工
程、(ロ) 試料を脱水素酵素固定化体に導き、試料中
の基質酸化体Boxを基質還元体Bredに変換し、生
成した基質還元体Bredと試料中に元から存在した基
質還元体Bredの総量を(イ)と同じ操作で検出する
工程、及び(ロ)により得られた値を(イ)により得ら
れた元から存在した基質還元体Bredの値で補正して
基質酸化体Boxを測定する工程、を含む試料中の基質
還元体Bredと基質酸化体Boxの測定方法を開示す
る。
In the present invention, the coenzyme reductant Ared and the substrate oxidant Box are compared with the coenzyme oxidant Aox and the substrate reductant Bre.
This is a measurement method using a measurement device that uses a dehydrogenase that catalyzes the reaction that produces d and an oxidase that oxidizes the substrate reductant Bred. Of the substrate reduced reductant Bred in the sample by converting the substrate reduced reductant Bred into the substrate oxidant box and detecting the electrode active substance that increases or decreases by this reaction, (b) the sample is a dehydrogenase-immobilized substance And converting the substrate oxidant Box in the sample into the substrate reductant Bred, and detecting the total amount of the produced substrate reductant Bred and the substrate reductant Bred originally present in the sample by the same operation as (a). And (b) correcting the value obtained by (b) with the value of the originally existing reduced substrate Bred obtained by (a) to measure the oxidized substrate Box. And base It discloses a method of measuring oxidant Box.

【0014】本発明は、補酵素還元体Aredと基質酸
化体Boxより補酵素酸化体Aoxと基質還元体Bre
dを生成する反応を触媒する脱水素酵素と、基質還元体
Bredを酸化する酸化酵素を用いる基質酸化体Box
(または補酵素還元体Ared)及び基質還元体Bre
dを測定する方法であって、(i)緩衝液とともに試料
を酸化酵素固定化体に導き、試料中の基質還元体Bre
dを基質酸化体Boxに変換し、この反応により増減す
る電極活性物質を検知することにより試料中の基質還元
体Bredを検出する工程、(ii)補酵素還元体Ar
ed(または基質酸化体Box)を含む緩衝液とともに
試料を脱水素酵素固定化体に導き、試料中の基質酸化体
Boxを還元して(または補酵素還元体Aredを酸化
して)基質還元体Bredを生成せしめ、更に酸化酵素
固定化体に導き、前記生成した基質還元体Bredと試
料中に元から存在した基質還元体Bredを基質酸化体
Boxに変換し、この反応により増減する電極活性物質
を検知することにより基質還元体Bredを検出する工
程、(iii)工程(ii)により得られた値を、工程
(i)により得られた元から存在した基質還元体Bre
dの値で補正して基質酸化体Box(または補酵素還元
体Ared)を定量する工程、を含む試料中の基質酸化
体Box(または補酵素還元体Ared)及び基質還元
体Bredを測定する方法を開示する。尚、本発明にお
いて、(i)の工程と(ii)の工程はどちらを先に行
ってもよい。
In the present invention, the coenzyme reductant Ared and the substrate oxidant Box are compared with the coenzyme oxidant Aox and the substrate reductant Bre.
Substrate oxidant Box that uses a dehydrogenase that catalyzes a reaction that produces d and an oxidase that oxidizes a substrate reductant Bred
(Or coenzyme reductant Ared) and substrate reductant Bre
A method for measuring d, comprising: (i) introducing a sample together with a buffer solution into an oxidase-immobilized body, and reducing the substrate reductant Bre in the sample.
a step of converting d into a substrate oxidant Box, and detecting the substrate reductant Bred in the sample by detecting an electrode active substance that increases or decreases by this reaction, (ii) coenzyme reductant Ar
The sample is introduced into a dehydrogenase-immobilized body together with a buffer solution containing ed (or substrate oxidant Box), and the substrate oxidant Box in the sample is reduced (or the coenzyme reductant Ared is oxidized) and a substrate reductant An electrode active substance that causes Bred to be generated and is further led to an oxidase-immobilized body, and that the generated substrate reductant Bred and the substrate reductant Bred originally present in the sample are converted into a substrate oxidant Box, and the reaction amount is increased or decreased by this reaction. And (iii) the value obtained in step (ii) is used as the substrate reductant Bre that was originally present in step (i).
a step of quantifying the substrate oxidant Box (or the coenzyme reductant Ared) by correcting the value of d, and a method for measuring the substrate oxidant Box (or the coenzyme reductant Ared) and the substrate reductant Bred in a sample. Is disclosed. In the present invention, either step (i) or step (ii) may be performed first.

【0015】本発明は、(1)酸化酵素固定化体と、酸
化酵素反応により増減する電極活性物質を検出する第1
電極を含む第1測定部、及び(2)脱水素酵素固定化
体、酸化酵素固定化体、及び酸化酵素反応により増減す
る電極活性物質を検出する第2電極を含む第2測定部を
有する測定装置を用い、前記(i)の工程を前記第1測
定部で行い、前記(ii)の工程を前記第2測定部で行
う上記の方法を開示する。
The present invention includes (1) a first immobilized oxidase and a first electrode for detecting an electrode active substance that increases or decreases due to an oxidase reaction.
Measurement having a first measurement unit including an electrode, and (2) a dehydrogenase-immobilized product, an oxidase-immobilized product, and a second measurement unit including a second electrode that detects an electrode active substance that increases or decreases due to an oxidase reaction Disclosed is the above method, wherein the step (i) is performed by the first measuring unit and the step (ii) is performed by the second measuring unit using an apparatus.

【0016】また、本発明は、脱水素酵素固定化体、酸
化酵素固定化体及び酸化酵素反応により増減する電極活
性物質を検出する電極を有する測定装置を用い、前記
(i)の工程が、補酵素還元体Ared(または基質酸
化体Box)を含まない緩衝液とともに試料を上記装置
へ導き、酸化酵素固定化体の作用により増減する電極活
性物質を検知することにより試料中の基質還元体Bre
dを検出するものであり、前記(ii)の工程が、補酵
素還元体Ared(または基質酸化体Box)を含む緩
衝液とともに試料を上記装置へ導き、脱水素酵素固定化
体と酸化酵素固定化体の作用により、増減する電極活性
物質を検出することにより基質還元体Bredを検知す
るものである上記の方法を開示する。
Further, the present invention employs a measuring device having an immobilized dehydrogenase, an immobilized oxidase and an electrode for detecting an electrode active substance which increases or decreases due to an oxidase reaction, wherein the step (i) is The sample is introduced into the above apparatus together with a buffer solution containing no coenzyme reductant Ared (or substrate oxidant Box), and the substrate reductant Bre in the sample is detected by detecting the electrode active substance that increases or decreases due to the action of the oxidase-immobilized body.
In the step (ii), the sample is introduced into the above apparatus together with a buffer solution containing the coenzyme reductant Ared (or the substrate oxidant Box) to immobilize the dehydrogenase-immobilized product and the oxidase-immobilized product. Disclosed is the above method, which detects the substrate reductant Bred by detecting an increasing or decreasing amount of the electrode active substance due to the action of the compound.

【0017】緩衝液のpHは約6〜9程度が好ましく、
リン酸緩衝液、トリス−塩酸緩衝液等が例示できる。本
発明において、電極活性物質としては、過酸化水素、酸
素、或いはメディエーター、例えばp−ベンゾキノン、
フェリシアニド、テトラチアフルバレン、フェロセン等
が例示できる。補酵素還元体AredとしてはNAD
H、NADPH、FADH2 、FMNH 2 等が例示でき
る。また基質還元体Bredとしてはエタノール、L−
グルタミン酸等の天然のL−アミノ酸、グルコース、L
−乳酸、ガラクトース等が例示できる。更に脱水素酵素
としては、アルコール脱水素酵素、L−アミノ酸脱水素
酵素、L−グルタミン酸脱水素酵素、グルコース脱水素
酵素、L−乳酸脱水素酵素、ガラクトース脱水素酵素等
が例示できる。
The pH of the buffer solution is preferably about 6-9,
Examples thereof include a phosphate buffer solution and a Tris-hydrochloric acid buffer solution. Book
In the invention, as the electrode active substance, hydrogen peroxide, acid
Element or a mediator such as p-benzoquinone,
Ferricyanide, tetrathiafulvalene, ferrocene, etc.
Can be illustrated. NAD as the coenzyme reductant Ared
H, NADPH, FADH2, FMNH 2Etc. can be exemplified
It Further, as the substrate reductant Bred, ethanol, L-
Natural L-amino acids such as glutamic acid, glucose, L
-Lactic acid, galactose, etc. can be illustrated. Further dehydrogenase
As, alcohol dehydrogenase, L-amino acid dehydrogenation
Enzyme, L-glutamate dehydrogenase, glucose dehydrogenation
Enzyme, L-lactate dehydrogenase, galactose dehydrogenase, etc.
Can be illustrated.

