SU1386883A1 - Method of determining l-amino acids - Google Patents

Method of determining l-amino acids Download PDF

Info

Publication number
SU1386883A1
SU1386883A1 SU864120397A SU4120397A SU1386883A1 SU 1386883 A1 SU1386883 A1 SU 1386883A1 SU 864120397 A SU864120397 A SU 864120397A SU 4120397 A SU4120397 A SU 4120397A SU 1386883 A1 SU1386883 A1 SU 1386883A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
current
concentration
amino acids
electrode
amino acid
Prior art date
Application number
SU864120397A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юозас Юозович Кулис
Марите Винцовна Песлякене
Валдас-Станисловас Альгимантович Лауринавичюс
Original Assignee
Институт биохимии АН ЛитССР
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт биохимии АН ЛитССР filed Critical Институт биохимии АН ЛитССР
Priority to SU864120397A priority Critical patent/SU1386883A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1386883A1 publication Critical patent/SU1386883A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Description

(21)4120397/31-13(21) 4120397 / 31-13

(22)02.07.86(22) 07/02/86

(46) 07.04.88. Бюл. № 13(46) 04/07/88. Bul № 13

(71)Институт биохимии АН ЛитССР(71) Institute of Biochemistry of the Academy of Sciences of the Lithuanian SSR

(72)Ю. Ю. Кулис, М. В. Песл кене и .В.-С.А. Лауринавичюс(72) Yu. Y. Kulis, M.V. Pesl kene and .V.-S.A. Laurinavicius

(53)663.15(088.8)(53) 663.15 (088.8)

(56) White W. G., Guilbault G. G. Lysine specific enzyme electrode for determination of Lysine in Grains and Foodstuffs. - Anal. Chem, 1978, V. 50, p. 1481-14.(56) White W. G., Guilbault G. G. Lysine specific enzyme electrode for grays and foodstuffs. - Anal. Chem, 1978, V. 50, p. 1481-14.

laniello R. M., Jacynyh A. M., Immobilized Enzyme Chemically Modified Electrode as an Amperometrie Sensor. - Anal. Chem, 1981, v. 53, p. 2090-2095. laniello R.M., Jacynyh A.M., Immobilized Enzyme Chemically Modified Electrode as an Amperometrie Sensor. - Anal. Chem, 1981, v. 53, p. 2090-2095.

(54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ L-АМИНОКИС- ЛОТ(54) METHOD FOR DETERMINING L-AMINO ACID LOTS

(57) Изобретение касаетс  исследовани  и анализа материалов путем определени  тока и может быть использовано дл  определени  L-аминокис- лот. Цель изобретени  - упрощение процесса и повышение селективности определени  L-аминокислот. Дл  этого в иммобилизованную мембрану окси- дазы L-аминокислот ввод т перокси- дазу, электролиз провод т в слабощелочном буферном растворе в присутствии ферроцианида кали  в концентрации 1-2 мМ. при ОБ на графитном электроде без предварительной его модификации химическим путем относительно Ag/AgCl электрода сравнени  и концентрацию L-аминокислот определ ют по увеличению катодного тока. 1 ил., 5 табл.(57) The invention relates to the investigation and analysis of materials by determining the current and can be used to determine the L-amino acid. The purpose of the invention is to simplify the process and increase the selectivity of the determination of L-amino acids. For this, peroxidase is introduced into the immobilized membrane of L-amino acid oxidase, electrolysis is carried out in a weakly alkaline buffer solution in the presence of potassium ferrocyanide at a concentration of 1-2 mM. with OB on a graphite electrode without prior chemical modification with respect to the Ag / AgCl reference electrode and the concentration of L-amino acids is determined by the increase in the cathode current. 1 dw., 5 tab.

99

(L

сwith

00 0000 00

сгsg

00 0000 00

ооoo

1 . 1one . one

Изобретение относитс  к электрохимическим методам анализа материалов , а именно к способу количественного определени  L-аминокислот путем измерени  тока при электролизе во врем  ферментативных реакций.The invention relates to electrochemical methods for the analysis of materials, namely, a method for quantifying L-amino acids by measuring the current during electrolysis during enzymatic reactions.

