PL223421B1 - Elektroda enzymatyczna do wykrywania związków fenolowych w produktach spożywczych w szczególności w herbacie - Google Patents
Elektroda enzymatyczna do wykrywania związków fenolowych w produktach spożywczych w szczególności w herbacieInfo
- Publication number
- PL223421B1 PL223421B1 PL406370A PL40637013A PL223421B1 PL 223421 B1 PL223421 B1 PL 223421B1 PL 406370 A PL406370 A PL 406370A PL 40637013 A PL40637013 A PL 40637013A PL 223421 B1 PL223421 B1 PL 223421B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- electrode
- detection
- phenolic compounds
- tea
- modified
- Prior art date
Links
- 235000013305 food Nutrition 0.000 title claims description 11
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 title claims description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 6
- 241001122767 Theaceae Species 0.000 title claims description 5
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 title description 4
- LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide Chemical group CCN=C=NCCCN(C)C LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 12
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 12
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 108010029541 Laccase Proteins 0.000 claims description 9
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 9
- PDQRQJVPEFGVRK-UHFFFAOYSA-N 2,1,3-benzothiadiazole Chemical compound C1=CC=CC2=NSN=C21 PDQRQJVPEFGVRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- NQTADLQHYWFPDB-UHFFFAOYSA-N N-Hydroxysuccinimide Chemical compound ON1C(=O)CCC1=O NQTADLQHYWFPDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N catechol Chemical compound OC1=CC=CC=C1O YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N Hydroquinone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1 QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011942 biocatalyst Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 239000007981 phosphate-citrate buffer Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 108010031396 Catechol oxidase Proteins 0.000 description 1
- 102000030523 Catechol oxidase Human genes 0.000 description 1
- 108010093096 Immobilized Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 108010058683 Immobilized Proteins Proteins 0.000 description 1
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 description 1
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 description 1
- LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-M Pyruvate Chemical compound CC(=O)C([O-])=O LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002502 liposome Substances 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 235000014102 seafood Nutrition 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest elektroda enzymatyczna przeznaczona do wykrywania związków fenolowych w produktach spożywczych w szczególności w herbacie.
Elektroda enzymatyczna stanowi bioczuły element sensorów biologicznych. Biosensory są p owszechnie stosowane w różnych technologiach przemysłowych, spożywczych, w monitorowaniu środowiska naturalnego oraz w diagnostyce medycznej. Urządzenie o takim przeznaczeniu składa się z detektorowej części biologicznej oraz części elektronicznej - transduktora przetwarzającego sygnał odebrany przez element biologiczny (enzym).
Znane są elektrody enzymatyczne modyfikowane za pomocą warstw otrzymanych z wykorzystaniem różnych technik samoorganizacji cząstek.
Znane z amerykańskiego zgłoszenia patentowego nr US2012016217 A1 biosensory mają wiele różnorodnych zastosowań. Tego typu urządzenia mogą być stosowane w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym, służą do wykrywania pirogronianów, mleczanów, stężenia tlenu, obecności nadtlenku wodoru, często wykorzystywane są w procesach fermentacji.
Międzynarodowe zgłoszenie patentowe nr W O2006105801 A1 dotyczy bioluminescencyjnego biosensora wytworzonego w procesie immobilizacji bakterii immobilizowanej na powierzchni elektrody. Sensor tego typu służy jako marker do oznaczania związków różnych związków fenolowych, metali ciężkich, związków azotowych oraz rozpuszczalników organicznych zanieczyszczających ekosystemy.
Z chińskiego zgłoszenia patentowego nr CN102262122 znany jest biosensor zbudowany z kwasu DNA immobilizowanego na jednościennych nanorurkach węglowych osadzonych na podłożu krzemowym, który znalazł zastosowanie w analityce medycznej, środowiskowej oraz w przemyśle spożywczym.
Z opisu patentowego nr RU2346051 C2 znany jest czujnik biologiczny do wykrywania pochodnych fenolowych w różnych gazach (np. w powietrzu). Tego typu urządzenie detekcyjne wytworzone jest z warstwy polimeru półprzewodnikowego, w której osadzona jest oksydaza polifenolowa.
Kolejne międzynarodowe zgłoszenie W02012011798 A2 dotyczy amperometrycznego bioczujnika wykrywającego obecność formaldehydu w żywności szczególnie w rybach oraz owocach morza.
Powszechnie stosowane są w przemyśle spożywczym biosensory, których czułe elementy stanowią oksydoreduktazy kapsułkowane w liposomach i immobilizowane na powierzchni porowatych materiałów lub membran. Tego typu elektrody enzymatyczne pełnią rolę bioczujników oraz elementów bioogniw paliwowych (CN102124598 (A)).
W ostatnich latach coraz częściej elektrody modyfikowane są za pomocą białek enzymatycznych w celu konstrukcji selektywnych urządzeń analitycznych. W systemie tego typu białka są adsorpcyjnie lub kowalencyjnie wiązane do układów kopolimerowych pokrywających elektrodę.