【0018】[0018]

【作用】図7は、脱水素酵素と酸化酵素の反応を示すも
のである。脱水素酵素によりAred+Box→Aox
+Bredの反応が進行する。 (例えばNADH+H++ピルビン酸→NAD++L−乳
酸) また酸化酵素によりBred+O2 →Box+H2 2
の反応が進行する。 (例えばL−乳酸+O2 →ピルビン酸+H2 2
FUNCTION FIG. 7 shows the reaction between dehydrogenase and oxidase. Ared + Box → Aox by dehydrogenase
+ Bred reaction proceeds. (For example, NADH + H + + pyruvate → NAD + + L-lactic acid) Also, by an oxidase, Bred + O 2 → Box + H 2 O 2
Reaction proceeds. (For example, L-lactic acid + O 2 → pyruvic acid + H 2 O 2 )

【0019】本発明では、基質酸化体Boxと基質還元
体Bredの同時分析、あるいは基質還元体Bredと
補酵素還元体Aredの同時分析が可能である。先づ、
脱水素酵素の反応における基質酸化体Box(または補
酵素還元体Ared)の濃度を測定するには、緩衝液中
に必要十分量の補酵素還元体Ared(または基質酸化
体Box)を加えておき、基質還元体Bredを生成さ
せる。基質還元体Bredは酸化酵素固定化体により緩
衝液中の酸素と反応して基質酸化体Boxと過酸化水素
を生成する。次に酸化酵素反応により増減するこれらの
電極活性物質を検知する。具体的には減少する酸素また
は増加する過酸化水素の量を電気化学的に定量すれば基
質酸化体Box(または補酵素還元体Ared)の濃度
を求めることができる。
In the present invention, it is possible to simultaneously analyze the substrate oxidant Box and the substrate reductant Bred, or the substrate reductant Bred and the coenzyme reductant Ared. First,
In order to measure the concentration of the substrate oxidant Box (or the coenzyme reductant Ared) in the dehydrogenase reaction, a necessary and sufficient amount of the coenzyme reductant Ared (or the substrate oxidant Box) is added to the buffer solution. , The substrate reductant Bred is generated. The substrate reductant Bred reacts with oxygen in the buffer solution by the oxidase-immobilized body to generate a substrate oxidant Box and hydrogen peroxide. Next, these electrode active substances that increase or decrease due to the oxidase reaction are detected. Specifically, the concentration of the substrate oxidant Box (or coenzyme reductant Ared) can be determined by electrochemically quantifying the amount of decreasing oxygen or increasing hydrogen peroxide.

【0020】ここで、試料中に最初から基質還元体Br
edが含まれていると、この量も上乗せされるため、前
記反応式に従い基質酸化体Boxから脱水素酵素の反応
によって生成する基質還元体Bredとの和となってあ
らわれ、基質酸化体Box(または補酵素還元体Are
d)の量を正確に求めることができない。そこで本発明
では、試料中に最初から含まれる基質還元体Bredの
寄与分を補正して、正確な基質酸化体Box(または補
酵素還元体Ared)の量を求める。また、基質還元体
Bredも同時に測定すれば前記の目的である2成分の
同時測定が可能となる。
Here, the substrate reductant Br was added to the sample from the beginning.
If ed is included, this amount is also added, and therefore it appears as the sum of the substrate oxidant Box and the substrate reductant Bred produced by the reaction of the dehydrogenase according to the above reaction formula, and the substrate oxidant Box ( Or coenzyme reductant Are
The amount of d) cannot be obtained accurately. Therefore, in the present invention, the contribution of the substrate reductant Bred contained in the sample from the beginning is corrected to obtain an accurate amount of the substrate oxidant Box (or coenzyme reductant Ared). Further, if the substrate reductant Bred is also measured at the same time, the above-mentioned objective simultaneous measurement of the two components becomes possible.

【0021】図1は、本発明のフロー方式の測定装置を
例示したものである。酸化酵素固定化体(4)とその
下流に第1の電極をセットした測定部(5)を有する機
構と、更に下流に脱水素酵素固定化体(6)、酸化酵
素固定化体(7)、及び第2の電極をセットした測定部
(8)を有する機構を直列に配置している。第1測定部
と第2測定部における基質還元体Bredと基質酸化体
Boxの出力値の関係は、試料測定前に濃度既知の基質
還元体Bred及び基質酸化体Boxの標準液を注入
し、検量線を作成することにより求められる。基質還元
体Bredの標準液からはの機構(第1測定部)と
の機構(第2測定部)の両方で出力値が得られるので2
本の検量線No1(第1測定部),No2(第2測定
部)が得られるが、基質酸化体Boxの標準液では第2
測定部のみで出力値が得られるので1本の検量線No3
が得られ合計3本の検量線が得られる。
FIG. 1 exemplifies a flow type measuring apparatus of the present invention. Mechanism having an oxidase-immobilized body (4) and a measurement part (5) having a first electrode set downstream thereof, and a dehydrogenase-immobilized body (6) and an oxidase-immobilized body (7) further downstream , And a mechanism having a measuring unit (8) on which the second electrode is set is arranged in series. The relationship between the output values of the substrate reductant Bred and the substrate oxidant Box in the first measurement unit and the second measurement unit is determined by injecting a standard solution of the substrate reductant Bred and the substrate oxidant Box with known concentrations before measuring the sample. Calculated by creating a line. Since the output value can be obtained from both the mechanism (first measuring unit) and the mechanism (second measuring unit) from the standard solution of the substrate reductant Bred, 2
The calibration curves No1 (first measurement part) and No2 (second measurement part) of the book are obtained, but the standard solution of the substrate oxidant Box is second
Since the output value can be obtained only from the measurement part, one calibration curve No3
Is obtained, and a total of 3 calibration curves are obtained.

【0022】例えば、基質酸化体Boxと基質還元体B
redを測定する場合、先ずの機構(第1測定部)で
得られた値を検量線No1に代入し、試料中に含まれる
基質還元体Bredを検出する。即ち、緩衝液中に補酵
素還元体Aredを含む緩衝液を用いて、試料注入機構
の下流に配置された酸化酵素固定化体(4)と該酸化酵
素反応により増減する電極活性物質を検知する第1の電
極により試料中に最初から含まれる基質還元体Bred
を検出し、直接基質還元体Bredを定量出来る。
For example, the oxidized substrate Box and the reduced substrate B
When measuring red, the value obtained by the first mechanism (first measurement unit) is substituted into the calibration curve No1, and the substrate reductant Bred contained in the sample is detected. That is, a buffer solution containing the coenzyme reductant Ared in the buffer solution is used to detect the oxidase-immobilized body (4) arranged downstream of the sample injection mechanism and the electrode active substance increased or decreased by the oxidase reaction. Substrate reductant Bred originally contained in the sample by the first electrode
Can be detected to directly quantify the substrate reductant Bred.

【0023】次に、の機構(第2測定部)の脱水素酵
素固定化体(6)と酸化酵素固定化体(7)と最終段の
酸化酵素反応により増減する電極活性物質を検知する第
2の電極により、試料中に含まれる基質酸化体Boxと
緩衝液中に含まれる補酵素還元体Aredから脱水素酵
素の反応によって生成する基質還元体Bredと、試料
中に最初から含まれる基質還元体Bredの総和を検出
し、その値より先に分析した試料中に最初から含まれる
基質還元体Bred量を検量線No2により差し引き、
残った出力値を検量線No3に代入することにより試料
中の基質酸化体Boxの分析ができる。このようにし
て、基質還元体Bredと、基質酸化体Boxを同時に
分析することが出来る。
Next, the dehydrogenase-immobilized body (6) and the oxidase-immobilized body (7) of the mechanism (second measuring section) and the electrode active substance which increases or decreases depending on the final stage oxidase reaction are detected. By the electrode of 2, the substrate reductant Bred generated by the reaction of dehydrogenase from the substrate oxidant Box contained in the sample and the coenzyme reductant Ared contained in the buffer, and the substrate reduction originally contained in the sample The total amount of the body Bred is detected, and the amount of the substrate reduced body Bred contained in the sample analyzed earlier than that value is subtracted from the calibration curve No2.
By substituting the remaining output value into the calibration curve No3, the substrate oxidant Box in the sample can be analyzed. In this way, the substrate reductant Bred and the substrate oxidant Box can be analyzed simultaneously.

【0024】次に、基質還元体Bredと補酵素還元体
Aredの同時分析について説明する。緩衝液中に基質
酸化体Boxを含む緩衝液を用いて、試料注入機構の下
流に配置されたの機構の酸化酵素固定化体(4)と該
酸化酵素反応により増減する電極活性物質を検知する第
1の電極により試料中に最初から含まれる基質還元体B
redを分析する。
Next, the simultaneous analysis of the substrate reductant Bred and the coenzyme reductant Ared will be described. Using a buffer solution containing the substrate oxidant Box in the buffer solution, the oxidase-immobilized body (4) of the mechanism arranged downstream of the sample injection mechanism and the electrode active substance increased or decreased by the oxidase reaction are detected. Substrate reductant B originally contained in the sample by the first electrode
Analyze red.

