JPS61144560A - 酵素機能電極 - Google Patents

酵素機能電極

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JPS61144560A
JPS61144560A JP59266941A JP26694184A JPS61144560A JP S61144560 A JPS61144560 A JP S61144560A JP 59266941 A JP59266941 A JP 59266941A JP 26694184 A JP26694184 A JP 26694184A JP S61144560 A JPS61144560 A JP S61144560A
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千田 貢
Tokuji Ikeda
篤治 池田
Isao Katadokoro
功 片所
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/001Enzyme electrodes
    • C12Q1/004Enzyme electrodes mediator-assisted

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ((イ)産業上の利用分骨 この発明は、酵素機能電極、すなわち、i解質中に存在
するグルコース、ガフクトース等のオキシダーゼ酵素の
基質となりうる物質や乳酸・アpコーμ、グリセロー〜
等のデヒドロゲナーゼ酵素の基質となりうる物質の濃度
をアンペロメトリックに測定する電極に関する。
(t’l従来技術 最近、酸化還元酵素固定化電極が注目されるようになっ
てきた。この電極は酵素反応に対する化学的な電子運轡
体の代わりとして挙動するもので酵素電極、フローシス
テムの検出器、生物化学的燃料電池、酵素反応器等の新
しい用途に使用できることが提案されている。
そして、この電極のうち、オキシタ”−プ′酵素の基質
となりうる物質の濃度を測定する電極としては、酸素電
極や白金電極等の感応面に酵素固定化膜を積層し、酵素
反応で生じる物質例えば過酸化水素の発生量を測定して
間接的に酵素反応に寄与する基質を定量する方式のもの
がある。
更に、デヒドロゲナーゼ酵素ρ基質となりうる物質の濃
度を測定する電極としては、NADにコチンアミドアデ
ニンジヌクレオチド)を酵素と共に固定化したもの、具
体的には■N入りをアガロースやデキストラン等の高分
子化合物に化学結合させ九NAD−高分子化合物を酵素
と共に適当な基質透過性膜内面にトラップし白金や黒鉛
電極に固定したもの、■基質透過性膜にNADを直接化
学結合させ、この膜内に同時に酵素をトラップして白金
や黒鉛電極に固定したもの、■基質透過性膜に化学処理
を施してNADの透過が生じ難い膜とし、この膜の内面
に酵素をトラップして白金や黒鉛電極に固定したものが
ある。
ま九、上記の電極以外のものとして本件出願人は昭和5
9年8月31日に、黒鉛ペースト中に電子受容性化合物
を含有させたべ一ヌト状電極と、該ペースト状電極の表
面に固定化されたオキシダーゼ酵素又はデヒドロゲナー
モびその外面を被覆するオキシダーゼ酵素又はデヒドロ
ゲナーゼ酵素の基質の透過性薄膜とがら構成された基質
感応部を備えてなるオキシダーゼ電極又はデヒドロゲナ
ーゼ電極を出願している。
(/今発明が解決しようとする問題点 上述した電極のうち、酸素電極や白金電極等を用いるも
のは被測定液中の酸素分圧の変動に影響されるという問
題点を有しており、また。
NADを酵素と共に固定化したものは、NADの漏れ出
し等の問題点を有していた〇 更に9本性出願人の先願に係る発明では、酵素を固定化
する電極は黒鉛ペースト電極に限られていた。
一問題点を解決するための手段 この発明は、被測定液中の酸素分圧の変動に影響されず
、また、電極材料も黒鉛ペーストに有させたペースト状
電極と該ペースト電極の表面に固定化され九酵素及びそ
の外面を被覆する固定化された酵素の基質の透過性薄膜
とから構−°°粉 □□□−−) どの金i宙末と流動パラフィン、ウンデカン等の非極性
結合剤との混合物が用いられる金貨−ヌトに含有させる
電子としては、p−ベンゾキノン、NAD、フェリシア
ン化カリウム、ジプロモイドサリシリツクアシツド、ジ
クロロフェニールインドフェノ−A/(DCIP)。