Целью изобретени   вл етс  упрощение процесса и повьшение селективности определени  L-аминокислот.The aim of the invention is to simplify the process and increase the selectivity of the determination of L-amino acids.

На чертеже показана схема измерительной  чейки дл  осуществлени  способа .The drawing shows a diagram of a measuring cell for implementing the method.

Способ включает электролиз исследуемого вещества в слабощелочном фосфатном буфере с использованием графитного электрода, покрытого мембраной иммобилизованной оксидазыThe method involves the electrolysis of the test substance in a weakly alkaline phosphate buffer using a graphite electrode coated with an immobilized oxidase membrane.

H Oj+fFe (CN) + 2Е пероксидаза 2 Ре (CN) . (1)H Oj + fFe (CN) + 2E peroxidase 2 D (CN). (one)

Количество добавл емой в мембрану пероксидазы должно быть таким, чтобы реакци , катализуема  перок- сидазой по уравнению (1), бьша быстрой, т.е. не лимитировала общий процесс. Дл  этого достаточен 10- 50-кратный избыток пероксидазы по сравнению с.оксидазой L-аминокислот по активности. Выход за верхний предел не требуетс  и нецелесообразен экономически. Кроме того, при увеличении концентрации фермента увеличиваетс  толщина мембраны, в результате увеличиваетс  ответ электрода и уменьшаетс  его чувствительность .The amount of peroxidase added to the membrane must be such that the reaction, which can be catalyzed by peroxidase according to equation (1), is fast, i.e. did not limit the overall process. For this, a 10–50-fold excess of peroxidase is sufficient compared to the L-amino acid oxidase in activity. Going beyond the upper limit is not required and is not economically feasible. In addition, as the concentration of the enzyme increases, the membrane thickness increases, as a result, the response of the electrode increases and its sensitivity decreases.

Восстановление образующегос  фер- роцианида на графитовом электроде при О В приводит к генерации катодного тока, величина которого пропорциональна концентрации L-аминокис- лоты.The reduction of the formed ferrocyanide on a graphite electrode at О В leads to the generation of a cathode current, the value of which is proportional to the concentration of the L-amino acid.

Предлагаемый способ не требует химической модификации графитного электрода, таким образом упрощаетс  процесс. Повьшение селективности обеспечиваетс  тем, что электролиз проводитс  при О В, а при этом потенциале основные электрохимически активные вещества не окисл ютс  и величины фоновых токов при введении проб реальных образцов не превьппа- ют 1%. Поэтому концентрации L- ами- нокислот в реальных средах определ ют по калибровочному графику дл  чистого.раствора.The proposed method does not require chemical modification of the graphite electrode, thus simplifying the process. The increase in selectivity is ensured by the fact that electrolysis is carried out at 0 V, and at this potential, the main electrochemically active substances are not oxidized and the magnitudes of the background currents when introducing samples of real samples do not exceed 1%. Therefore, the concentrations of L-amino acids in real media are determined using a calibration graph for a pure solution.

Измерительна   чейка состоит из корпуса I, изготовленного из орга0The measuring cell consists of a body I made of organ0

L-аминокислот, и электрода сравнени  из Ag/AgCl и измерение тока в  чейке при взаимодействии фермента с субстратом , перед электролизом в буферный раствор ввод т ферроцианид кали  в концентрации 1-2 мМ, в иммобилизованную мембрану оксидазы L-аминокислот дополнительно ввод т перокси- дазу, а графитный электрод используют без химической модификации, электролиз провод т при О В и кон- - центрацию L-аминокислот определ ют по увеличению катодного тока.L-amino acids, and a reference electrode from Ag / AgCl and measurement of the current in the cell during interaction of the enzyme with the substrate, potassium ferrocyanide at a concentration of 1-2 mM is introduced into the buffer solution before electrolysis, peroxide is added to the immobilized L-amino acid oxidase membrane. A graphite electrode is used without chemical modification, the electrolysis is carried out at 0 V and the concentration of L-amino acids is determined by the increase in the cathode current.