【0025】次に下流に順次配置された脱水素酵素固定
化体(6)と酸化酵素固定化体(7)と最終段の酸化酵
素反応により増減する電極活性物質を検知する第2の電
極を含むの機構により、試料中に含まれる補酵素還元
体Aredと緩衝液中の基質酸化体Boxから脱水素酵
素の反応によって生成する基質還元体Bredと試料中
に最初から含まれる基質還元体Bredの総和を分析す
る。この測定値より先に分析した試料中に最初から含ま
れる基質還元体Bred量を補正すれば試料中の基質還
元体Bredと補酵素還元体Aredの同時分析が可能
である。
Next, a dehydrogenase-immobilized body (6), an oxidase-immobilized body (7) and a second electrode for detecting an electrode active substance which increases or decreases due to the oxidase reaction at the final stage are arranged in the downstream order. By the mechanism of inclusion, the coenzyme reductant Ared contained in the sample, the substrate reductant Bred generated by the reaction of dehydrogenase from the substrate oxidant Box in the buffer, and the substrate reductant Bred originally contained in the sample Analyze the sum. If the amount of the substrate reductant Bred contained in the sample analyzed earlier than this measurement value is corrected, the substrate reductant Bred and the coenzyme reductant Ared in the sample can be simultaneously analyzed.

【0026】尚、の機構において、例えば脱水素酵素
と酸化酵素を混合して固定化するか、それぞれを担体に
固定化し、両担体を同一のリアクターに混合して内包さ
せることもできるが、この場合、基質酸化体Boxが基
質還元体Bredへ変換され、また基質還元体Bred
が基質酸化体Boxへ変換されるサイクルが形成され
る。そのため、感度は向上するものの、脱水素酵素固定
化体または酸化酵素固定化体の活性の低下または変動に
よる出力値の変動が大きく、日間変動が大きくなり、好
ましくない。従って、前記の機構において脱水素酵素
固定化体と酸化酵素固定化体は混合することなく、別の
リアクターに内包し、脱水素酵素固定化体と酸化酵素固
定化体及び第2の電極を、この順で上流側より直列に配
置することが好ましい。
In the above mechanism, for example, a dehydrogenase and an oxidase may be mixed and immobilized, or each may be immobilized on a carrier and both carriers may be mixed and included in the same reactor. In this case, the substrate oxidant Box is converted into the substrate reductant Bred, and the substrate reductant Bred is also converted.
Is formed into a substrate oxidant Box. Therefore, although the sensitivity is improved, the output value greatly fluctuates due to the decrease or fluctuation of the activity of the dehydrogenase-immobilized product or the oxidase-immobilized product, resulting in large daily fluctuation, which is not preferable. Therefore, in the above-mentioned mechanism, the dehydrogenase-immobilized body and the oxidase-immobilized body are included in another reactor without being mixed, and the dehydrogenase-immobilized body, the oxidase-immobilized body and the second electrode are It is preferable to arrange them in series in this order from the upstream side.

【0027】本発明による測定装置および測定方法の適
用できる系としては、(1)アルコール脱水素酵素とア
ルコール酸化酵素を組み合せ、アセトアルデヒドとエタ
ノール、またはエタノールとNADH若しくはNADP
Hを測定する系(緩衝液のpHは約7〜約9が好まし
い。)、(2)L−アミノ酸脱水素酵素とL−アミノ酸
酸化酵素を組み合せ、L−アミノ酸と対応する2−ケト
酸、またはL−アミノ酸とNADHを測定する系(緩衝
液のpHは約7〜約8が好ましい。)、(3)L−グル
タミン酸脱水素酵素とL−グルタミン酸酸化酵素を組み
合せ、2−ケトグルタル酸とL−グルタミン酸、または
L−グルタミン酸とNADHあるいはNADPH(還元
型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドホスフェイ
ト)を測定する系(緩衝液のpHは約6〜約9が好まし
い。)、(4)グルコース脱水素酵素とグルコース酸化
酵素を用い、グルコースとグルコノ−δ−ラクトン、ま
たはグルコースとNADPHを測定する系(緩衝液のp
Hは約7〜約9が好ましい。)、(5)L−乳酸脱水素
酵素とL−乳酸酸化酵素を組み合せ、L−乳酸とピルビ
ン酸、またはL−乳酸とNADHを測定する系(緩衝液
のpHは約7〜約8が好ましい。)、(6)ガラクトー
ス脱水素酵素とガラクトース酸化酵素を組み合せ、ガラ
クトースとガラクトノ−δ−ラクトン又はガラクトース
とNADPHを測定する系(緩衝液のpHは約8〜約1
0が好ましい。)、などが例示できる。
As the system to which the measuring apparatus and the measuring method according to the present invention can be applied, (1) a combination of alcohol dehydrogenase and alcohol oxidase, acetaldehyde and ethanol, or ethanol and NADH or NADP is used.
A system for measuring H (pH of the buffer solution is preferably about 7 to about 9), (2) L-amino acid dehydrogenase and L-amino acid oxidase are combined, and 2-keto acid corresponding to L-amino acid, Alternatively, a system for measuring L-amino acid and NADH (pH of the buffer is preferably about 7 to about 8), (3) L-glutamate dehydrogenase and L-glutamate oxidase are combined, and 2-ketoglutarate and L are combined. -A system for measuring glutamic acid, or L-glutamic acid and NADH or NADPH (reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate) (pH of the buffer solution is preferably about 6 to about 9), and (4) glucose dehydrogenase A system for measuring glucose and glucono-δ-lactone or glucose and NADPH using glucose oxidase (p of buffer solution).
H is preferably about 7 to about 9. ), (5) A system for measuring L-lactic acid and pyruvic acid, or L-lactic acid and NADH by combining L-lactate dehydrogenase and L-lactate oxidase (the pH of the buffer solution is preferably about 7 to about 8). (6) A system for measuring galactose and galactono-δ-lactone or galactose and NADPH by combining galactose dehydrogenase and galactose oxidase (the pH of the buffer solution is about 8 to about 1).
0 is preferred. ), Etc. can be illustrated.

【0028】脱水素酵素或いは酸化酵素の固定化方法は
特に限定されず、公知の方法が利用できる。即ち、吸着
法、化学結合法、包括法等を用いることができる。なか
でも強固な固定化体を作成できる化学結合法が望まし
い。固定化の利用形態として、例えば測定時の感度を向
上するため、微粉末状の担体に酵素を固定化し、この固
定化体をカラム状のリアクターに組み込んだものを利用
することが望ましい。
The method for immobilizing dehydrogenase or oxidase is not particularly limited, and known methods can be used. That is, the adsorption method, the chemical bonding method, the inclusion method, etc. can be used. Above all, a chemical bonding method that can form a strong immobilization body is desirable. As an application form of immobilization, for example, in order to improve the sensitivity at the time of measurement, it is desirable to use the one in which an enzyme is immobilized on a fine powder carrier and the immobilization product is incorporated into a column reactor.

【0029】固定化に用いる担体としてはケイソウ土、
シリカゲル、ガラスビーズ、アルミナ、セラミック、カ
ーボン、活性炭、モレキュラーシーブ、シリコンゴム、
セルロース、アガロース、アミノ酸系ポリマー等が例示
できる。また化学結合法としては、担体表面にアミノシ
ラン化試薬でアミノ基を導入し、さらにグルタルアルデ
ヒド等の多官能性アルデヒドを用いてホルミル化を行っ
た後、酵素を接触させて固定化する方法が好適な例とし
て挙げられる。担体としては、水酸基を有するケイ素含
有物が好ましく、ケイソウ土、焼成ケイソウ土、多孔性
ガラス、シリカゲル、酸性白土が例示出来る。アミノシ
ラン化は3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−
アミノエチルトリメトキシシラン等の試薬を無水ベンゼ
ン又はトルエン等の溶媒中で担体と接触させることによ
り行う。多官能性アルデヒドにはグルタールアルデヒ
ド、グリオキザール、サクシニルジアルデヒド等が使用
できる。
As a carrier used for immobilization, diatomaceous earth,
Silica gel, glass beads, alumina, ceramics, carbon, activated carbon, molecular sieves, silicone rubber,
Examples thereof include cellulose, agarose and amino acid polymers. Further, as the chemical bonding method, a method in which an amino group is introduced into the carrier surface with an aminosilanization reagent, formylation is further performed using a polyfunctional aldehyde such as glutaraldehyde, and then an enzyme is brought into contact to immobilize it is preferable. As an example. The carrier is preferably a silicon-containing substance having a hydroxyl group, and examples thereof include diatomaceous earth, calcined diatomaceous earth, porous glass, silica gel, and acid clay. Aminosilanization is performed by 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-
It is carried out by bringing a reagent such as aminoethyltrimethoxysilane into contact with the carrier in a solvent such as anhydrous benzene or toluene. As the polyfunctional aldehyde, glutaraldehyde, glyoxal, succinyldialdehyde and the like can be used.

