JPS6161050A - Dehydrogenase electrode - Google Patents

Dehydrogenase electrode

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JPS6161050A
JPS6161050A JP59183125A JP18312584A JPS6161050A JP S6161050 A JPS6161050 A JP S6161050A JP 59183125 A JP59183125 A JP 59183125A JP 18312584 A JP18312584 A JP 18312584A JP S6161050 A JPS6161050 A JP S6161050A
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千田 貢
Tokuji Ikeda
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    • 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

PURPOSE:To measure the concn. of a substrate without adding an electron receptor compd. to liquid to be measured by incorporating the electron receptor compd. into graphite paste, immobilizing dehydrogenase enzyme thereto and coating the same with a thin permeable film. CONSTITUTION:Graphite and liquid paraffin are mixed to make a paste and the electron receptor compd. is incorporated therein. Nicotinamide-adenine- dinucleotide or the like is used as the electron receptor compd. Such pasty electrode 2 is put into a glass tube. The dehydrogenase enzyme 3 or the like is immobilized to the electrode 2. The permeable film of the substrate of the dehydrogenase, for example, cellulose acetate film 4 is coated thereon to protect the same. A platinum electrode 5 is connected thereto. Various substrates are measured in the liquid to be measured by the resulted electrode. Since the electron receptor is incorporated into the paste electrode, the electrode exhibits the large current response to the substrate such as ethanol and glucose and the measurement of the substrate with good accuracy is made possible.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は、デヒドロゲナーゼ電極に関する。[Detailed description of the invention] (b) Industrial application fields This invention relates to dehydrogenase electrodes.

さらに詳しくは、電解質中に存在する乳酸、アルコール
、グリセロール、グルコース等のデヒドロゲナーゼ酵素
の基質となシうる物質の濃度をアンペロメトリックに測
定でき、ことに血清、血漿、尿等の生体試料中や酵素反
応器中の基質濃度測定に有用であシ、また酵素反応器あ
るいは燃料電池の電極としても有用なデヒドロゲナーゼ
電極に関する〇 (ロ) 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受容
体又は供与体の代わシとして挙動するものでいわゆる生
体触媒電極と呼称されておシ、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。
More specifically, it is possible to amperometrically measure the concentration of substances such as lactic acid, alcohol, glycerol, and glucose present in electrolytes that can serve as substrates for dehydrogenase enzymes, and in particular in biological samples such as serum, plasma, and urine. Related to dehydrogenase electrodes useful for measuring substrate concentration in enzyme reactors and also useful as electrodes for enzyme reactors or fuel cells.Prior artRecently, oxidoreductase immobilized electrodes have attracted attention. It has become. This electrode acts as a substitute for a chemical electron acceptor or donor for an enzyme reaction and is called a biocatalytic electrode. It has been proposed that it can be used in new applications such as reactors.

ことに、従来から、固定化したデヒドロゲナーゼ酵素を
利用し、これと電子受容性化合物としてのニコチンアミ
ドアデニンジヌクレオチド(NAD)とを組合せて酸化
還元系を設定し、これを電極反応に利用する提案がかさ
れている。そして、とのNADを被測定液中に測定毎に
添加することなく測定を行なうために、NADを酵素と
共に固定化する試みがなされており、その代表例として
、■NADをアガロースやデキストラン等の高分子化合
物に化学結合させたNAr)−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
に固定する方法、■ 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
黒鉛電極に固定する方法、■ 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する方法等
が知られている。
In particular, a proposal has been made to use an immobilized dehydrogenase enzyme, to set up a redox system by combining this with nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) as an electron-accepting compound, and to use this for electrode reactions. is being exposed. In order to perform measurements without adding NAD to the sample solution for each measurement, attempts have been made to immobilize NAD together with enzymes.As a typical example, (NAr chemically bonded to a polymer compound) - A method of trapping a polymer compound along with an enzyme on the inner surface of a suitable substrate-permeable membrane and fixing it to a platinum or graphite electrode. A method of simultaneously trapping enzymes within the membrane and immobilizing them on platinum or graphite electrodes. ■ Chemically treating a substrate-permeable membrane to make it difficult for NAD to permeate; A method of fixing it to a graphite electrode is known.