В ферментной мембране, содержащей оксидазу L-аминокислот и перок- сидазу, кроме окислени  L-аминокис- лоты, происходит превращение по схе- е.In the enzyme membrane containing the L-amino acid oxidase and peroxidase, in addition to the oxidation of the L-amino acid, the transformation occurs according to scheme E.

5five

00

5five

00

5five

00

5five

нического стекла и содержащего входной и выходной патрубки дл  промывки и заполнени   чейки буферным раствором, и измерительной камеры 2 с магнитной мешалкой 3, в которую помещены рабочий графитный электрод 4, покрытый иммобилизованной мембраной 5 и электрод 6 сравнени  из Ag/AgCl и котора  содержит верхнее отверстие дл  введени  пробы. Промывка и заполнение измеритель.ной камеры буферным раствором осуществл ют при помощи двухканального перистальтического насоса. Рабочий . и вспомогательный электроды присоединены к пол рографу с самописцем-.of the glass and containing the inlet and outlet nozzles for washing and filling the cell with a buffer solution, and a measuring chamber 2 with a magnetic stirrer 3, into which a working graphite electrode 4, covered with an immobilized membrane 5 and an Ag / AgCl comparison electrode 6, is placed, and which contains an upper opening for the introduction of the sample. Washing and filling the measuring chamber with a buffer solution is carried out using a two-channel peristaltic pump. Worker and auxiliary electrodes are attached to a recorder with a recorder -.

В измерительную  чейку объемом 1 мл, содержащую буферный раствор с ферроцианидом кали , ввод т 0,05 мл раствора L-аминокислоты. При взаимодействии фермента с субстратом измер ютс  параметры  чейки. После анализа  чейка промываетс  1,5 мин струей буфера, после чего можно проводить следующее измерение.A 0.05 ml L-amino acid solution is injected into a 1 ml measuring cell containing a buffer solution with potassium ferrocyanide. When the enzyme interacts with the substrate, cell parameters are measured. After analysis, the cell is washed for 1.5 minutes with a stream of buffer, after which the next measurement can be carried out.

Пример 1. Определение концентрации L-лейцина.Example 1. The determination of the concentration of L-leucine.

Дл  приготовлени  фep eнтнoй мембраны 3 мг оксидазы L-аминокислот, 10 мг пероксидаэы и 16 мг сывороточного альбумина раствор ют в 0,2 мл 0,01 М фосфатного буферного раствора рН 7,5, 0,1 М КС1. Смесь обрабатываетс  5 мкл 5%-ного глутарового альдегида и выливаетс  на диализную мембрану площадью 6 см. Высушенна  при 4 С мембрана, толщина которой 50 мкм, надеваетс - пр мо на графитный электрод и прикрепл етс  резиновым кольцом.For the preparation of the transfer membrane, 3 mg of L-amino acid oxidase, 10 mg of peroxidase and 16 mg of serum albumin are dissolved in 0.2 ml of 0.01 M phosphate buffer pH 7.5, 0.1 M KCl. The mixture is treated with 5 µl of 5% glutaraldehyde and poured onto a 6 cm dialysis membrane. A membrane dried at 4 C, 50 µm thick, is put on - directly on the graphite electrode and attached with a rubber ring.

Определение L-лейцина при помощи приготовленного ферментного электрода провод т в 0,01 М фосфатном буфере рН 7,5, содержащем 0,1 М КС1 и 2 мМ ферроцианида кали , потенциал графитного электрода 0,0 В относительно Ag/AgCl электрода.Determination of L-leucine using the prepared enzyme electrode is carried out in 0.01 M phosphate buffer pH 7.5, containing 0.1 M KCl and 2 mM potassium ferrocyanide, the potential of the graphite electrode is 0.0 V relative to the Ag / AgCl electrode.