【0030】以下に脱水素酵素としてL−乳酸脱水素酵
素を、また酸化酵素としてL−乳酸酸化酵素をそれぞれ
固定化体とした場合を例として更に詳しく説明する(図
1参照)。まずL−乳酸脱水素酵素或いはL−乳酸酸化
酵素を各々微粉末上に化学結合法により固定化した固定
化体をそれぞれ作成する。この固定化体を、例えば内径
1〜10mm程度、長さ2〜50mm程度のプラスチッ
クまたはステンレス製等のカラムに充填し、それぞれの
リアクターとする。各リアクターは測定濃度範囲を変え
るために異なった大きさのものを使うことができる。
The case where L-lactate dehydrogenase is used as the dehydrogenase and L-lactate oxidase is used as the oxidase is described below as an example (see FIG. 1). First, an immobilization body is prepared by immobilizing L-lactate dehydrogenase or L-lactate oxidase on fine powder by a chemical bonding method. This immobilization body is packed in a column made of plastic or stainless steel having an inner diameter of about 1 to 10 mm and a length of about 2 to 50 mm, and used as each reactor. Each reactor can be of different sizes to change the concentration range measured.

【0031】次にこれらの酵素の至適pH付近の緩衝液
として、例えばpH7.0の1〜500mMリン酸緩衝
液を使用することが出来る。送液に用いるポンプとして
は、例えば1.0ml/min程度の流速で送液できる
ポンプを用意する。このポンプとしてはプランジャー方
式、ペリスタリック方式等の種々のものを利用できる。
前記緩衝液は、他の塩類、安定化剤、界面活性剤等を含
んでもよい。測定時の温度は25〜35℃程度が好まし
い。
Next, as a buffer solution of these enzymes in the vicinity of the optimum pH, for example, a 1 to 500 mM phosphate buffer solution having a pH of 7.0 can be used. As a pump used for liquid feeding, for example, a pump that can feed liquid at a flow rate of about 1.0 ml / min is prepared. As the pump, various types such as a plunger type and a peristaltic type can be used.
The buffer solution may contain other salts, stabilizers, surfactants and the like. The temperature at the time of measurement is preferably about 25 to 35 ° C.

【0032】試料の供給機構としては6方バルブを利用
した高速液体クロマトグラフ用のインジェクター等を使
用できる。インジェクターの下流側に酸化酵素固定化リ
アクターを配置し、まず試料中のL−乳酸を酸化する。
このとき増加する電極活性物質として過酸化水素があ
り、減少する電極活性物質として酸素がある。したがっ
てこの酸化酵素固定化リアクターの下流に第1の過酸化
水素電極もしくは酸素電極を置けばL−乳酸量に応じた
出力値が得られる。
As a sample supply mechanism, an injector for a high performance liquid chromatograph using a 6-way valve can be used. An oxidase-immobilized reactor is arranged on the downstream side of the injector, and first, L-lactic acid in the sample is oxidized.
At this time, hydrogen peroxide is the electrode active substance that increases and oxygen is the electrode active substance that decreases. Therefore, if the first hydrogen peroxide electrode or the oxygen electrode is placed downstream of this oxidase-immobilized reactor, an output value corresponding to the amount of L-lactic acid can be obtained.

【0033】この酸化酵素固定化リアクターと電極のさ
らに下流に、脱水素酵素固定化リアクター、酸化酵素固
定化リアクターをこの順で配置する。その下流に第2の
過酸化水素電極もしくは酸素電極を置く。L−乳酸とピ
ルビン酸を測定する場合は、緩衝液にNADHを添加す
る。NADHの添加量はインジェクターから注入された
試料が、脱水素酵素固定化リアクターに到達するまでに
緩衝液と混合されることによりどれだけ希釈されるかに
依存している。つまりピルビン酸からL−乳酸への還元
反応は、NADHとピルビン酸が1対1で進行する。一
般に試料中のピルビン酸濃度の1/2〜1/100程度
の濃度で充分である。NADHを試料に加えて、NAD
Hを含まない緩衝液を流した測定装置に注入して測定す
ることも可能であるが、測定対象であるピルビン酸と同
時にNADHも希釈されるため実用的に取り扱える溶液
量ではNADHの必要量が多くなるためコスト的に好ま
しい方法ではない。
The dehydrogenase-immobilized reactor and the oxidase-immobilized reactor are arranged in this order further downstream of the oxidase-immobilized reactor and the electrode. A second hydrogen peroxide electrode or oxygen electrode is placed downstream thereof. When measuring L-lactic acid and pyruvic acid, NADH is added to the buffer solution. The amount of NADH added depends on how much the sample injected from the injector is diluted by being mixed with the buffer solution before reaching the dehydrogenase-immobilized reactor. That is, in the reduction reaction from pyruvic acid to L-lactic acid, NADH and pyruvic acid proceed in a one-to-one relationship. Generally, a concentration of about 1/2 to 1/100 of the concentration of pyruvic acid in the sample is sufficient. Add NADH to the sample and add NAD
It is possible to measure by injecting into a measuring device in which a buffer solution containing no H is allowed to flow, but since NADH is diluted at the same time as pyruvic acid, which is the measurement target, the necessary amount of NADH is practically available. This is not a preferable method in terms of cost because it increases.

【0034】注入された試料について、まず最初のリア
クターと第1の電極でL−乳酸測定が行われる。次にL
−乳酸から生成したピルビン酸と最初から試料中に存在
するピルビン酸は共に脱水素酵素固定化リアクター内部
で還元される。この反応は脱水素酵素の反応平衡が著し
くL−乳酸を生成する方向に傾いているため高速で進行
する。
L-lactic acid measurement is first carried out on the injected sample at the first reactor and the first electrode. Then L
-Pyruvic acid produced from lactic acid and pyruvic acid present in the sample from the beginning are both reduced inside the dehydrogenase-immobilized reactor. This reaction proceeds at high speed because the reaction equilibrium of dehydrogenase is remarkably inclined toward the production of L-lactic acid.

【0035】当然一般の溶液反応で行うことも可能では
あるが、反応時間を制御することが困難であり、高価な
脱水素酵素を使い捨てにするため大量の試料を分析する
のには不適当である。連続した流れの中にカラム状リア
クターを配置した測定装置では反応時間は緩衝液の流
速、換言すれば試料と酵素固定化体の接触時間にのみ依
存する。したがって流速を精密制御することにより容易
に反応時間を規定できる利点がある。
Naturally, it is possible to carry out the reaction by a general solution, but it is difficult to control the reaction time, and it is not suitable for analyzing a large amount of sample because the expensive dehydrogenase is disposable. is there. In a measuring device in which a column-shaped reactor is arranged in a continuous flow, the reaction time depends only on the flow rate of the buffer solution, in other words, the contact time between the sample and the enzyme immobilized body. Therefore, there is an advantage that the reaction time can be easily defined by precisely controlling the flow rate.

【0036】脱水素酵素の作用によりピルビン酸から生
成したL−乳酸は引き続いて酸化酵素で酸化され、その
濃度に比例した過酸化水素電極もしくは酸素電極の出力
値から定量できる。試料測定前にL−乳酸標準液を注入
することにより、前後2つの電極出力とL−乳酸濃度の
関係は把握できる。つぎにピルビン酸標準液を注入する
ことにより、第2の電極出力値のピルビン酸濃度に対す
る関係が得られる。結果として、L−乳酸について2本
の検量線が、ピルビン酸について1本の検量線が得られ
ることになる。
L-lactic acid produced from pyruvic acid by the action of dehydrogenase is subsequently oxidized by an oxidase and can be quantified from the output value of the hydrogen peroxide electrode or the oxygen electrode in proportion to its concentration. By injecting the L-lactic acid standard solution before measuring the sample, the relationship between the two front and rear electrode outputs and the L-lactic acid concentration can be understood. Then, by injecting the pyruvic acid standard solution, the relationship between the second electrode output value and the pyruvic acid concentration can be obtained. As a result, two calibration curves for L-lactic acid and one calibration curve for pyruvic acid are obtained.

【0037】混合物分析ではL−乳酸濃度がまず決定さ
れ、第2の電極に対するL−乳酸から生成したピルビン
酸の影響が予測される。そしてL−乳酸から生成したピ
ルビン酸の寄与量を差し引きし、最初から試料に含まれ
ていたピルビン酸量を算出できる。これらの処理は2つ
の電極出力をA/D変換し、マイクロコンピュータに転
送して容易に行うことができる。なお、L−乳酸とNA
DHを同時に分析する場合は緩衝液中にNADHに代え
てピルビン酸を含ませる。これらの一連の操作はこれ以
外の酵素の組み合せにも適用される。
The mixture analysis first determines the L-lactic acid concentration and predicts the effect of pyruvic acid produced from L-lactic acid on the second electrode. Then, the amount of pyruvic acid produced from L-lactic acid can be subtracted to calculate the amount of pyruvic acid contained in the sample from the beginning. These processes can be easily performed by A / D converting the two electrode outputs and transferring them to a microcomputer. In addition, L-lactic acid and NA
When DH is analyzed at the same time, pyruvic acid is contained in the buffer instead of NADH. These series of operations are also applicable to other enzyme combinations.