しかしながら、上記■や■の方法では、NADの高分子
化によって、NAD自体の酵素反応活性が大きく減少す
る問題があった。また■の方法では、NADの漏れ出し
を完全に防止することはできず時間と共に酵素反応活性
が低下するという問題点があった。
However, the above methods (1) and (2) have a problem in that the enzymatic reaction activity of NAD itself is greatly reduced due to the polymerization of NAD. Furthermore, the method (2) has the problem that leakage of NAD cannot be completely prevented and the enzyme reaction activity decreases over time.

(ハ)   目   的 この発明は、上記従来の問題点を解消すべくなされたも
のであ!0.NAD等の電子受容性化合物を被測定液中
に添加することなく長期間の酵素とNAD等の電子受容
性化合物による酵素反応活性を維持できるデヒドロゲナ
ーゼ電極を提供することを目的とするものである。
(c) Purpose This invention was made to solve the above-mentioned conventional problems! 0. The object of the present invention is to provide a dehydrogenase electrode that can maintain the enzyme reaction activity of an enzyme and an electron-accepting compound such as NAD for a long period of time without adding an electron-accepting compound such as NAD to a liquid to be measured.

に)構成 かくしてこの発明によれば、黒鉛ペースト中に電子受容
性化合物を含有させたペースト状電極と、該ペースト状
電極の表面に同定化されたデヒドロゲナーゼ酵素及びそ
の外面を核種するデヒドロゲナーゼ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デヒド
ロゲナーゼ酵素極が提供される。
B) Structure According to the present invention, there is provided a paste-like electrode in which an electron-accepting compound is contained in a graphite paste, a dehydrogenase enzyme identified on the surface of the paste-like electrode, and a substrate for the dehydrogenase enzyme whose nuclide is formed on the outer surface of the paste-like electrode. A dehydrogenase enzyme pole is provided, comprising a substrate sensing portion composed of a permeable thin film and a substrate sensing portion.

この発明のデヒドロゲナーゼを極は、通常、上記基質感
応部を被測定液に接触又は浸漬した状態でペースト状電
極を陽極とする電解系を設定して用いられる。すなわち
アンペロメトリックな電極ことにセンサーとして用いる
ことができる。この場合の陰極(対極)は特に限定され
ることはなく種々の電極例えは白金電極、銀/塩化銀電
極、水銀/塩化第1水銀電極等を用いることができる。
The dehydrogenase electrode of the present invention is usually used by setting up an electrolytic system in which the substrate-sensitive part is in contact with or immersed in a liquid to be measured and a paste electrode is used as an anode. That is, it can be used as an amperometric electrode, especially as a sensor. The cathode (counter electrode) in this case is not particularly limited, and various electrodes such as a platinum electrode, a silver/silver chloride electrode, a mercury/mercurous chloride electrode, etc. can be used.

なお、センサーとしての測定は、通常、定電圧電解によ
り行なわれる。
Note that measurement as a sensor is usually performed by constant voltage electrolysis.

この発明の遡極扛、通常、円筒状の絶縁体の一端部に基
質感応部を設定し適宜、引出し電極を設けた形態とされ
る。しかしながら用途に応じてこれ以外の形態(例えば
、フロー流路に直接組み込んだ形態)であってもよく、
少なくとも基質感応部が前記の如く構成されておればよ
い。なお、場合によっては対極をセンサー支持材に組み
込んだ形態とすることもできる。
The reversing polarizer of the present invention usually has a substrate sensing section set at one end of a cylindrical insulator, and an extraction electrode is provided as appropriate. However, depending on the application, other forms (for example, directly incorporated into the flow path) may be used.
It is sufficient that at least the substrate sensitive portion is configured as described above. Note that, depending on the case, the counter electrode may be incorporated into the sensor support material.

