ел Изобретение относитс к биохимии, в частности к способам приготовлени водородного ферментного электрода на основе иммобилизованной гидрогеназы. Использование иммобилизованной гидрогеназы как катализатода электрохимического окислени молекул рного водорода вл етс одним из наиболее перспективных направлений современной биоэнергетики. Эффективность окислени водорода зависит от свойст электрода и определ етс в значитель ной степени способом его изготовлени . Известен способ приготовлени во- дородного ферментного электрода, представл кщего собой систему из платиновой пластины и раствора, содержащего гидрогейазу и метилвиологен С1 J. Недостатком известного способа вл етс низка активность приготовленного электрода Известен также способ приготовлени водородного ферментного электрода , включающий иммобилизацию гидрогеназы на углероде, формирование электрода и его активацию в атмосфере водорода 23. Недостатком известного способа вл етс также низка активность пол ченного электрода. Цель изобретени - повьппение активности электрода. Поставленна цель достигаетс тем что согласно способу приготовлени водородного ферментного эл ектрода, включающему иммобилизацию гидрогеназы на углероде, формирование электрода , активацию электрода в атмосфере водорода, вначале провод т формирование электрода, далее электрод активируют пол ризацией в атмосфере кислорода при потенциалах 0,4-(-0,1) осуществл ют иммобилизацию гидрогена зы, а активацию электрода в атмосфере водорода ведут при потенциале -0,05-(-0,1)В. Способ осуществл ют следующим образом . Электрод формуют из сажи известным способом путем нанесени смеси сажи с фторопластовым лаком в ацетоне на пирографитовую подложку. Дополнительна стади пол ризации электрода в атмосфере кислорода при потенциале 0,4-(-0,1)В приводит к увеличению суммарной активности иммобилизованной гидрогеназы. Иммобилизацию гидрогеназы на электроде провод т, сорбиру фермент из его раствора в ацетатном, фосфатном или трис-(оксиметил)-аминометанацетатном буфере при рН 6,0-8,0. Проведение иммобилизации после стадии формировани электрода позвол ет избежать инактивирующего действи на фермент органического растворител . Активацию электрода ведут путем пол ризации в атмосфере водорода при потенциале от -0,05В до -0,1В. Предлагаемым способом получают электрод со следующими электрохимическими характеристиками: потенциал окислени молекул рного водорода 0,1В, максимальна плотность тока при данном потенциале 1,5 мА/см. П р и м е р 1. Получение гидрогеназы . Фермент получают из клеток фототрофной бактерии Thiocapsa voseopersicina . Дл этого клетки разру-. шают ультразвуком, нагревают биомассу при 75 С дл удалени термолабильных белков, фракционируют сульфатом аммони и выдел ют фермент хроматографией на фенилсефарозе и ДЕАЕцеллюлозе . Получают препарат гидрогеназы с удельной активностью 10 мкмоль Hj/минмг белка. Пример 2. К 10 мг сажи ПМ105 добавл ют О,1 мл раствора фторопласта на 1 мл ацетона. Сажу суспендируют в растворе фторопласта и нанос т на пирографитовый стержень длиной 2,5 см диаметром 1 мм. Изготовленный электрод помещают в раствор 0|15 М фосфатного буферного раствора рН 7,0, насыщенного кислородом, и выдерживают при потенциале +Q, 4 В в течение 5 мин. Затем электрод 2-3 раза промывают фосфатным буфером и помещают в 0,3 мл раствора гидрогеназы в фосфатном буфере (рН 7,0) с содержанием белка 5 мг/мл. Сорбцию фермента на поверхность электрода провод т в течение 1 сут. Затем электрод помещают в раствор фосфатного буфера (рН 7,0), насьщеиного воДородом , и активируют в течение 30 мин при потенциале -О,1 В. Полученный таким способом электрод имеет следующие характеристики: плотность тока окислени водорода 1,5 МА/см при потенциале +0,1 В. Пример 3. К 10 мг сажи ПМ105 добавл ют 0,1 мл раствора фторопласта Ф-42 л в ацетоне, содержащего 10 мг фторопласта на 1 мл ацетона . Сажу суспендируют в растворе фторопласта и нанос т на. пирографитовый стержень длиной 2,5 см и диаметром 1 мм. Изготовленный электрод помещают в раствор 0,15 М фосфатного буфера с рН 7,0, насыщенного кислородом , и выдерживают при потенциале -О,1В в течение 5 мин. Затем элек род 2-3 раза промывают фосфатным буфером и помещают в 0,3 мл раствора гидрогеназы в фосфатном буфере (рН 7,0) с содержанием белка 5 мг/мл Сорбцию фермента на поверхность электрода провод т в течение 1 сут. Затем электрод помещают в раствор фосфатного буфера (рН 7,0), насьщенного водородом, и активируют в течение 30 мин при потенциале -0,05В. Полученный электрод имеет следующие . характеристики: плотность тока окислени водорода 1,5 мА/см при потенциале +0,1В, The invention relates to biochemistry, in particular, to methods for preparing a hydrogen enzyme electrode based on immobilized hydrogenase. The use of immobilized hydrogenase as a catalyst for the electrochemical oxidation of molecular hydrogen is one of the most promising areas of modern bioenergy. The effectiveness of the oxidation of hydrogen depends on the properties of the electrode and is determined to a significant degree by the method of its manufacture. A known method