【0038】なお電極活性物質の濃度の増減を検出する
電極としては過酸化水素電極や酸素電極が利用できる。
過酸化水素電極の基体としては、アノード側では炭素、
白金、ニッケル、パラジウム等を用いることができる。
過電圧が低く高感度が得られる、電位窓が広いという理
由から白金を用いることが望ましい。そして電極表面に
ポリシロキサン、アクリル樹脂、タンパク質膜、アセチ
ルセルロース膜等の選択透過膜を有してもよい。カソー
ド側では炭素、金、白金、鉛等を用いることができ、ア
ノードとカソードを1本の筒の中に納めて内部液として
塩化カリウム等の電解質を有してもよいし、アノードと
カソードを緩衝液の流れの中に挿入し、緩衝液中に塩化
カリウム等の電解質を共存させてもよい。さらに作用電
極、参照電極、および対極を有する3電極形式をとるこ
ともできる。酸素電極も公知の形式のものを利用でき
る。これらの電極の中でも、安定性、応答速度、精度の
点から3電極形式の過酸化水素電極を利用することが望
ましい。電極は通常フローセルにセットされ、測定部を
構成する。
A hydrogen peroxide electrode or an oxygen electrode can be used as an electrode for detecting the increase or decrease in the concentration of the electrode active substance.
As the hydrogen peroxide electrode substrate, carbon is used on the anode side,
Platinum, nickel, palladium or the like can be used.
It is desirable to use platinum because of its low overvoltage, high sensitivity, and wide potential window. Further, the electrode surface may have a permselective membrane such as polysiloxane, acrylic resin, protein membrane, acetylcellulose membrane or the like. Carbon, gold, platinum, lead, etc. can be used on the cathode side, and the anode and cathode may be housed in a single cylinder and have an electrolyte such as potassium chloride as an internal liquid, or the anode and cathode An electrolyte such as potassium chloride may be allowed to coexist in the buffer solution by inserting it in the flow of the buffer solution. Further, a three-electrode type having a working electrode, a reference electrode, and a counter electrode can be adopted. A known type of oxygen electrode can be used. Among these electrodes, it is desirable to use a three-electrode type hydrogen peroxide electrode in terms of stability, response speed, and accuracy. The electrodes are usually set in the flow cell and constitute a measuring unit.

【0039】また、図8に示す装置で、本発明を実施す
ることもできる。図8は、図1において第1測定部と第
2測定部が直列に配置されていたものを、第1測定部と
第2測定部を並列に変更したものである。即ち、酸化酵
素固定化体(4)と第1電極を含む第1測定部と、脱水
素酵素固定化体(6)、酸化酵素固定化体(7)及び第
2電極を含む第2測定部が並列に配置されている。ただ
し、図1の態様では図8の態様に比べ分流比が変動する
恐れが無く、より精度の高い測定が可能となる利点があ
る。
The present invention can also be implemented by the device shown in FIG. FIG. 8 shows a configuration in which the first measuring unit and the second measuring unit are arranged in series in FIG. 1, but the first measuring unit and the second measuring unit are changed in parallel. That is, a first measurement part including an oxidase-immobilized body (4) and a first electrode, and a second measurement part including a dehydrogenase-immobilized body (6), an oxidase-immobilized body (7) and a second electrode. Are arranged in parallel. However, the aspect of FIG. 1 has an advantage that the diversion ratio does not change and the measurement can be performed with higher accuracy than the aspect of FIG.

【0040】更に、図9に示すフロー方式の測定装置で
も、本発明を実施することは出来る。図9は図1におい
て酸化酵素固定化体(4)と第1電極を含む第1測定部
を省略したものである。そして、例えば基質酸化体Bo
xと基質還元体Bredを測定する場合は、緩衝液中に
補酵素還元体Aredを添加しないで、脱水素酵素反応
が起こらないようにして、第1測定部における測定と同
様のことを行い、試料中の基質還元体Bredを測定す
る。そして緩衝液中に補酵素還元体Aredを添加すれ
ば、第2測定部と同じ測定を行うことが出来る。この方
法では、複雑な装置を用いなくてよい利点があるが、試
料を2回注入し、それぞれ緩衝液中に補酵素還元体Ar
edを添加した場合と、添加しない場合につき測定する
必要がある。勿論補酵素還元体の添加は、試料中に行っ
ても同じことである。上記は基質酸化体Boxと基質還
元体Bredの測定についてであるが、補酵素還元体A
redと基質還元体Bredの測定においても同様であ
る。
Furthermore, the present invention can be implemented with the flow type measuring apparatus shown in FIG. FIG. 9 omits the first measurement part including the oxidase-immobilized body (4) and the first electrode in FIG. 1. Then, for example, the substrate oxidant Bo
When x and the substrate reductant Bred are measured, the coenzyme reductant Ared is not added to the buffer solution so that the dehydrogenase reaction does not occur, and the same measurement as in the first measurement unit is performed. The substrate reductant Bred in the sample is measured. If the coenzyme reductant Ared is added to the buffer solution, the same measurement as in the second measurement section can be performed. This method has the advantage of not requiring a complicated device, but the sample is injected twice and the coenzyme reductant Ar is added to the buffer solution.
It is necessary to measure whether ed is added or not. Of course, the addition of the coenzyme reductant is the same even if it is carried out in the sample. The above is the measurement of the substrate oxidant Box and the substrate reductant Bred.
The same applies to the measurement of red and the reduced substrate Bred.

【0041】[0041]

【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明の内容をさら
に詳細に説明するが、もちろん本発明はこれらに限定さ
れるものではない。
The contents of the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but of course the present invention is not limited thereto.

【0042】実施例1 L−乳酸、ピルビン酸の測定装置を構成し各酵素固定化
リアクターの特性を調べた。 (1)L−乳酸酸化酵素固定化リアクターの製造方法 ケイソウ土系ケイ酸担体である耐火レンガ(30〜60
メッシュ)150mgをよく乾燥し、10%γ−アミノ
プロピルトリエトキシシランの無水トルエン溶液に1時
間浸漬した後、よくトルエンで洗浄し、120℃で2時
間乾燥する。こうしてアミノシラン化処理した担体を5
%グルタルアルデヒド水溶液に1時間浸漬した後、よく
蒸留水で洗浄し、最後にpH7.0、100mMのリン
酸ナトリウム緩衝液で置き換え、この緩衝液をできるだ
け除いておく。このホルミル化した耐火レンガにpH
7.0、100mMリン酸ナトリウム緩衝液にL−乳酸
酸化酵素(シグマ社製)を50ユニット/mlの濃度で
溶解した溶液200μlを接触させ、10℃以下で1日
放置し固定化する。この酵素固定化担体を内径3.5m
m、長さ30mmのアクリル樹脂カラムに充填しL−乳
酸酸化酵素固定化リアクターとする。
Example 1 The characteristics of each enzyme-immobilized reactor were examined by constructing a measuring apparatus for L-lactic acid and pyruvic acid. (1) Method for producing L-lactate oxidase-immobilized reactor Refractory brick (30-60) that is a diatomaceous earth silicic acid carrier
150 mg of (mesh) is thoroughly dried, immersed in a 10% γ-aminopropyltriethoxysilane anhydrous toluene solution for 1 hour, thoroughly washed with toluene, and dried at 120 ° C. for 2 hours. In this way, the aminosilane-treated carrier is
% Glutaraldehyde aqueous solution for 1 hour, washed thoroughly with distilled water, and finally replaced with 100 mM sodium phosphate buffer of pH 7.0 to remove this buffer as much as possible. The pH of this formylated refractory brick
200 μl of a solution of L-lactate oxidase (manufactured by Sigma) dissolved in 7.0 and 100 mM sodium phosphate buffer at a concentration of 50 units / ml is brought into contact with the solution and left at 10 ° C. or lower for 1 day for immobilization. This enzyme-immobilized carrier has an inner diameter of 3.5 m
An acrylic resin column having a length of m and a length of 30 mm is packed into a L-lactate oxidase-immobilized reactor.

【0043】(2)L−乳酸脱水素酵素固定化リアクタ
ーの製造方法 L−乳酸酸化酵素の固定化法と同様にホルミル化した耐
火レンガにpH7.0、100mMリン酸ナトリウム緩
衝液にブタの筋肉由来のL−乳酸脱水素酵素(ベーリン
ガー・マンハイム社製)を4500ユニット/mlの濃
度で溶解した溶液200μlを接触させ、10℃以下で
1日放置し固定化する。この酵素固定化担体を内径3.
5mm、長さ30mmのカラムに充填しL−乳酸脱水素
酵素固定化リアクターとする。
(2) Method for producing L-lactate dehydrogenase-immobilized reactor As in the method for immobilizing L-lactate oxidase, formylated refractory bricks were adjusted to pH 7.0, and 100 mM sodium phosphate buffer was added to pig muscle. A solution of L-lactate dehydrogenase derived from Boehringer Mannheim at a concentration of 4500 units / ml is brought into contact with 200 μl of the solution and left at 10 ° C. or lower for 1 day for immobilization. This enzyme-immobilized carrier has an inner diameter of 3.
A column having a length of 5 mm and a length of 30 mm is packed into a L-lactate dehydrogenase-immobilized reactor.