この発明の最も特徴とする点は、デヒドロゲナーゼ酵素
を固定化する電極として、NAD等の電子受容性化合物
を含有するペースト状電極を用い、それによシ固定化さ
れたデヒドロゲナーゼ層中の電子受容性化合物濃度を一
定に保ちつつ酵素反応と電極反応を関連づけた点にある
。酵素反応で消費されたこれらの電子受容性化合物は電
極反応で再生されるため、反応による正味の消費は生じ
ない。かくして被測定液中にこれらの電子受容性化合物
を加えることなく意図する基質の測定が可能となる。
The most characteristic feature of this invention is that a paste-like electrode containing an electron-accepting compound such as NAD is used as an electrode for immobilizing the dehydrogenase enzyme, and the electron-accepting compound in the dehydrogenase layer is thereby immobilized. The key point is that the enzyme reaction and electrode reaction are linked while keeping the concentration constant. These electron-accepting compounds consumed in the enzymatic reaction are regenerated in the electrode reaction, so that no net consumption occurs in the reaction. In this way, the intended substrate can be measured without adding these electron-accepting compounds to the liquid to be measured.

この発明に用いる黒鉛ペーストとしては、黒鉛(グラフ
ァイト)粉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。
The graphite paste used in this invention is a mixture of graphite powder and a nonpolar binder such as liquid paraffin or undecane.

このペースト中の黒鉛含量は通常、導電性や形状維持性
の点で60〜70重量%程度が適している。
The graphite content in this paste is usually about 60 to 70% by weight from the viewpoint of electrical conductivity and shape retention.

また、黒鉛粉末としては1μm〜50μm程度のものが
適している。
Moreover, as graphite powder, one having a diameter of about 1 μm to 50 μm is suitable.

上記黒鉛ペーストに含有させる電子受容性化合物として
は、前記NADやジクロロフェノールインドフェノール
(DCIP)が代表的であり、これ以外にもデヒドロゲ
ナーゼ酵素と基質の存在下で電子受容体として反応に関
与しかつ上記黒鉛ペースト中に安定に混和しうる化合物
が使用可能である。これらの適切な含有量は用いる酵素
によっても異なるが、例えばNADを用いた際には、1
〜10重量%が適している。含有量が黒鉛ペースト中1
重量%未満では、電流感度の点で好ましくなく10重量
%を越えると電極の形状維持性や経済性の点で好ましく
ない。最も好ましい含有量は3〜5重量%である。
Typical examples of the electron-accepting compound contained in the graphite paste include NAD and dichlorophenolindophenol (DCIP), which also participate in the reaction as an electron acceptor in the presence of a dehydrogenase enzyme and a substrate. Compounds that are stably miscible in the graphite paste can be used. The appropriate content of these varies depending on the enzyme used, but for example, when using NAD, 1
~10% by weight is suitable. Content is 1 in graphite paste
If it is less than 10% by weight, it is unfavorable in terms of current sensitivity, and if it exceeds 10% by weight, it is unfavorable in terms of electrode shape retention and economical efficiency. The most preferred content is 3-5% by weight.

上記ペースト状電極に固定化するデヒドロゲナーゼ電極
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。
Various dehydrogenase electrodes can be appropriately selected to be immobilized on the paste-like electrode, depending on the substrate to be detected or converted.

その酵素/基質の組合せとしては、アルコールデヒドロ
ゲナーゼ/エタノール、グルコースデヒドロゲナーゼ/
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/グリセロール等が代表的である。
The enzyme/substrate combinations include alcohol dehydrogenase/ethanol, glucose dehydrogenase/
Representative examples include glucose, glutamate dehydrogenase/glutamic acid, lactate dehydrogenase/lactic acid, and glycerol dehydrogenase/glycerol.