Данные изменени  катодного тока при изменении концентрации добавленного L-лейцина приведены в табл. I.These changes in the cathode current when the concentration of L-leucine added is changed are given in Table. I.

Из табл. 1 видно, что пр молинейность калибровочного графика наблюдаетс  до 0,8 мМ L-лейцина.From tab. 1, it can be seen that the straightness of the calibration graph is observed up to 0.8 mM L-leucine.

Пример 2. Определение концентрации различных аминокислот.Example 2. Determining the concentration of various amino acids.

Ферментна  мембрана и ферментный электрод изготавливаютс  аналогично примеру 1. Определ етс  ток в буферном растворе, содержащем разные аминокислоты: 0,01 М фосфатный буфер рН 8,0, 0,1 М КС1, концентраци  ферроцианида кали  1,5 мМ, концентраци  аминокислот 0,5 мМ. Услови  определени , как в примере I.The enzyme membrane and the enzyme electrode are made analogously to Example 1. The current in the buffer solution containing different amino acids is determined: 0.01 M phosphate buffer pH 8.0, 0.1 M KCl, potassium ferrocyanide concentration 1.5 mM, amino acid concentration 0, 5 mM The conditions of determination are as in Example I.

Результаты представлены в табл. 2.The results are presented in table. 2

Из табл. 2 видно, что наилучшим субстратом дл  оксидазы L-аминокис- лот  вл етс  L-лейцин, однако можно определ ть и L-метионин, L-ji-фенил- аланин, L-триптофан, L-изолейцин, L-аргинин. D-Анинокислоты, L-аланин L-аспарагин, L-треонин и L-пролин практически не мешают определению.From tab. 2 that the L-amino acid L-leucine is the best substrate for the oxidase, however L-methionine, L-ji-phenyl-alanine, L-tryptophan, L-isoleucine, L-arginine can be determined. D-Anino acids, L-alanine L-asparagine, L-threonine and L-proline practically do not interfere with the determination.

Пример 3. Определение зависимости тока  чейки от концентрац ш ферроцианида кали  и рН буферного раствора.Example 3. Determination of cell current dependence on potassium ferrocyanide concentration w and pH of the buffer solution.

Каталитическа  мембрана и ферменный электрод изготовлены, как в примере 1. Определ етс  концентраци  L-лейцина в зависимости от концентрции ферроцианида кали  в фуберном растворе рН 7,8, концентраци  L-лейцина 1,0 мМ. Услови  определени , как в примере 1.The catalytic membrane and the truss electrode are made as in Example 1. The concentration of L-leucine is determined depending on the concentration of potassium ferrocyanide in the tuber solution pH 7.8, the concentration of L-leucine 1.0 mM. The conditions of determination are as in Example 1.

Данные приведены з табл. 3,The data are shown in Table. 3,

Из табл. 3 видно, что ток  чейки зависит от концентрации ферроцианид кали  в буферном растворе.From tab. 3, it can be seen that the cell current depends on the concentration of potassium ferrocyanide in the buffer solution.

При увеличении концентрации медиатора до 1 М ток увеличиваетс , а при концентрации соединени  выше 1 1 практически не мен етс . Таким образом, способ реализуем при концентрации медиатора выше 1 мМ, а сWith an increase in the concentration of the mediator to 1 M, the current increases, and at a concentration of the compound above 1 1, it does not change. Thus, the method is implemented when the concentration of the mediator is higher than 1 mM, and with

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

целью экономии реагента оптимальна  концентраци  1 мМ.the aim of saving the reagent is an optimal concentration of 1 mM.

Показани  электрода завис т от рН буферного раствора. Так, при наличии в  чейке 0,6 мМ L-лейцина при рН 6,0 ток  чейки 390 пА, при рН 6,5 - 450 нА, при рН 70 - 485 нА, при рН 7,5 - 480 нА, при рН 8,0-- 482 нА, при рН 8,5 - 465 нА, при рН 9,0 - 436 нА. Таким образом, интервал рН 7-8  вл етс  оптимальным.The electrode readings depend on the pH of the buffer solution. So, if there is 0.6 mM L-leucine in the cell at pH 6.0, the cell current is 390 pA, at pH 6.5 - 450 nA, at pH 70 - 485 nA, at pH 7.5 - 480 nA, at pH 8.0-- 482 nA, at pH 8.5 - 465 nA, at pH 9.0 - 436 nA. Thus, the pH range of 7-8 is optimal.