【0044】(3)過酸化水素電極の製造方法 直径2mmの白金線の側面を熱収縮テフロンで被覆し、
その線の一端をやすりおよび1500番のエメリー紙で
平滑に仕上げる。この白金線を作用極、1cm角型白金
板を対極、飽和カロメル電極を参照極として、0.1M
硫酸中、+1.4Vで10分間の電解処理を行う。その
後白金線をよく水洗した後、40℃で10分間乾燥し、
10%γ−アミノプロピルトリエトキシシランの無水ト
ルエン溶液に1時間浸漬後、洗浄する。牛血清アルブミ
ン(シグマ社製、Fraction V)20mgを蒸
留水1mlに溶解し、その中にグルタルアルデヒドを
0.2%になるように加える。この混合液を手早く先に
用意した白金線上に5μlのせ、40℃で15分間乾燥
硬化して過酸化水素選択透過膜を形成した。これを過酸
化水素電極の作用極とする。
(3) Method for producing hydrogen peroxide electrode A side surface of a platinum wire having a diameter of 2 mm is coated with heat-shrinkable Teflon,
One end of the wire is smoothed with a file and a No. 1500 emery paper. Using this platinum wire as a working electrode, a 1 cm square platinum plate as a counter electrode, and a saturated calomel electrode as a reference electrode, 0.1M
Electrolyte in sulfuric acid at +1.4 V for 10 minutes. After that, the platinum wire was washed well with water and then dried at 40 ° C for 10 minutes.
It is immersed in an anhydrous toluene solution of 10% γ-aminopropyltriethoxysilane for 1 hour and then washed. 20 mg of bovine serum albumin (Fraction V, manufactured by Sigma) is dissolved in 1 ml of distilled water, and glutaraldehyde is added to the solution to make the concentration 0.2%. 5 μl of this mixed solution was quickly put on a platinum wire prepared previously, and dried and cured at 40 ° C. for 15 minutes to form a hydrogen peroxide selective permeable membrane. This is the working electrode of the hydrogen peroxide electrode.

【0045】また参照電極としては銀塩化銀参照電極を
用い、フローセルに装着する。フローセルの出口側には
対極として導電性の配管を用いた。過酸化水素検出のた
め作用極には銀塩化銀参照電極に対し+0.6Vの電圧
を印加した。
A silver-silver chloride reference electrode is used as the reference electrode and is attached to the flow cell. A conductive pipe was used as a counter electrode on the outlet side of the flow cell. To detect hydrogen peroxide, a voltage of +0.6 V was applied to the working electrode with respect to the silver-silver chloride reference electrode.

【0046】(4)L−乳酸、ピルビン酸同時測定装置 図1を使って説明する。まず緩衝液槽(1)より0.5
mMのNADHを含む緩衝液が送液ポンプ(2)により
連続的に送液されサンプラ(3)より注入されたピルビ
ン酸およびL−乳酸を含む試料は、恒温槽(9)に送ら
れる。恒温槽内の第1のL−乳酸酸化酵素固定化体
(4)を含むリアクターにより試料中のL−乳酸と緩衝
液中の酸素からピルビン酸と過酸化水素が生成する。こ
の増減は第1の過酸化水素電極を有する測定部(5)で
検出される。
(4) Simultaneous measurement apparatus for L-lactic acid and pyruvic acid will be described with reference to FIG. First, 0.5 from the buffer tank (1)
A sample containing pyruvic acid and L-lactic acid, into which a buffer solution containing mM NADH was continuously sent by a solution sending pump (2) and injected from a sampler (3), is sent to a constant temperature bath (9). Pyruvic acid and hydrogen peroxide are produced from L-lactic acid in the sample and oxygen in the buffer solution by the reactor containing the first immobilized L-lactate oxidase (4) in the thermostat. This increase / decrease is detected by the measuring unit (5) having the first hydrogen peroxide electrode.

【0047】さらに試料中にあらかじめ存在したピルビ
ン酸とL−乳酸酸化酵素により生成したピルビン酸は緩
衝液中のNADHと反応してL−乳酸脱水素酵素固定化
体(6)を含むリアクターによりL−乳酸とNADに変
換される。そして次に第2のL−乳酸酸化酵素固定化体
(7)を含むリアクターにより同様に過酸化水素が生成
する。この増減は第2の過酸化水素電極を有する測定部
(8)で感知される。これらの2つの測定部での電流値
の変化が、検出器(10)例えばポテンシオスタットに
よって電圧変換され、さらにその電圧をA/D変換しシ
ングルボードコンピュータ(11)に送られる。最終的
にRS−232Cケーブル(12)を介してパーソナル
コンピュータ(13)に送りデータ処理を行った。サン
プルの注入とポンプの制御はパーソナルコンピュータで
行った。なお図1の(14)はポンプ制御信号、(1
5)はサンプラ制御信号、(16)は廃液を示してい
る。
Furthermore, the pyruvic acid pre-existing in the sample and the pyruvic acid produced by L-lactate oxidase react with NADH in the buffer solution to give L by a reactor containing the L-lactate dehydrogenase-immobilized body (6). -Converted to lactic acid and NAD. Then, hydrogen peroxide is similarly produced by the reactor containing the second immobilized L-lactate oxidase (7). This increase / decrease is detected by the measuring unit (8) having the second hydrogen peroxide electrode. The change in the current value at these two measuring portions is converted into a voltage by a detector (10), for example, a potentiostat, and the voltage is A / D converted and sent to a single board computer (11). Finally, the data was sent to the personal computer (13) through the RS-232C cable (12). Injection of the sample and control of the pump were performed by a personal computer. Note that (14) in FIG. 1 is a pump control signal, and (1)
5) shows the sampler control signal, and (16) shows the waste liquid.

【0048】(5)測定方法 上記のL−乳酸・ピルビン酸測定装置を用いて測定し
た。試料注入量は5μl、ブランクとして水、L−乳酸
標準液(L−乳酸リチウムを蒸留水に溶解)1.0m
M、2.5mM、ピルビン酸標準液(ピルビン酸リチウ
ムを蒸留水に溶解)1.0mM、2.5mM、5.0m
Mの標準液を測定した。またこれらの測定値より検量線
を作成した。
(5) Measuring method The measurement was carried out using the above L-lactic acid / pyruvic acid measuring device. Sample injection volume is 5 μl, water as blank, L-lactic acid standard solution (dissolve L-lithium lactate in distilled water) 1.0 m
M, 2.5 mM, pyruvic acid standard solution (dissolving lithium pyruvate in distilled water) 1.0 mM, 2.5 mM, 5.0 m
The M standard solution was measured. A calibration curve was created from these measured values.

【0049】緩衝液の組成は、リン酸100mM、塩化
カリウム50mM、アジ化ナトリウム1mMおよびNA
DH500μMを含み、pH7.0で測定した。緩衝液
の流速は1.0ml/min、恒温槽の温度は30℃と
した。pH7.0で2つの測定部から得られた出力値を
検量線としたものが図2である。検量線1が乳酸に対す
る第1の測定部からの出力、検量線2が乳酸に対する第
2の測定部からの出力、そして検量線3がピルビン酸に
対する出力であり、良好な直線性が得られていることが
わかる。
The composition of the buffer solution is as follows: phosphoric acid 100 mM, potassium chloride 50 mM, sodium azide 1 mM and NA.
It was measured at pH 7.0 containing DH 500 μM. The flow rate of the buffer solution was 1.0 ml / min, and the temperature of the constant temperature bath was 30 ° C. FIG. 2 shows the calibration curve based on the output values obtained from the two measuring parts at pH 7.0. The calibration curve 1 is the output from the first measuring section for lactic acid, the calibration curve 2 is the output from the second measuring section for lactic acid, and the calibration curve 3 is the output for pyruvic acid, and good linearity was obtained. You can see that

【0050】次に緩衝液のpHを変化させて同様に検量
線を作成しその勾配から、pH7.0での出力値に対す
る変化を調べた。その結果が図3である。図面の1は乳
酸に対する応答値のpH依存性を示している。なお相対
比率になおした場合、第1および第2の測定部の乳酸に
対する出力値の挙動は同一であったので1つの線で代表
した。ピルビン酸に対する出力値が2である。pH7.
25付近に極大値が認められた。
Next, a calibration curve was prepared in the same manner by changing the pH of the buffer solution, and the change with respect to the output value at pH 7.0 was examined from the gradient. The result is shown in FIG. 1 in the drawing shows the pH dependence of the response value to lactic acid. When the relative ratio was changed, the behaviors of the output values with respect to lactic acid in the first and second measurement parts were the same, and therefore, they were represented by one line. The output value for pyruvic acid is 2. pH 7.
A maximum value was observed around 25.

【0051】さらに恒温槽の温度を変化させて勾配の変
化を相対値で示したものが図4である。乳酸に対する応
答値の変化は図3の場合と同様に1本で示した。ピルビ
ン酸に対する第2の電極を有する測定部での応答値の変
化は2である。39℃付近に至適温度が認められる。各
測定の所要時間は90秒であり高速測定が可能である。
Further, FIG. 4 shows changes in gradient as relative values by changing the temperature of the constant temperature bath. The change in the response value to lactic acid is shown by one, as in the case of FIG. The change in the response value in the measuring section having the second electrode for pyruvic acid is 2. The optimum temperature is recognized around 39 ° C. The time required for each measurement is 90 seconds, and high-speed measurement is possible.