of preparing a hydrogen enzyme electrode is a system of a platinum plate and a solution containing hydrogease and methyl viologen C1 J. A disadvantage of the known method is the low activity of the prepared electrode electrode and its activation in a hydrogen atmosphere 23. A disadvantage of the known method is also the low activity of the received electrode. . The purpose of the invention is the activity of the electrode. The goal is achieved by the method of preparing a hydrogen enzyme electrode, including immobilizing hydrogenase on carbon, forming an electrode, activating an electrode in a hydrogen atmosphere, first forming the electrode, then activating the electrode by polarizing it in oxygen at potentials of 0.4 - 0.1) the hydrogenase is immobilized, and the electrode is activated in a hydrogen atmosphere at a potential of -0.05 - (- 0.1) V. The method is carried out as follows. The electrode is formed from carbon black in a known manner by applying a mixture of carbon black with a fluoroplastic lacquer in acetone on a pyrographite substrate. The additional stage of polarization of the electrode in an oxygen atmosphere at a potential of 0.4 - (- 0.1) B leads to an increase in the total activity of the immobilized hydrogenase. Immobilization of hydrogenase on the electrode is carried out by sorbing the enzyme from its solution in acetate, phosphate or tris (oxymethyl) aminomethane acetate buffer at pH 6.0-8.0. Carrying out the immobilization after the electrode formation stage makes it possible to avoid the inactivating effect on the enzyme of an organic solvent. Electrode activation is carried out by polarization in a hydrogen atmosphere at a potential of from -0.05 V to -0.1 V. The proposed method produces an electrode with the following electrochemical characteristics: the oxidation potential of molecular hydrogen is 0.1 V, the maximum current density at a given potential is 1.5 mA / cm. PRI me R 1. Obtaining hydrogenase. The enzyme is obtained from the cells of the phototrophic bacterium Thiocapsa voseopersicina. For this, the cell is destroyed. They are sonicated, the biomass is heated at 75 ° C to remove the thermolabile proteins, fractionated with ammonium sulfate, and the enzyme is isolated by chromatography on phenyl cepharose and DEAE cellulose. A preparation of hydrogenase with a specific activity of 10 μmol Hj / minmg of protein is obtained. Example 2. O, 1 ml of a fluoroplastic solution per 1 ml of acetone was added to 10 mg of carbon black PM105. The carbon black is suspended in a fluoroplastic solution and applied onto a pyrographite rod 2.5 cm long with a diameter of 1 mm. The fabricated electrode is placed in a solution of 0 | 15 M phosphate buffer solution pH 7.0, saturated with oxygen, and maintained at a potential of + Q, 4 V for 5 minutes. Then the electrode is washed 2-3 times with phosphate buffer and placed in 0.3 ml of a solution of hydrogenase in phosphate buffer (pH 7.0) with a protein content of 5 mg / ml. Sorption of the enzyme on the electrode surface is carried out for 1 day. Then the electrode is placed in a solution of phosphate buffer (pH 7.0) saturated with hydrogen and activated for 30 min at a potential of -O, 1. V. The electrode obtained in this way has the following characteristics: hydrogen oxidation current density 1.5 MA / cm potential +0.1 V. Example 3. To 10 mg of carbon black PM105, add 0.1 ml of a fluoroplast F-42 l solution in acetone containing 10 mg of fluoroplast per 1 ml of acetone. The carbon black is suspended in a fluoroplastic solution and deposited on. pyrographite rod 2.5 cm long and 1 mm in diameter. The fabricated electrode is placed in a solution of 0.15 M phosphate buffer with a pH of 7.0, saturated with oxygen, and maintained at a potential of -O, 1B for 5 minutes. Then the electrode is washed 2-3 times with phosphate buffer and placed in 0.3 ml of a hydrogenase solution in phosphate buffer (pH 7.0) with a protein content of 5 mg / ml. The enzyme is sorbed on the electrode surface for 1 day. Then the electrode is placed in a solution of phosphate buffer (pH 7.0), filled with hydrogen, and activated for 30 minutes at a potential of -0.05 V. The resulting electrode has the following. characteristics: hydrogen oxidation current density of 1.5 mA / cm at a potential of + 0.1V,
Полученный электрод может быть использован при разработке биохимических источников тока, а также дп анализа водорода в газовых смес х.The resulting electrode can be used in the development of biochemical current sources, as well as dp analysis of hydrogen in gas mixtures.
Использование предлагаемого способа приготовлени водородного ферментного электрода в практике позволит получать элементы с коэффициентом полезного действи (КПД) 0,92, в то врем как КПД элемента по известному способу равен 0,8,Using the proposed method of preparing a hydrogen enzyme electrode in practice will allow to obtain elements with a coefficient of useful effect (EFFICIENCY) of 0.92, while the efficiency of the element by a known method is 0.8,