葡萄糖快速检测酶电极法的工作的原理

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原理： 为了监测目的物，一种或者多种酶被固定化在聚碳酸酯薄膜层和醋酸纤维素薄膜层之间。底物与酶的反应过程产生的过氧化氢会通过纤维素薄膜层到达铂阳极进行分解，根据数据直接换算为目标物的浓度。
生物膜包含三层材料。第一层为多孔聚碳酸酯, 用来限制底物进入第二层（酶层）的速度，从而防止由于底物量过大引起反应受酶层有限的限制。第三层为纤维素薄膜层，用于过滤使过氧化氢通过并到达电极进行测定 。
  
葡萄糖酶膜示意图

以葡萄糖氧化酶(GOD)电极为例简述其工作原理.在GOD的催化下,葡萄糖(C6H12O6)被氧氧化生成葡萄糖酸(C6H12O7)和过氧化氢.根据上述反应,显然可通过氧电极(测氧的消耗)、过氧化氢电极(测H2O2的产生)和pH电极(测酸度变化)来间接测定葡萄糖的含量.因此只要将GOD固定在上述电极表面即可构成测葡萄糖的GOD传感器.这便是所谓的第一代酶电极传感器.这种传感器由于是间接测定法,故干扰因素较多.第二代酶电极传感器是采用氧化还原电子媒介体在酶的氧化还原活性中心与电极之间传递电子.第二代酶电极传感器可不受测定体系的限制,测量浓度线性范围较宽,干扰少.现在不少研究者又在努力发展第三代酶电极传感器,即酶的氧化还原活性中心直接和电极表面交换电子的酶电极传感器.目前已有的商品酶电极传感器包括:GOD电极传感器、L 乳酸单氧化酶电极传感器、尿酸酶电极传感器等.在研究中的酶电极传感器则非常多.


文献资料

《化学传感器》 1992年01期 加入收藏 投稿

酶电极法测定发酵液中的葡萄糖量
戴愉勤  张国雄  
【摘要】：正 葡萄糖是发酵所需的主要碳源,其浓度变化与发酵正常与否及完全程度关系甚为密切。常规分析采用斐林滴定法,滴定终点难以控制,比色法、紫外分光光度法,也有报道,但均不能实现在线检测。本文报道用自制的葡萄糖氧化酶电极测定谷氨酸,苏氨酸发酵液中的葡萄糖量,结果与斐林滴定法相符。实现发酵液中葡萄糖的在线检测,配合计算机进行发酵过程的跟踪和控制的研究还在进行中。
【作者单位】： 中国科学院上海冶金研究所 中国科学院上海冶金研究所
【关键词】： 葡萄糖氧化酶电极 发酵液 电极法测定 在线检测 紫外分光光度法 滴定法 谷氨酸 苏氨酸 浓度变化 发酵过程
【正文快照】：
葡萄糖是发酵所需的主要碳源,其浓度变化与发酵正常与否及完全程度关系甚为密切。常规分析采用斐林滴定法〔’〕,滴定终点难以控制,比色法〔“〕、紫外分光光度法〔3〕,也有报道,但均不能实现在线检测。 本文报道用自制的葡萄糖氧化酶电极测定谷氦酸,苏氨酸发酵液中的葡萄糖量

细履平沙

科技含量较高。反应速率不好控制，而且固定化的酶要稳定。抽时间研究研究

细履平沙

1967年S.J.乌普迪克等制出了第一个生物传感器葡萄糖传感器。将葡萄糖氧化酶包含在聚丙烯酰胺胶体中加以固化，再将此胶体膜固定在隔膜氧电极的尖端上，便制成了葡萄糖传感器。当改用其他的酶或微生物等固化膜，便可制得检测其对应物的其他传感器。固定感受膜的方法有直接化学结合法；高分子载体法；高分子膜结合法。现已发展了第二代生物传感器（微生物、免疫、酶免疫和细胞器传感器），研制和开发第三代生物传感器，将系统生物技术和电子技术结合起来的场效应生物传感器，90年代开启了微流控技术，生物传感器的微流控芯片集成为药物筛选与基因诊断等提供了新的技术前景。由于酶膜、线粒体电子传递系统粒子膜、微生物膜、抗原膜、抗体膜对生物物质的分子结构具有选择性识别功能，只对特定反应起催化活化作用，因此生物传感器具有非常高的选择性。缺点是生物固化膜不稳定。生物传感器涉及的是生物物质，主要用于临床诊断检查、治疗时实施监控、发酵工业、食品工业、环境和机器人等方面。

细履平沙

基于酶促反应的的葡萄糖传感器其最基本的原理是：利用固定化葡萄糖氧化酶膜作识别器件，将感受的葡萄糖量转换成可用输出信号。葡萄糖传感器基本由酶膜和Clark氧电极或过氧化氢电极组成。在葡萄糖氧化酶的催化作用下,葡萄糖发生氧化反应消耗氧气，生成葡萄糖酸内酯和过氧化氢。葡萄糖氧化酶被半透膜通过物理吸附的方法固定在靠近铂电极的表面，其活性依赖于其周围的氧浓度。葡萄糖与葡萄糖氧化酶反应，生成两个电子和两个质子。被氧及电子质子包围的还原态葡萄糖氧化酶经过反应后，生成过氧化氢及氧化态葡萄糖氧化酶，葡萄糖氧化酶回到最初的状态并可与更多的葡萄糖反应。葡萄糖浓度越高，消耗的氧越多，生成的过氧化氢越多。葡萄糖浓度越少，则相反。因此，氧的消耗及过氧化氢的生成都可以被铂电极所检测，并可以作为测量葡萄糖测定的方法