【0052】以上の実験からpHを7.0、温度を30
℃とした。この測定装置で1日8時間を30℃で測定
し、それ以外の時は室温(25℃)で酵素固定化体を放
置した場合の長期安定性を確認した。固定化直後の出力
値を100とした場合の出力値の日間変動を示したもの
が図5である。図5の1が乳酸、2がピルビン酸に関す
るものである。約2カ月にわたり安定であることがわか
った。
From the above experiment, the pH was 7.0 and the temperature was 30.
℃ was made. With this measuring device, measurement was performed for 8 hours a day at 30 ° C., and at other times, long-term stability was confirmed when the enzyme-immobilized body was left at room temperature (25 ° C.). FIG. 5 shows the daily variation of the output value when the output value immediately after being fixed is 100. In FIG. 5, 1 is lactic acid and 2 is pyruvic acid. It was found to be stable for about 2 months.

【0053】実施例2 L−乳酸、ピルビン酸の標準液混合物および日本酒もろ
みろ過液を分析した。 (1)酵素固定化リアクターの製造方法 脱水素酵素および酸化酵素ともに、実施例1と同様の方
法を用いた。 (2)過酸化水素電極の製造方法 実施例1と同様の方法で製造した。 (3)測定装置 実施例1と同様の測定装置を用いた。 (4)測定方法 緩衝液のpHを7.0、温度を30℃として実施例1に
準じて分析した。
Example 2 A mixture of standard solutions of L-lactic acid and pyruvic acid and sake moromi filtrate were analyzed. (1) Method for producing enzyme-immobilized reactor The same method as in Example 1 was used for both dehydrogenase and oxidase. (2) Method for manufacturing hydrogen peroxide electrode The same method as in Example 1 was used for manufacturing. (3) Measuring device The same measuring device as in Example 1 was used. (4) Measuring method The pH of the buffer solution was 7.0 and the temperature was 30 ° C.

【0054】標準液混合物の濃度は表1に示されてい
る。 (5)測定結果 標準液混合物の測定結果を表1に示す。
The concentrations of the standard mixture are shown in Table 1. (5) Measurement results Table 1 shows the measurement results of the standard liquid mixture.

【0055】[0055]

【表1】 [Table 1]

【0056】測定部(5)における第1の電極のL−乳
酸の検量線はXをL−乳酸濃度(mM)、Yを電流値の
変化量(nA)とすると Y=32.6X+0.13
(相関係数1.000)であった。測定部(8)におけ
る第2の電極のL−乳酸の検量線はXをL−乳酸濃度
(mM)、Yを電流値の変化量(nA)とすると Y=
46.2X−0.31 (相関係数1.000)であっ
た。
The calibration curve for L-lactic acid of the first electrode in the measuring section (5) is Y = 32.6X + 0.13, where X is the L-lactic acid concentration (mM) and Y is the amount of change in current value (nA).
(Correlation coefficient 1.000). The calibration curve of L-lactic acid of the second electrode in the measurement part (8) is Y = where L is the L-lactic acid concentration (mM) and Y is the amount of change in current value (nA).
It was 46.2X-0.31 (correlation coefficient 1.000).

【0057】第2の電極のピルビン酸の検量線はXをピ
ルビン酸濃度(mM)、Yを電流値の変化量(nA)と
すると Y=23.4X+0.03 (相関係数0.9
99)となり、これらの検量線より求めたL−乳酸、ピ
ルビン酸濃度は以上のように正しく得られた。
The calibration curve of pyruvic acid of the second electrode is Y = 23.4X + 0.03 (correlation coefficient 0.9 when X is pyruvic acid concentration (mM) and Y is change amount of current value (nA).
99), and the L-lactic acid and pyruvic acid concentrations obtained from these calibration curves were obtained correctly as described above.

【0058】あらかじめ溶液酵素法により乳酸およびピ
ルビン酸濃度を決定した日本酒もろみろ過液を希釈せず
に分析した。その結果を表2に示す。
Sake moromi filtrate, whose lactic acid and pyruvic acid concentrations were previously determined by the solution enzyme method, was analyzed without dilution. The results are shown in Table 2.

【0059】[0059]

【表2】 [Table 2]

【0060】表2に示すように溶液酵素法と良好な一致
が認められる。また希釈等の操作が不要であり分析の自
動化等を考慮した場合本発明の測定装置および測定方法
が有益であることが示された。
As shown in Table 2, good agreement with the solution enzyme method is observed. Further, it has been shown that the measuring apparatus and the measuring method of the present invention are useful in consideration of automation of analysis and the like, since operations such as dilution are unnecessary.

【0061】実施例3 L−乳酸、NADHの標準液を分析した。 (1)酵素固定化リアクターの製造方法 脱水素酵素および酸化酵素ともに、実施例1と同様の方
法を用いた。 (2)過酸化水素電極の製造方法 実施例1と同様の方法で製造した。 (3)測定装置 実施例1と同様の測定装置を用いた。 (4)測定方法 緩衝液にNADHの代わりに0.5mMのピルビン酸を
含む以外は実施例2に準じて分析した。 (5)測定結果 L−乳酸については実施例1とおなじ結果が得られた。
図6にNADHの検量線を示す。このようにNADHが
測定できることが示された。同時に表3に混合物を分析
した結果を示す。
Example 3 Standard solutions of L-lactic acid and NADH were analyzed. (1) Method for producing enzyme-immobilized reactor The same method as in Example 1 was used for both dehydrogenase and oxidase. (2) Method for manufacturing hydrogen peroxide electrode The same method as in Example 1 was used for manufacturing. (3) Measuring device The same measuring device as in Example 1 was used. (4) Measurement method Analysis was performed according to Example 2 except that the buffer solution contained 0.5 mM pyruvic acid instead of NADH. (5) Measurement results Regarding L-lactic acid, the same results as in Example 1 were obtained.
FIG. 6 shows a calibration curve of NADH. Thus, it was shown that NADH can be measured. At the same time, Table 3 shows the results of analyzing the mixture.

【0062】[0062]

【表3】 [Table 3]

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明により、脱水素酵素の基質酸化体
と基質還元体を同時に、あるいは補酵素還元体と基質還
元体を同時に簡単かつ高速に測定することが可能になっ
た。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, it becomes possible to measure the substrate oxidant and the substrate reductant of the dehydrogenase at the same time, or the coenzyme reductant and the substrate reductant at the same time easily and at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は実施例1において用いた本発明、固定化
酵素を用いた測定装置の1例、L−乳酸、ピルビン酸同
時測定装置である。
FIG. 1 shows the present invention used in Example 1, an example of a measuring device using an immobilized enzyme, and a simultaneous measuring device for L-lactic acid and pyruvic acid.

【図2】実施例1で得られた検量線を示す。FIG. 2 shows the calibration curve obtained in Example 1.

【図3】実施例1においてpHを変化させた場合の検量
線を示す。
FIG. 3 shows a calibration curve when pH was changed in Example 1.

【図4】実施例1において、温度を変化させた場合の検
量線を示す。
FIG. 4 shows a calibration curve when the temperature was changed in Example 1.

【図5】実施例1の測定結果の日間変動を示す。FIG. 5 shows the daily variation of the measurement result of Example 1.

【図6】実施例3におけるNADHの検量線を示す。FIG. 6 shows a calibration curve of NADH in Example 3.

【図7】酸化酵素と、脱水素酵素の反応を示す。FIG. 7 shows a reaction between an oxidase and a dehydrogenase.

【図8】本発明の測定装置の1態様を示す。FIG. 8 shows one embodiment of the measuring apparatus of the present invention.

【図9】本発明の測定装置の別の態様を示す。FIG. 9 shows another embodiment of the measuring apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 緩衝液槽 2 送液ポンプ 3 サンプラ 4 酸化酵素固定化体 5 第1の測定部 6 脱水素酵素固定化体 7 酸化酵素固定化体 8 第2の測定部 9 恒温槽 10 検出器 11 シングルボードコンピュータ 12 RS232Cケーブル 13 パーソナルコンピュータ 14 ポンプ制御信号 15 サンプラ制御信号 16 廃液 1 Buffer solution tank 2 Liquid feed pump 3 Sampler 4 Oxidase immobilization body 5 1st measurement part 6 Dehydrogenase immobilization body 7 Oxidation enzyme immobilization body 8 2nd measurement part 9 Constant temperature bath 10 Detector 11 Single board Computer 12 RS232C cable 13 Personal computer 14 Pump control signal 15 Sampler control signal 16 Waste liquid

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12Q 1/32 6807−4B G01N 27/27 7235−2J G01N 27/46 336 H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical display location C12Q 1/32 6807-4B G01N 27/27 7235-2J G01N 27/46 336 H