Elektroda enzymatyczna do wykrywania związków fenolowych w produktach spożywczych w szczególności w herbacie, według wynalazku zawiera warstwę aktywną w postaci lakazy zimmobilizowanej kowalencyjnie na powierzchni polimerowego filmu otrzymanego z polimeru - poli[9,9-dinonylofluoreno-2,7-diylo-a/f-(2,1,3-benzotiadiazolu)j zmodyfikowanego za pomocą 1-etylo-3-(3-dimetylo-aminopropylo)karbodiimidu (EDC) i W-hydroksysukcynoimidu (NHS).
Korzystnie elektroda utworzona jest z platyny pokrytej równomolową mieszaniną lakazy oraz polimeru - poli[9,9-dinonylofluoreno-2,7-diylo-a/f-(2,1,3-benzotiadiazolu)] zmodyfikowanego za pomocą 1-etylo-3-(3-dimetyloaminopropylo)karbodiimidu (EDC) i W-hydroksysukcynoimidu (NHS).
Elektroda platynowa według wynalazku zmodyfikowana jest ultracienkim filmem i nadaje się do wykrywania różnych pochodnych fenolu w żywności w szczególności w herbacie.
Zaletą elektrody enzymatycznej według wynalazku jest jej duża czułość (2,40 μΑ/Mm) i fakt, że nadaje się do wykrywania różnych stężeń, a także jej szeroka aktywność substratowa. Biokatalizator zachowuje swoją katalityczną aktywność w ciągu kolejnych czterdziestu cykli reakcyjnych (3 miesiące). Enzymatyczna warstwa bioaktywna i powtarzalność otrzymanych wyników oraz różne odpowiedzi elektrody pokrytej polimerem - poli[9,9-dinonylofluoreno-2,7-diylo-a/f-(2,1,3-benzotiadiazolem)], zmodyfikowanym za pomocą 1-etylo-3-(3-dimetyloaminopropylo)karbodiimidu (EDC) i W-hydroksysukcynoimidu (NHS) na różne stężenia związków fenolowych, typują ten materiał do budowy czujników stos owanych w przemyśle spożywczym.
Przedmiot wynalazku jest wyjaśniony w przykładzie realizacji i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat elektrody enzymatycznej, fig. 2 - wykres zależności aktywności białka unieruPL 223 421 B1 chomionego w elektroprzewodzącym filmie mierzonej wzrostem natężenia/gęstości płynącego prądu od zmiany przyłożonego napięcia.
P r z y k ł a d
Elektroda enzymatyczna zawierająca lakazę immobilizowaną kowalencyjnie w elektroprzewodzącym zmodyfikowanym polimerze - poli[9,9-dinonylofluoreno-2,7-diylo-a/f-(2,1,3-benzotiadiazolu)j (P) powstała w wyniku kowalencyjnej depozycji lakazy na platynowej elektrodzie (Pt) zmodyfikowanej polimerem półprzewodnikowym (P). Proces depozycji biokatalizatora (B) na modyfikowanej elektrodzie pracującej prowadzono za pomocą 1-etylo-3-(3-dimetyloaminopropylo)karbodiimidu (EDC) i W-hydroksysukcynoimidu (NHS) w buforze fosforanowo-cytrynianowym o pH 5,25 w temperaturze 30°C przez 60 minut. Następnie elektrodę enzymatyczną wprowadzono do naczynia pomiarowego, o pojemności 5 ml zaopatrzonego w układ dwóch elektrod: elektrodę chlorosrebrową jako elektrodę odniesienia Eo oraz cylindryczną elektrodę platynową jako elektrodę pomocniczą Ep. Do pomiaru aktywności zimmobilizowanej lakazy użyto 0,2 mM katecholu jako substratu, rekcję katalityczną prowadzono w warunkach beztlenowych, przepuszczając przez roztwór prąd w zakresie napięć -0,2-1,2 V. Proces i pomiar aktywności zimmobilizowanej lakazy prowadzono w temperaturze pokojowej w 0,01 molowym buforze fosforanowo-cytrynianowym o pH 5,25. Zmianę natężenia prądu notowano przy użyciu galwanostatu/potencjostatu AUTOLAB PGSTAT128N. Układ pomiarowy w trakcie prowadzonego procesu zmieniał sygnał chemiczny na mierzalny sygnał amperometryczny.
Aktywność lakazy zimmobilizowanej, przedstawiono na fig. 2 jako funkcję natężenia/gęstości prądu w zależności od wzrastającego napięcia, w obecności katecholu jako substratu, linią ciągłą zaznaczony jest pierwszy cykl reakcyjny, linią przerywaną - kolejny. Omawiane badania nad aktywnością lakazy były prowadzone przy zastosowaniu katecholu, hydrochinonu jako substratów.
Z przeprowadzonych badań wynika, że obecność polimeru - poli[9,9-dinonylofluoreno-2,7-diylo-a/f-(2,1,3-benzotiadiazolu)j ze względu na mediacyjny charakter elektroprzewodzącego układu, usprawnia transport elektronów, przez co znacznie poprawia aktywność katalityczną unieruchomionego enzymu.