上記デヒドロゲナーゼ酵素のペースト状電極への固定化
は、通常溶液法すなわちデヒドロゲナーゼ酵素の溶液を
ペースト状電極表面に塗布、滴下等により保持させ、溶
媒を蒸発させることにより行なわれる。この際、ペース
ト状電極の表面はできるだけ平滑化させておくことが好
ましい。なお、用いるデヒドロゲナーゼの固定量は、例
えば、アルコールデヒドロゲナーゼの場合、10〜20
0μf/−程度が好ましい。
The dehydrogenase enzyme is usually immobilized on the pasty electrode by a solution method, that is, by applying a solution of the dehydrogenase enzyme onto the surface of the pasty electrode, dripping it, etc., and retaining the solution, and then evaporating the solvent. At this time, it is preferable to make the surface of the paste electrode as smooth as possible. The fixed amount of dehydrogenase used is, for example, 10 to 20 in the case of alcohol dehydrogenase.
Approximately 0 μf/- is preferable.

この発明における基質の透過性薄膜社、上記電極表面に
付着したデヒドロゲナーゼ酵素の保持固定に役立つもの
である。この透過性膜としては、セルロースアセテ−日
Lニトロセルロース膜、K−カラギナンゲル膜、ポリア
クリルアミドゲル膜等が使用可能であり、ことにコロジ
オン含有液を塗布し乾燥させることにより形成されるニ
トロセルロース膜を採用するのが好ましい。なお、膜厚
には制限はないが、一般に応答時間をより短かくするに
は膜厚のより薄いものが、また応答濃度をよシ広濃度範
囲に広けるには膜厚のより厚いものが適しており、膜材
質の種類にもよるが通常約20〜500μmが適してい
る。
The permeable thin film of the substrate in this invention is useful for retaining and immobilizing the dehydrogenase enzyme attached to the electrode surface. As this permeable membrane, cellulose acetate-Nitrocellulose membrane, K-carrageenan gel membrane, polyacrylamide gel membrane, etc. can be used, and in particular, nitrocellulose formed by applying a collodion-containing liquid and drying it. Preferably, a membrane is employed. There is no limit to the film thickness, but in general, a thinner film is recommended to shorten the response time, and a thicker film is required to widen the response concentration over a wider concentration range. Depending on the type of membrane material, usually about 20 to 500 μm is suitable.

(ホ)実施例 以下、この発明を実施例により詳説する。(e) Examples Hereinafter, this invention will be explained in detail with reference to Examples.

実施例1(アルコールデヒドロゲナーゼ電極)(4)電
極の作製 試薬 0アルコールデヒドロゲナーゼ(ADH)・・・・・・
・・・・・・・・・シグマ社IJEC,] 、1.1.
10ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD)
・・・・・・・・・・・・・・・シグマ社製Oコロジオ
ン液(5チ)・・・・・・・・・・・・・・・和光紬薬
社製O流動パラフィン・・・・・・・・・・・・・・・
メルク社製Oグラファイト粉末・・・・・・・・・・・
・・・・AACP  日本黒鉛社製(10μtn) 所定量のNADを3mの流動パラフィンと混合し、次い
で5Fのグラファイト粉末を加えた。このようにして得
られ九NAD−黒鉛ペーストを、内径3.4mのガラス
管の一端に充填した。この露出表面をワックスベーパー
を用いて平滑化させて9.0X10−”−の表面積を有
するペースト状電極を設定した。
Example 1 (Alcohol dehydrogenase electrode) (4) Electrode production reagent 0 Alcohol dehydrogenase (ADH)...
...... Sigma IJEC, ], 1.1.
10 Nicotinamide Adenine Dinucleotide (NAD)
・・・・・・・・・・・・O collodion liquid manufactured by Sigma Co., Ltd. (5 units) ・・・・・・・・・・・・・・・O liquid paraffin manufactured by Wako Tsumugi Co., Ltd.・・・・・・・・・・・・・・・
Merck O graphite powder・・・・・・・・・・・・
...AACP manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd. (10 μtn) A predetermined amount of NAD was mixed with 3 m of liquid paraffin, and then 5F graphite powder was added. The nine NAD-graphite paste thus obtained was filled into one end of a glass tube with an internal diameter of 3.4 m. This exposed surface was smoothed using wax vapor to set up a paste-like electrode having a surface area of 9.0 x 10''-.