Пример 4. Определение концентрации L-лейцина в средах выращивани  микроорганизмов.Example 4. Determining the concentration of L-leucine in microorganism growing media.

Каталитическа  мембрана изготовлена , как в примере 1. Среды дл  выращивани  микроорганизмов приготовлены путем растворени  соответствующих количеств L-лейцина в культу- ральных средах. Измерени  провод тс , как дл  чистых растворов, концентраци  L-лейцина определ етс  по калибровочному графику дл  чистых растворов. Услови  определени , как в примере 1.The catalytic membrane was made as in Example 1. Microorganism growth media were prepared by dissolving appropriate amounts of L-leucine in culture media. Measurements are made as for pure solutions, the concentration of L-leucine is determined by the calibration graph for pure solutions. The conditions of determination are as in Example 1.

Данные измерений представлены в табл. 4.The measurement data are presented in Table. four.

Из табл. 4 видно, что точность определени  (т.е. коэффициент вариации ) не превышает 3%. Остаточный ток в средах не превышает 0,5-1,0%, так как вещества, наход щиес  в реальных растворах,  вл ютс  электрохимически неактивными при нулевом потенциале графитного электрода.From tab. 4 that the determination accuracy (i.e., the coefficient of variation) does not exceed 3%. The residual current in the medium does not exceed 0.5-1.0%, since the substances in real solutions are electrochemically inactive at zero potential of the graphite electrode.

Пример 5. Определение стабильности электрода во времени.Example 5. Determination of the stability of the electrode in time.

Ферментный электрод изготовлен, как в примере 1. Концентраци  L-лейцина 0,5 мМ. Услови  определени , как в примере 2.The enzyme electrode was made as in Example 1. The concentration of L-leucine was 0.5 mM. The conditions of determination are as in Example 2.

Результаты зависимости тока от продолжительности сохранени  электрода представлены в табл. 5.The results of the dependence of the current on the duration of the preservation of the electrode are presented in Table. five.

Из табл. 5 видно, что работоспособность электрода сохран етс  в течение 2 мес.From tab. 5, it can be seen that the operability of the electrode is maintained for 2 months.