7エナジンメFすμフエー)(PN2)等が挙げられる
上記ペースト状電極に固定化する酵素としては、検知や
変換を意図する基質に応じて種々のものを適宜選択する
ことができる。その酵素/基質の組合せとしては、グル
コースオキシダーゼ/グルコース、ガラクトースオキシ
ダーゼ/ガラクトース、アルコールオキシダーゼ/エタ
ノール、コレステロールオキシダーゼ/コレステロ−/
L/、アミノ酸オキシダーゼ/アミノ酸。
尿酸オキシダーゼ/尿酸、アルコールデヒドロナーゼ/
グルコース、グルタメートデヒドロゲナーゼ/グルタミ
ン酸、乳酸デヒドロゲナーゼ/乳酸、グリセロールデヒ
ドロゲナーゼ/グリセロール等が挙げられる。
また、透過性薄膜としては、セルロースアセテート膜、
ニトロセルロース膜、に−カラギナング〜膜、ポリアク
リルアミトゲμ膜等が使用可能である。
と透過性薄膜との境界領域にペーストから電子運搬体が
移向し、その移向した電子運搬体の電気化学的な還元及
び再酸化反応に基づいている。
(へ)実施例 以下に、この発明の実施例について説明する。
(AJ電極の作製 次に述べるのは、グルコース測定用の電極を作製する場
合の一実施例である。
試薬 ・・・Type I 、シグマ社製(アヌベリギ〃ヌ。
ニガー由来のECI、 1.3.4) Op−ベンゾキノン(BQ)・・・・・・・和光純薬社
製(使用前に昇華して精製) Oコロジオン液(5%)・・・・・・・和光純薬社製0
流動パラフィン・・・・・・・メルク社製O金粉・・・
・・・・中塚金属箔粉工業社製まず、0.1g金粉に0
.1 m g流動バックイアを加え、めのう乳鉢上で混
合し、さらにp−ベンゾキノン40mgを加えよく混合
した。
このようにして優られたp−ベンゾキノン−金ペースト
を、内径3.4期のガラス管の一端に充填し1表面をワ
ックスベーパー上で平滑にした。
次いで、所定濃度のGOD水溶液を上記べ一ヌト状電極
の表面上にシリンジで滴下保持させ、溶媒を蒸発させた
。その後、20μCのコロジオン−エタノ−/I/l¥
lt比1 : 4 )fi液を流延・乾燥することによ
り、電極表面にニトロセルロースの薄膜を形成させた。
このようにして得られた電極に、白金線からなる引き出
し電極を取り付け、さらにニトロセルロース膜の支持用
のナイロンネット及びテフロンチューブを取り付けるこ
とにより。
第1図に示すごときこの発明のグルコース測定用の電極
(GOD−固定化ベンゾキノンー金ベーヌト電極)(1
)を得た。なお1図中、(2)はp−ベンゾキノン−金
ペースト電[、(3)は固定化され九〇 OD 、 (
4)はニトロ七ルロース薄膜、(5)は白金線、(6)
はガラス管、(7)はナイロンネット、[F])は熱収
縮性のテフロンチューブをそれぞれ示すものである。
なお、この電極(1)を使用に供するまで蒸溜水で数回
洗浄し、pH5,0の酢酸塩パフファー中に一晩浸漬保
存した。
(B)サイクリックポルタンメトリー 上記グルコース測定用の電極についての三極法によるポ
ルタンメトリーを行った。
測定条件は以下の通りである。
装  置 0ポテンシヨンスタツト(扶桑社製’)0信号発生器(
HB−104:北斗電工社製)0対 極(白金板) 0参照電極(飽和カロメ/L/電極) 0記録計(x−yレコーダー:横河電機社製)電解質 O脱酸素したPH5,0の0.1M酢酸塩バッファー0
温度・・・・・・・25±1℃ 0攪拌速度・・・・・・・500r−p−m結  果 この発明の電極を、上記酢酸塩パフファーに浸漬し+ 
50mV/sの電位走査速度でサイクリックボルタンモ
グヲムを記録した。第2図の実線に示すようにカソード
波及び7ノード波についてそれぞれ−0,07V及び+
0.40 y (vs 8(、B)にピークが認められ
た。サイクリックな電位走査を更に連続して数時間性な
ったが電流の減少は見られなかったつp−ペンゾキノン
を含有していない同様な電極について同様な評価を行な
ったが第2図の破線のごとくポルタンメトリックなピー
クは生じなかっ九〇 このように、ポルタンメトリックなピークは、金ペース
ト電極トニトロセルロース薄膜との境界領域にペースト
から桜肉したp−ベンゾキノンの電気化学的な還元及び
再酸化反応に基づいておりp−ペンゾキ°ノンが電子運
轡体として作用していることが判明したり(Qグルコー
スの電気触媒的酸化 p−ベンゾキノンの酸化還元電位より電位’k 十分正
(B=+0.5Vvs 、 Ag/AgCj2)に設定
し上記バッファー中にグルコースを順次濃度を増加させ