次いで、所定濃度のADH水溶液を上記ペースト状電極
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、20μtのコロジオン−エタノール(容量比
1:4)混液を流延・乾燥することによシ、電極表面に
ニトロセルロースの薄膜を形成させた。
Next, an ADH aqueous solution of a predetermined concentration was dropped onto the surface of the paste-like electrode using a syringe, and the solvent was evaporated. Thereafter, a thin film of nitrocellulose was formed on the electrode surface by casting and drying a 20 μt collodion-ethanol (volume ratio 1:4) mixture.

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9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)、第1図に示すごときこの発明のアルコールデ
ヒドロゲナーゼ電極(ADH−固定化NAD−黒鉛ペー
スト電極)(1)を得た。なお、図中、(2)はNAD
−黒鉛ペースト電極、(3)は固定化されたADH,(
41はニトロセルロース薄膜、(5)ti白金線、(6
)はガラス管、(7)はナイロンネット、(8)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0 なお、この電極をセンサーとして使用に供するまで蒸留
水で数回洗浄し、pH8,3のトリス−塩酸バッファー
中に一晩浸漬保存した。
By attaching 9 lead-out electrodes made of platinum wire to the thus obtained electrode, and further attaching a nylon net and a Teflon tube for supporting the nitrocellulose membrane, the present invention as shown in FIG. Alcohol dehydrogenase electrode (ADH-immobilized NAD-graphite paste electrode) (1) was obtained. In addition, in the figure, (2) is NAD
- graphite paste electrode, (3) immobilized ADH, (
41 is a nitrocellulose thin film, (5) Ti platinum wire, (6
) indicates a glass tube, (7) indicates a nylon net, and (8) indicates a heat-shrinkable Teflon tube.0 Before using this electrode as a sensor, wash it several times with distilled water, and adjust the pH to 8. The sample was immersed and stored overnight in Tris-HCl buffer (3).

■) サイクリックポルタンメトリー 上記アルコールデヒドロゲナーゼ電極についての三極法
によるポルタンメトリーを行なったO測定条件は以下の
通りである。
(2) Cyclic Portammetry The O measurement conditions for performing portammetry using the triode method on the alcohol dehydrogenase electrode described above are as follows.

装置 Oボテショスタット(扶余社製) 0信号発生器(HB−104:北斗電工社製)O対 極
 (白金板) O参照電極(飽和カロメル電極) O記録計(x−yレコーダー;横筒電機社製)電解質 O脱酸素したpH8,3のトリス−塩酸ノ(ツファ−O
温度・・・・・・・・・23±1℃ O攪拌速度 ・・・・・・・・・500 rpm結果 20.1oADHを、3重量%のNADを含有する黒鉛
ペースト電極に固定化したこの発明の電極を、上記トリ
スー塩酸バッファーに浸漬し、50mV/sの電位走査
速度でサイクリックボルタンモグラムを記録した。結果
を第1図に実線で示す。
Equipment O Botechostat (manufactured by Fuyo Co., Ltd.) O signal generator (HB-104: manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.) O counter electrode (platinum plate) O reference electrode (saturated calomel electrode) O recorder (x-y recorder; horizontal tube Electrolyte O (manufactured by Denki Co., Ltd.) Deoxygenated Tris-HCl (pH 8.3)
Temperature: 23±1°C Stirring speed: 500 rpmResult: 20.1oADH was immobilized on a graphite paste electrode containing 3% by weight of NAD. The electrode of the invention was immersed in the above Tris-HCl buffer, and a cyclic voltammogram was recorded at a potential scanning rate of 50 mV/s. The results are shown in FIG. 1 as a solid line.

この結果は、NADを含有していない同様な電極につい
て同様に記録したポルタングラムと同じであった。
This result was the same as a portangram similarly recorded for a similar electrode without NAD.