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 補酵素還元体Aredと基質酸化体Bo
xより補酵素酸化体Aoxと基質還元体Bredを生成
する反応を触媒する脱水素酵素と、基質還元体Bred
を酸化する酸化酵素を用いた測定装置であり、緩衝液を
連続して供給する機構と、該緩衝液中に試料を供給する
供給機構とを有し、該供給機構の下流に 酸化酵素固定化体と酸化酵素反応により増減する電極
活性物質を検知する第1の電極を含む機構、並びに 脱水素酵素固定化体、酸化酵素固定化体、及び酸化酵
素反応により増減する電極活性物質を検知する第2の電
極を含む機構、を有する測定装置。
1. A coenzyme reductant Ared and a substrate oxidant Bo
dehydrogenase which catalyzes the reaction of producing coenzyme oxidant Aox and substrate reductant Bred from x, and substrate reductant Bred
It is a measuring device using an oxidase that oxidizes, and has a mechanism for continuously supplying a buffer solution and a supply mechanism for supplying a sample into the buffer solution, and the oxidase-immobilized downstream of the supply mechanism. A mechanism that includes a first electrode that detects an electrode active substance that increases or decreases due to an oxidase reaction with the body, and a mechanism that detects a dehydrogenase-immobilized product, an oxidase-immobilized product, and an electrode active substance that increases or decreases due to an oxidase reaction A measuring device having a mechanism including two electrodes.
【請求項2】 の機構の下流に、の機構が直列に配
置され、前記の機構における脱水素酵素固定化体と酸
化酵素固定化体がこの順に上流側から直列に配置された
ことを特徴とする請求項1記載の測定装置。
2. The mechanism of is arranged in series downstream of the mechanism of, and the dehydrogenase-immobilized body and the oxidase-immobilized body in the mechanism are arranged in series in this order from the upstream side. The measuring device according to claim 1.
【請求項3】 脱水素酵素がL−乳酸脱水素酵素であ
り、酸化酵素がL−乳酸酸化酵素であることを特徴とす
る請求項1の測定装置。
3. The measuring device according to claim 1, wherein the dehydrogenase is L-lactate dehydrogenase and the oxidase is L-lactate oxidase.
【請求項4】 脱水素酵素固定化体が、担体表面にアミ
ノシラン化試薬でアミノ基を導入し、さらに多官能性ア
ルデヒドを用いてホルミル化を行った後、脱水素酵素を
接触させて固定化してなる脱水素酵素固定化体である請
求項1記載の測定装置。
4. A dehydrogenase-immobilized product is prepared by introducing an amino group on the surface of a carrier with an aminosilanization reagent, and further performing formylation using a polyfunctional aldehyde, and then contacting with a dehydrogenase to immobilize it. The measuring device according to claim 1, which is a fixed body of dehydrogenase.
【請求項5】 請求項1記載の測定装置を用い、緩衝液
に補酵素還元体Aredを含ませ、基質還元体Bred
と基質酸化体Boxを同時に測定することを特徴とする
固定化酵素を用いる測定方法。
5. The measuring apparatus according to claim 1, wherein the buffer solution contains a coenzyme reductant Ared, and a substrate reductant Bred.
And a substrate oxidant Box are simultaneously measured, which is a measuring method using an immobilized enzyme.
【請求項6】 請求項1記載の測定装置を用い、緩衝液
に基質酸化体Boxを含ませ、補酵素還元体Aredと
基質還元体Bredを同時に測定することを特徴とする
固定化酵素を用いる測定方法。
6. An immobilized enzyme comprising the measuring apparatus according to claim 1, wherein the buffer solution contains a substrate oxidant Box, and the coenzyme reductant Ared and the substrate reductant Bred are simultaneously measured. Measuring method.
【請求項7】 補酵素還元体AredがNADHであ
り、基質酸化体Boxがピルビン酸であり、基質還元体
BredがL−乳酸であることを特徴とする請求項5ま
たは請求項6記載の固定化酵素を用いる測定方法。
7. The immobilization according to claim 5 or 6, wherein the coenzyme reductant Ared is NADH, the substrate oxidant Box is pyruvic acid, and the substrate reductant Bred is L-lactic acid. Measuring method using activated enzyme.
【請求項8】 補酵素還元体Aredと基質酸化体Bo
xより補酵素酸化体Aoxと基質還元体Bredを生成
する反応を触媒する脱水素酵素と、基質還元体Bred
を酸化する酸化酵素を用いる基質酸化体Box(または
補酵素還元体Ared)及び基質還元体Bredを測定
する方法であって、(i)緩衝液とともに試料を酸化酵
素固定化体に導き、試料中の基質還元体Bredを基質
酸化体Boxに変換し、この反応により増減する電極活
性物質を検知することにより試料中の基質還元体Bre
dを検出する工程、(ii)補酵素還元体Ared(ま
たは基質酸化体Box)を含む緩衝液とともに試料を脱
水素酵素固定化体に導き、試料中の基質酸化体Boxを
還元して(または補酵素還元体Aredを酸化して)基
質還元体Bredを生成せしめ、更に酸化酵素固定化体
に導き、前記生成した基質還元体Bredと試料中に元
から存在した基質還元体Bredを基質酸化体Boxに
変換し、この反応により増減する電極活性物質を検知す
ることにより基質還元体Bredを検出する工程、(i
ii)工程(ii)により得られた値を、工程(i)に
より得られた元から存在した基質還元体Bredの値で
補正して基質酸化体Box(または補酵素還元体Are
d)を定量する工程、を含む試料中の基質酸化体Box
(または補酵素還元体Ared)及び基質還元体Bre
dを測定する方法。
8. A coenzyme reductant Ared and a substrate oxidant Bo
dehydrogenase which catalyzes the reaction of producing coenzyme oxidant Aox and substrate reductant Bred from x, and substrate reductant Bred
A method of measuring a substrate oxidant Box (or a coenzyme reductant Ared) and a substrate reductant Bred using an oxidase that oxidizes cesium, comprising: (i) introducing a sample together with a buffer solution into an oxidase-immobilized body, The substrate reductant Bred of the sample is converted into the substrate oxidant Box and the substrate reductant Bre in the sample is detected by detecting the electrode active substance that increases or decreases by this reaction.
a step of detecting d, (ii) introducing the sample to a dehydrogenase-immobilized body together with a buffer solution containing a coenzyme reductant Ared (or a substrate oxidant Box), and reducing the substrate oxidant Box in the sample (or A substrate reductant Bred is produced by oxidizing the coenzyme reductant Ared), and is further led to an oxidase-immobilized body, and the generated substrate reductant Bred and the substrate reductant Bred originally present in the sample are converted to the substrate oxidant. A step of detecting the substrate reductant Bred by converting into Box and detecting the electrode active substance that increases or decreases by this reaction, (i
ii) The value obtained by the step (ii) is corrected by the value of the original substrate reductant Bred obtained by the step (i) to correct the substrate oxidant Box (or the coenzyme reductant Are).
d) the step of quantifying,
(Or coenzyme reductant Ared) and substrate reductant Bre
A method of measuring d.
【請求項9】 (1)酸化酵素固定化体と、酸化酵素反
応により増減する電極活性物質を検出する第1電極を含
む第1測定部、及び(2)脱水素酵素固定化体、酸化酵
素固定化体、及び酸化酵素反応により増減する電極活性
物質を検出する第2電極を含む第2測定部を有する測定
装置を用い、前記(i)の工程を前記第1測定部で行
い、前記(ii)の工程を前記第2測定部で行う請求項
8記載の方法。
9. (1) A first measuring unit including an oxidase-immobilized body and a first electrode for detecting an electrode active substance that increases or decreases due to an oxidase reaction, and (2) a dehydrogenase-immobilized body, an oxidase. Using a measuring device having a second measuring part including an immobilized body and a second electrode that detects an electrode active substance that increases or decreases due to an oxidase reaction, the step (i) is performed in the first measuring part, and The method according to claim 8, wherein the step ii) is performed in the second measuring unit.
【請求項10】 脱水素酵素固定化体、酸化酵素固定化
体及び酸化酵素反応により増減する電極活性物質を検出
する電極を有する測定装置を用い、前記(i)の工程
が、補酵素還元体Ared(または基質酸化体Box)
を含まない緩衝液とともに試料を上記装置へ導き、酸化
酵素固定化体の作用により増減する電極活性物質を検知
することにより試料中の基質還元体Bredを検出する
ものであり、前記(ii)の工程が、補酵素還元体Ar
ed(または基質酸化体Box)を含む緩衝液とともに
試料を上記装置へ導き、脱水素酵素固定化体と酸化酵素
固定化体の作用により、増減する電極活性物質を検出す
ることにより基質還元体Bredを検知するものである
請求項8記載の方法。
10. A measuring device having a dehydrogenase-immobilized body, an oxidase-immobilized body, and an electrode for detecting an electrode active substance that increases or decreases due to an oxidase reaction, wherein the step (i) is a coenzyme reductant. Ared (or substrate oxidant Box)
The sample is introduced together with a buffer solution not containing the above into the above-mentioned device, and the substrate reductant Bred in the sample is detected by detecting the electrode active substance that increases or decreases due to the action of the oxidase-immobilized body. The process is coenzyme reductant Ar
The sample is introduced into the above apparatus together with a buffer solution containing ed (or substrate oxidant Box), and the substrate reductant Bred is detected by detecting an increasing or decreasing electrode active substance by the action of the dehydrogenase-immobilized body and the oxidase-immobilized body. 9. The method according to claim 8, which is for detecting
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JP2016086680A (en) * 2014-10-30 2016-05-23 王子ホールディングス株式会社 Enzyme immobilization body, analyzer equipped therewith, and measuring method of l-threonine

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