Циала (мВ) от концентрации определяемого вещества в полулогарифмиче-

Ских координатах.

При использовании амперметрических электродов (платинового или

Кислородного) для определения глюкозы, спирта применяют полярограф.

При этом строят график зависимости силы тока (мкА) от концентрации

Вещества в линейных координатах. Вместо полярографа можно использо-

Вать устройство (адаптор), которое подает потенциал на амперометриче-

Ский датчик (в случае определения глюкозы или спирта), преобразуя ток в

Разность потенциалов, регистрируемую вольтметром. Вместе с фермент-

Ным электродом используют электрод сравнения (например, каломель-

Ный). Последний может быть частью комбинированного ферментного

Т а б л и ц а 3. 7

Типичные ферментные электроды и их параметры (по Дж. Вудворду, 1988)

Определяемое

Вещество Фермент Датчик

Стабиль-

Ность

Время

Реакции

Чувствитель-

ность, М/л

Мочевина Уреаза Катионный

Газовый (NH3)

Недели

Мес.

С

Мин.

10–2 – 5⋅10–5

до 5⋅10–4

Глюкоза Глюкозо-

Оксидаза

РН-электрод

Газовый (О2)

Неделя

Недели

Мин.

Мин.

10–1 – 10–3

2⋅10–4

L-амино-

Кислоты

Оксидаза

L-аминокислот

Pt(H2O2) 4–6 мес. 12 с 10–3 – 10–5

Спирты Алкоголь-

Оксидаза

Pt(H2O2) 1 неделя 12 с 0.5 – 100 мг/ %

Пенициллин Пенициллиназа рН-электрод 2 недели 0.5–2 мин. 10–2 – 10–4

Мочевая

Кислота

Уратоксидаза Pt(H2O2) 4 мес. 30 с 10–2 – 10–4

Нитрат Нитрат-

Редуктаза

NH4+ 2–3 мин. 10–2 – 10–4

Нитрит Нитрит-

Редуктаза

Газовый (NH3) 3–4 мес. 2–3 мин. 5⋅10–2 – 5⋅10–4

Сульфат Акрил-

Сульфатаза

Pt 1 мес. 1 мин. 10–1 – 10–4

Электродный

Датчик

Электродный

Датчик

Найлоновая

Сеточка

Диализная

Мембрана

1 2 3 4

А

Б

Слой геля,

Содержащего

Фермент

Резиновое

Кольцо

Резиновое кольцо

Фермент

Рис. 3.4. Изготовление ферментных электродов (по Дж. Вудворду, 1988).

А – с использованием физически включенных ферментов, Б – химически связанных ферментов.

электрода, – датчика NH3, СО2, О2, на основе которых делают ферментные

электроды для детекции мочевины, аминокислот, спирта и т.д. На рис. 3.5

Показаны конструкции ферментных электродов.

Стабильность работы электродов главным образом зависит от способа

иммобилизации фермента: правильного подбора фермента и носителя,

Концентрации фермента в носителе, стабильности ______применяемого датчика,

На основе которого сделан электрод, а также от условий проведения ана-

Лиза и условий хранения электрода.

Эра широкого внедрения ферментных электродов в различные сферы

Аналитики только начинается. Биосенсоры, помимо высокой чувствитель-

Ности и быстродействия, существенно уменьшают объем анализируемых

Проб, автоматизируют и упрощают схему анализа. Особенно эффективно

Применение ферментных методов анализа для контроля состояния окру-

Жающей среды, в пищевой и биотехнологической промышленности, в

Клинической аналитике, а также в научных исследованиях. Широкие пер-

Спективы открывают возможности применения мультиферментных сис-

Тем, в которых один из ферментов обеспечивает специфичность реакции,

а другой – детекцию продуктов этой реакции (например, перекисей). По-

лиферментная аналитика существенно, до 10–11 – 10–14 М, увеличивает

А Б

О2

О2

О2

Н - О2 глюконовая

Кислота

Глюкоза

Рис. 3.5. Ферментные электроды (по Н. Н. Угаровой, 1987).

А – ферментный электрод на основе стеклянного электрода для измерения рН:

1- металлический электрод, 2 – резиновое кольцо, 3 – полупроницаемая мембрана, 4 – слой фермента,

5 – стеклянная мембрана, проницаемая для ионов водорода, 6 – приэлектродный буферный раствор;

Б – схема электрода для определения глюкозы:

1 – катод, 2 – электрод сравнения, 3 – полупроводниковая полимерная мембрана,

Слой иммобилизованной глюкозооксидазы.

Чувствительность анализа.

Перспективным методом анализа считают также биолюминесцентный

Микроанализ на основе светлячковой и бактериальной люцифераз. Эти

Методы анализа позволяют определять, например, АТФ и НАД с чувстви-

тельностью до 10–14 М. Сопряжение люцифераз с другими ферментами,

Катализирующими протекание реакции с образованием АТФ и НАДН,

Открывают широкие возможности для создания высокоспецифичных, экс-