По сравнению.с известным предлагаемый способ определени  L-амино- кислот  вл етс  более простым, экспрессивным и селективным, так как отсутствуют операции предварительной обработки образцов, химической модификации электрода и определени  вли ни  других веществ, которые наход тс  в биологических реальных средах. Быстрота анализа особенно важна в микробиологической промышленности при непрерывном контроле уровн  L-аминокислот.Compared with the known, the proposed method of determining L-amino acids is simpler, more expressive and selective, since there are no pre-processing operations for samples, chemical modification of the electrode, and no determination of the effect of other substances that are in biological real media. The speed of analysis is especially important in the microbiological industry with continuous monitoring of the level of L-amino acids.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula 1386883613868836 дующим определением концентрации Ьгаминокислот по увеличению тока, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  процесса и повышени  селективности, перед электроСпособ определени  L-аминокис-пот, лизом в буферный раствор ввод т ферро- включ ающий электролиз исследуемого цианид кали  в концентрации 1-2мМ, в вещества в буферном растворе с ис- иммобилизованную мембрану оксидазы пользованием графитового электрода™ JQ L-аминокислот дополнительно ввод т покрытого мембраной иммобилизован- пероксидазу, при этом электролиз веной оксидазы L-аминокислот, и элек- дут при нулевом потенциале относи- трода сравнени  из Ag/AgCl с после- тельно электрода сравнени .The following determination of the concentration of amino acids to increase the current, characterized in that, in order to simplify the process and increase the selectivity, before the electrophore of determining L-amino acid-sweat, by lysis, the ferrocum electrolysis of the studied potassium cyanide is introduced into a buffer solution in substances in a buffer solution with an immobilized oxidase membrane using a graphite electrode ™ JQ L-amino acids are additionally introduced with a membrane coated with an immobilized peroxidase, while electrolysis of an L-amino acid oxidase lot and DUT zero electrical potential relative trodes comparison of Ag / AgCl with post-Tel'nykh reference electrode. Таблица ITable I Ток, мкАCurrent, mA 0,107 0,220 0,326 0,432 0,538 0,700 0,830 0,9050.107 0.220 0.326 0.432 0.538 0.700 0.830 0.905 Ток, мкАCurrent, mA 0,21 0,36 0,55 0,66 0,73 0,80 0,82 0,80 0,81 0,810.21 0.36 0.55 0.66 0.73 0.80 0.82 0.80 0.81 0.81 Ток, мА 464 480 472 410 365tl5 330t30 320tlO 220 145 134 130 (29 128 125 123Current, mA 464 480 472 410 365tl5 330t30 320tlO 220 145 134 130 (29 128 125 123 Таблица 4Table 4
SU864120397A 1986-07-02 1986-07-02 Method of determining l-amino acids SU1386883A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864120397A SU1386883A1 (en) 1986-07-02 1986-07-02 Method of determining l-amino acids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864120397A SU1386883A1 (en) 1986-07-02 1986-07-02 Method of determining l-amino acids

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1386883A1 true SU1386883A1 (en) 1988-04-07

Family

ID=21257667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU864120397A SU1386883A1 (en) 1986-07-02 1986-07-02 Method of determining l-amino acids

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1386883A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Brooks et al. Development of an on-line glucose sensor for fermentation monitoring
Sarkar et al. Screen-printed amperometric biosensors for the rapid measurement of L-and D-amino acids
Dicks et al. Mediated amperometric biosensors for D-galactose, glycolate and L-amino acids based on a ferrocene-modified carbon paste electrode
EP0035480B1 (en) Enzyme electrode using electrolytic oxygen
Watanabe et al. Determination of hypoxanthine in fish meat with an enzyme sensor
Nanjo et al. Enzyme electrode for L-amino acids and glucose
Charpentier et al. Amperometric determination of cholesterol in serum with use of a renewable surface peroxidase electrode
US4780191A (en) L-glutamine sensor
Guilbault [41] Enzyme electrodes and solid surface fluorescence methods
Sacchi et al. Determination of D-amino acids using a D-amino acid oxidase biosensor with spectrophotometric and potentiometric detection
Matsumoto et al. Amperometric determination of choline with use of immobilized choline oxidase
US5306413A (en) Assay apparatus and assay method
Racek et al. Biosensor for lactate determination in biological fluids. I. Construction and properties of the biosensor
Winartasaputra et al. Amperometric enzymic determination of triglycerides in serum
Matsumoto et al. Determination of glycerol in wine by amperometric flow injection analysis with an immobilized glycerol dehydrogenase reactor
SU1386883A1 (en) Method of determining l-amino acids
Boujtita et al. Enzymatic electrode for the determination of L‐lactate
Razumas et al. High-sensitivity bioamperometric determination of organophosphate insecticides
Stoytcheva Electrocatalysis with an acetylcholinesterase immobilized graphite electrode
Girotti et al. Bioluminescent flow sensors: l‐lactate dehydrogenase activity determination in serum
He et al. The kinetics-based electrochemical determination of serum glutamate pyruvate transaminase activity with a gold microelectrode
JP3180415B2 (en) New electrochemical measurement method
Botrè et al. Determination of glutamic acid decarboxylase activity and inhibition by an H2O2-sensing glutamic acid oxidase biosensor
Weigelt et al. Determination of pyruvate kinase and creatine kinase using multienzyme electrodes
Oyama et al. A redox‐active polymer film mediated enzyme electrode for amperometric determination of free cholesterol