一方、NADの還元型であるNADHを含有させた電極
では第1図の破線に示すように十〇、6vにピークをも
つアノード波が生じることが判った。
On the other hand, it was found that an electrode containing NADH, which is a reduced form of NAD, produced an anodic wave having a peak at 100.6V, as shown by the broken line in FIG.

このようにNADの還元型であるNADHのみがカーボ
ンペースト電極で電気化学的応答を示すことが判明した
。すなわち、NADHは次式:%式% に従って非可逆的にペースト状電極で電気化学的酸化を
受け、結局、本電極でNADを再生できることか判明し
た。
In this way, it has been found that only NADH, which is the reduced form of NAD, exhibits an electrochemical response at the carbon paste electrode. That is, it was found that NADH irreversibly undergoes electrochemical oxidation at the paste electrode according to the following formula: % formula, and that NAD can be regenerated using this electrode.

(c)  エタノールの電気化学触媒酸化上記バッファ
ー中にエタノールを添加したところ、+0.6Vより正
の電位でアノード電流が増加することが認められた。被
測定液中のエタノール濃度を増加させるに従い、定常電
流工8が増加することが判明した。この電流I8は黒鉛
ペースト中のNAD量及び電極表面のA D H量にも
依存して増加することが判明した。
(c) Electrochemical catalytic oxidation of ethanol When ethanol was added to the above buffer, it was observed that the anodic current increased at a potential more positive than +0.6V. It was found that as the ethanol concentration in the liquid to be measured increases, the steady-state electric current 8 increases. It has been found that this current I8 increases depending on the amount of NAD in the graphite paste and the amount of ADH on the electrode surface.

これらの結果は、固定化されたADHは活性を維持して
おり、そのため固定化ADHとペースト電極の境界面に
ドラッグされたNADがADHの酵素反応における電子
受容体としてNADHに還元されること、及びこの還元
され九NADHが電気化学的に再生され、この結果とし
て定常電流が生じること、を示している。
These results indicate that immobilized ADH maintains its activity, and therefore NAD dragged to the interface between immobilized ADH and the paste electrode is reduced to NADH as an electron acceptor in the enzymatic reaction of ADH. and that this reduced NADH is electrochemically regenerated, resulting in a steady current.

2QttfのADHを、NAD (313ii’% )
 −M鉛ペーストに固定化した電極について十〇、 S
 V (対飽和カロメル電極)印加時におけるIsのエ
タノール濃度依存性は第3図に示される。この図は、1
1一 本電極を用いて被測定液中のエタノール濃度を測定する
場合の検量線として用いることができる。
2Qttf ADH, NAD (313ii'%)
−M For electrodes immobilized on lead paste 10, S
The dependence of Is on ethanol concentration when applying V (vs. saturated calomel electrode) is shown in FIG. This figure is 1
It can be used as a calibration curve when measuring the ethanol concentration in a liquid to be measured using one electrode.