て(0→200mM)1#加し、ペースからの電流の増
加を測定した。この結果を第3図に示す。
この結果より、この発明の電極がグルコース濃度の微少
な変化にも対応でき、グルコース測定用の電極として有
用なことが判明した。
なお1以上の説明では、金ベース)を極についてだけ述
べ九が、この発明は、金ベースト電極に限定されず、あ
らゆる金属ペースト電極(例えば白金ペースト電極)、
半導体(例えばチタニウムオキサイド、酸化スズ)ペー
ス)[極、高分子電気伝導体(例えばポリピロール、ポ
リアセチレン)ペースト電極テも同様な結果が得られる
また、電子運搬体や固定化させる酵素も上述のものに限
定されないのは勿論である。
なお、ペースト電極に物理的強度を与えるため硬化剤(
例えばエポキシ樹脂、■セメダインC)やゲル化剤(例
えば■レオバーlv>を加えてもよい (ト)効 果 この発明の酵素機能電極は、被測定溶液中に他のいかな
る電子運搬体を加えることなくグルコーヌ、エタノール
等の基質に対する大きな電流応答を示すという効果を有
するとともに、電極材料も黒鉛ペースト電極に限定され
ないという効果も有する。そして、金、白金、チタニウ
ムオキサイド、ポリピロールなど各種の電極材料を使用
できるので、1jL子運搬体も広く選べるようになる。
また、黒鉛にくらべ金属では抵抗が小さくなるので取扱
いが容易である。更に電極の外表面を透過性薄膜でおお
っているので外部からの妨害も除失できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例のグルコース測定用の電
極、第2図は、第1図の電極を用いてバッファー中でサ
イクリックポルタンメトリーを行った図、第3図は第1
図の電極を用いてグルコース応答を測定して作成した検
量線である〜(2)・・・金ペースト電極    (3
)・・・GOD(4)・・・ニトロ七ルロース薄M  
(5)・・・白金線(6)・・・ガラス管 代理人 5P埋士 式 々 屑 が聞;尤第2旧 第J図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、金属、半導体、高分子電気伝導体のペースト中に電
    子運搬体を含有させたペースト状電極と、該ペースト状
    電極の表面に固定化された酵素及びその外面を被覆する
    固定化された酵素の基質の透過性薄膜とから構成された
    基質感応部を備えてなる酵素機能電極。 2、金属が金、白金である特許請求の範囲第1項記載の
    酵素機能電極。 3、半導体がチタニウムオキサイド、酸化スズである特
    許請求の範囲第1項記載の酵素機能電極。 4、高分子電気伝導体がポリピロール、ポリアセチレン
    である特許請求の範囲第1項記載の酵素機能電極。
JP59266941A 1984-08-31 1984-12-17 酵素機能電極 Expired - Lifetime JPH0612353B2 (ja)

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EP85111018A EP0177743B1 (en) 1984-08-31 1985-09-02 Enzyme electrodes
DE8585111018T DE3584605D1 (de) 1984-08-31 1985-09-02 Enzymelektroden.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6367560A (ja) * 1986-09-09 1988-03-26 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 酵素電極

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS584982A (ja) * 1981-06-30 1983-01-12 Fujitsu Ltd 光検知素子の実装方法
JPS5816697A (ja) * 1981-07-13 1983-01-31 ヘキスト・アクチエンゲゼルシヤフト 微生物選別のための自動化方法
JPS5816696A (ja) * 1981-07-22 1983-01-31 Agency Of Ind Science & Technol 酵素活性の測定方法

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