Długość życia zimmobilizowanej lakazy wynosi co najmniej 3 miesiące, a jej aktywność w filmie stanowi około 80% aktywności użytego do immobilizacji białka natywnego.
Stała, wysoka zdolność utleniania substratu zachowana jest przez kolejnych 40 cykli reakcyjnych.
Claims (2)
1. Elektroda enzymatyczna do wykrywania związków fenolowych w produktach spożywczych w szczególności w herbacie, znamienna tym, że zawiera warstwę aktywną w postaci lakazy zimmobilizowanej kowalencyjnie na powierzchni polimerowego filmu otrzymanego z polimeru - poli[9,9-dinonylofluoreno-2,7-diylo-a/f-(2,1,3-benzotiadiazolu)j zmodyfikowanego za pomocą 1-etylo-3-(3-dimetyloaminopropylo)karbodiimidu (EDC) i W-hydroksysukcynoimidu (NHS).
2. Elektroda według zastrz. 1, znamienna tym, że utworzona jest z platyny pokrytej równomolową mieszaniną lakazy oraz polimeru - poli[9,9-dinonylofluoreno-2,7-diylo-a/f-(2,1,3-benzotiadiazolu)j zmodyfikowanego za pomocą 1-etylo-3-(3-dimetyloaminopropylo)karbodiimidu (EDC) i W-hydroksysukcynoimidu (NHS).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL406370A PL223421B1 (pl) | 2013-12-04 | 2013-12-04 | Elektroda enzymatyczna do wykrywania związków fenolowych w produktach spożywczych w szczególności w herbacie |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL406370A PL223421B1 (pl) | 2013-12-04 | 2013-12-04 | Elektroda enzymatyczna do wykrywania związków fenolowych w produktach spożywczych w szczególności w herbacie |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL406370A1 PL406370A1 (pl) | 2014-08-04 |
| PL223421B1 true PL223421B1 (pl) | 2016-10-31 |
Family
ID=51257125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL406370A PL223421B1 (pl) | 2013-12-04 | 2013-12-04 | Elektroda enzymatyczna do wykrywania związków fenolowych w produktach spożywczych w szczególności w herbacie |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL223421B1 (pl) |
-
2013
- 2013-12-04 PL PL406370A patent/PL223421B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL406370A1 (pl) | 2014-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Piccinini et al. | Enzyme-polyelectrolyte multilayer assemblies on reduced graphene oxide field-effect transistors for biosensing applications | |
| Cui et al. | Electrochemical sensing of heavy metal ions with inorganic, organic and bio-materials | |
| Soylemez et al. | Electrochemical and optical properties of a conducting polymer and its use in a novel biosensor for the detection of cholesterol | |
| Solanki et al. | Nanostructured cerium oxide film for triglyceride sensor | |
| Chauhan et al. | Immobilization of lysine oxidase on a gold–platinum nanoparticles modified Au electrode for detection of lysine | |
| Melzer et al. | Enzyme assays using sensor arrays based on ion-selective carbon nanotube field-effect transistors | |
| Lupu et al. | Development of a potentiometric biosensor based on nanostructured surface for lactate determination | |
| Pisoschi | Biosensors as bio-based materials in chemical analysis: a review | |
| Domínguez-Renedo et al. | Determination of metals based on electrochemical biosensors | |
| Willander et al. | ZnO based potentiometric and amperometric nanosensors | |
| Pohanka et al. | Biosensors based on semiconductors, a review | |
| Kafi et al. | Development of a peroxide biosensor made of a thiolated-viologen and hemoglobin-modified gold electrode | |
| Singh et al. | Polyaniline based catalase biosensor for the detection of hydrogen peroxide and azide | |
| Li et al. | Simultaneous electrochemical determination of uric acid and ascorbic acid on a glassy carbon electrode modified with cobalt (II) tetrakisphenylporphyrin | |
| Li et al. | Simple electrochemical detection of Listeria monocytogenes based on a surface-imprinted polymer-modified electrode | |
| Evdokimov et al. | A portable electrochemical immunosensor for detection of S. aureus based on polyelectrolyte-modified screen-printed carbon electrode | |
| Wei et al. | Enhanced sensing of ascorbic acid, dopamine and serotonin at solid carbon paste electrode with a nonionic polymer film | |
| PL223421B1 (pl) | Elektroda enzymatyczna do wykrywania związków fenolowych w produktach spożywczych w szczególności w herbacie | |
| Huang et al. | Direct electrochemistry and electrocatalysis of hemoglobin on carbon ionic liquid electrode | |
| Businova et al. | Voltammetric sensor for direct insulin detection | |
| PL223429B1 (pl) | Elektroda enzymatyczna do wykrywania pochodnych fenolowych w napojach spożywczych | |
| Niu et al. | A peptide-based antifouling aptasensor for tetracycline analysis | |
| PL224781B1 (pl) | Elektroda enzymatyczna do wykrywania związków fenolowych w przemyśle spożywczym | |
| PL225884B1 (pl) | Elektroda enzymatyczna do wykrywania związków fenolowych zwłaszcza w herbacie | |
| Rattu et al. | Label-free electrochemical biosensors for food and drug application |