なお、10mM以下のエタノール濃度では、本電極社直
線的応答を示す0電流の応答り迅速であり、20秒以内
に定常電流値に達する0 実施例2(グルコースデヒドロゲナーゼ電極)実施例1
におけるADHの代わりにグルコースデヒドロゲナーゼ
(GDH;シュードモナス・フルオレセンスから単離し
た粗抽出標品)を用い、NADの化ワクにジクロロフェ
ノールインドフェノール(DCIP:牛丼化学薬品社製
)を用いる以外、実施例1.(A)と同様にして第1図
と同様なグルコースデヒドロゲナーゼ電極を作製した0
この電極を使用に供するまで蒸留水で数回洗浄し、p)
I5.0の酢酸バッファー中に一晩浸漬保存した0この
電極について実施例1(B)と同様な三極法によるポル
タンメトリーを行なった。すなわち100μVのGDH
を3重量−のDCIPを含有する黒鉛ペースト電極に固
定化したこの発明の電極をpH5,0の酢酸塩バッファ
ーに浸漬し、50 mV/sの電位走査速度でサイクリ
ックボルタンモグラムを記録した。その結果は、第4図
に示すごとくであり、カソード波については一〇、2V
、アノード波については+〇、3vにそれぞれピークが
認められた0 上記バッファー中に、グルコースを添加すると、+ 0
.4 Vよシ正の電位でアノード電流の増加が認められ
た。被測定液中のグルコース濃度の増加に従い、定常電
流Isが増加することが判明した。
In addition, at an ethanol concentration of 10 mM or less, the current response of this electrode, which shows a linear response, is rapid and reaches a steady current value within 20 seconds.Example 2 (Glucose dehydrogenase electrode) Example 1
Glucose dehydrogenase (GDH; a crude extract isolated from Pseudomonas fluorescens) was used instead of ADH, and dichlorophenolindophenol (DCIP: manufactured by Gyudon Chemical Co., Ltd.) was used as a substitute for NAD. Example 1. A glucose dehydrogenase electrode similar to that shown in Figure 1 was prepared in the same manner as in (A).
The electrode is washed several times with distilled water until ready for use, p)
This electrode was immersed and stored overnight in an I5.0 acetate buffer, and portammetry was performed using the same three-electrode method as in Example 1(B). i.e. 100μV GDH
The electrode of the present invention, which was immobilized on a graphite paste electrode containing 3 wt. of DCIP, was immersed in an acetate buffer at pH 5.0, and the cyclic voltammogram was recorded at a potential scanning rate of 50 mV/s. The results are as shown in Figure 4, and the cathode wave was 10.2V.
, for the anodic wave, peaks were observed at +0 and 3v.0 When glucose was added to the above buffer, +0
.. An increase in anode current was observed at a positive potential of 4 V. It was found that the steady-state current Is increases as the glucose concentration in the liquid to be measured increases.

また、この電流Isは黒鉛ペースト中のDCIP量及び
電極表面のGDH量にも依存して増加することも判明し
た。
It was also found that this current Is increases depending on the amount of DCIP in the graphite paste and the amount of GDH on the electrode surface.

この電極における被測定液中のグルコース濃度に対する
応答特性を第5図に示した。このように10mMのグル
コースを被測定液に加えた時点(図中、矢印)から、+
O,SVでのアノード電流の増加が生じ、約1分で定常
電流に達することが判明した。
The response characteristics of this electrode to the glucose concentration in the liquid to be measured are shown in FIG. From the time when 10mM glucose was added to the test solution (arrow in the figure), +
It was found that an increase in the anodic current at O,SV occurred and reached a steady state current in about 1 minute.

実施例3 対極をガラス管(1)内に組み込んだ構成の電極を実施
例1.(A)に準じて作製した。この構成を第6図に示
した。なお、図中OO1は対極(陰極)である銀/塩化
釧電極を示すものであり、内部支持体(6′)に巻回固
定してなり、(9)は塩化カリウムを含むトリス塩酸バ
ッファーからなる電極内部液を示すものであり、他れ前
述した番号に対応するものである0 (へ)効果 この発明のデヒドロゲナーゼ電極は、被測定溶液中に他
のいかなる電子伝達媒体を加えることなくエタノール、
グルコース等の基質に対する大きな電流応答を示すもの
である。従って、各種基質のセンサーとして好適に用い
ることができる。しかも、従来のNADを固定化したデ
ヒドロゲナーゼ電極に比して、NAIIの電子受容性化
合物を多葉に含有しかつ、これらを酵素固定化層に常時
供給しうる黒鉛ペースト電極を用いているため、長期間
(通常、−週間以上)に亘ってデヒドロゲナーゼ酵素の
高い酵素反応活性をほぼ一定に維持することができる。
Example 3 An electrode having a configuration in which the counter electrode was incorporated into the glass tube (1) was prepared in Example 1. It was produced according to (A). This configuration is shown in FIG. In the figure, OO1 indicates a counter electrode (cathode), which is a silver/chloride chloride electrode, which is wound and fixed on an internal support (6'), and (9) is a counter electrode (cathode) made from a Tris-HCl buffer containing potassium chloride. The dehydrogenase electrode of the present invention can be used without adding any other electron transfer medium to the solution to be measured.
It shows a large current response to substrates such as glucose. Therefore, it can be suitably used as a sensor for various substrates. Moreover, compared to conventional dehydrogenase electrodes in which NAD is immobilized, a graphite paste electrode is used that contains many electron-accepting compounds of NAII and can constantly supply these to the enzyme immobilization layer. The high enzymatic reaction activity of the dehydrogenase enzyme can be maintained almost constant over a long period of time (usually - weeks or more).

さらに、この発明の電極においては、酵素反応により還
元される電子受容性化合物は、電極反応により再生(再
酸化)されるため反応による該化合物の消費は生じ々い
という利点をも有している。
Furthermore, the electrode of the present invention has the advantage that the electron-accepting compound reduced by the enzymatic reaction is regenerated (reoxidized) by the electrode reaction, so that the compound is hardly consumed by the reaction. .

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

第1図はこの発明の一実施例のアルコールデヒドロゲナ
ーゼ電極を示す構成説明図である。第2図は、第1図の
電極のサイクリックボルタンモグラムを示すグラフで、
実線はNADをペースト中に含有した電極を示し、破線
はNADHを含有した電極を示す。第3図は、第1図の
アルコールデヒドロゲナーゼ電極の0.8 V印加にお
ける定常電流■8と被測定液中のエタノール濃度との関
係を示すグラフである。第4図は、この発明の他の実施
例のグルコースデヒドロゲナーゼ電極のサイクリックボ
ルタンモグラムを示すグラフであり、第5図捻回じくグ
ルコース濃度とアノード電流との応答特性を例示するグ
ラフである。第6図は、この発明の更に他の実施例を示
す構成説明図である。 +1)・・・・・・・−・アルコールデヒドロゲナーゼ
電極、(2)・・・・・・・・・NAD−黒鉛ペースト
電極、(3)・・・・・・・・・ADH,(4)・・・
・・・・・・ニトロセルロース薄ll、+51・・・・
・・・・・白金線、(6)・・・・・・・・・ガラス管
。 、 −パ 第4図 第6図
FIG. 1 is a structural diagram showing an alcohol dehydrogenase electrode according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a graph showing the cyclic voltammogram of the electrode in FIG.
The solid line indicates an electrode containing NAD in the paste, and the broken line indicates an electrode containing NADH. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the steady current (18) of the alcohol dehydrogenase electrode in FIG. 1 when 0.8 V is applied and the ethanol concentration in the liquid to be measured. FIG. 4 is a graph showing a cyclic voltammogram of a glucose dehydrogenase electrode according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a graph illustrating the response characteristics between twisting glucose concentration and anode current. . FIG. 6 is a configuration explanatory diagram showing still another embodiment of the present invention. +1)・・・・・・・・・・Alcohol dehydrogenase electrode, (2)・・・・・・・・・NAD-graphite paste electrode, (3)・・・・・・・・・ADH, (4) ...
...Nitrocellulose thin ll, +51...
...Platinum wire, (6) ...Glass tube. , -P Figure 4 Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)黒鉛ペースト中に電子受容性化合物を含有させた
ペースト状電極と、該ペースト状電極の表面に固定化さ
れたデヒドロゲナーゼ酵素及びその外面を被覆するデヒ
ドロゲナーゼ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デヒドロゲナーゼ電極。
(1) A paste-like electrode containing an electron-accepting compound in graphite paste, a dehydrogenase enzyme immobilized on the surface of the paste-like electrode, and a permeable thin film of a substrate for the dehydrogenase enzyme covering its outer surface. A dehydrogenase electrode comprising a substrate-sensitive portion configured as follows.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0694670A (en) * 1992-09-09 1994-04-08 Agency Of Ind Science & Technol Carbon sensor electrode and production thereof

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JPS55124060A (en) * 1979-03-16 1980-09-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Enzyme electrode
JPS5912135A (en) * 1982-07-12 1984-01-21 Toyota Motor Corp Method for controlling injection quantity of fuel for diesel engine

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