葡萄糖传感器及其应用

着重阐述了二种固定化酶膜的制备方法:一种是明胶包埋的固定化葡萄糖氧化酶膜;一种是白蛋白共交联的固定化葡萄糖氧化酶膜。介绍了葡萄糖传感器在临床血糖测定、发酵工业中葡萄糖含量测定、油菜籽中硫代葡萄糖甙测定上的应用。     

测定葡萄糖的酶场效应管传感器

将葡萄糖氧化酶(GOD)、恋用聚丙烯酰胺包埋法固定化在氢离子敏感场效应管(H⁺-ISFET)栅极绝缘层表面,利用葡萄糖氧化酶催化葡萄糖的特异性就制成了对萄萄糖进行定量测定的酶一葡萄糖传感器。该传感器的测定范围为5×10^-6—2×1O^-4g／ml,响应时间为25s(动力学方法),重复性误差小于4％,一个月内未发现传感器输出电压降低。     

蔗糖-葡萄糖双功能酶传感器的研究

结合蔗糖转化酶(INV)酶管与葡萄糖氧化酶(GOD)-葡萄糖变旋酶(MUT)双酶电极构成一种新的蔗糖传感器。该传感器可以分别用于蔗糖及葡萄糖的测定。蔗糖经酶管作用产生α-D-葡萄糖,再用COD-MUT双酶电极定糖。若是样品中蔗糖和葡萄糖共存,比较样品流经不同路径(Ws和Wg)时传感器的响应值,可以排除葡萄糖对蔗糖测定的干扰。传感器的最适pH和温度范围分别为:5.0—6.5和30—40℃。在稳态法实验中,传感器的线性范围为:2.5×10~(-4)—5×10~(-3)mol/L。传感器的重复性很好,CV<1％。该传感器在用于测定发酵培养基(含葡萄糖)的蔗糖含量,平均回收率为97.9％。传感器与糖度计法测定的相关系数为0.997。传感器至少可以稳定使用8天以上。     

蔗糖—葡萄糖双功能酶传感器的研究

结合蔗糖转化酶酶管与葡萄糖氧化酶－葡萄糖变旋酶双酶电极构成一种新的蔗糖传感器。该传感器可以分别用于蔗糖及葡萄糖的测定。蔗糖经酶管作用产生α－Ｄ－葡萄糖,再用ＧＯＤ－ＭＵＴ双酶电极定糖。若是样品中蔗糖和葡萄糖共存,比较样品流经不同路径时传感器的响应值,可以排除葡萄糖对蔗糖测定的干扰。传感器的最适ｐＨ和温度范围分别为：５．０－６．５和３０－４０℃,在稳态法实验中,传感器的线性范围为：２．５×１０＾－４     

用葡萄糖酶电极法测定葡萄糖淀粉酶活性的研究

利用固定化葡萄糖氧化酶酶膜和过氧化氢电极组成酶电极测定葡萄糖淀粉酶的活性单位。用已知单位的葡萄淀粉酶作为测定标准定标后,在仪器上直接测出被测样品的葡萄糖淀粉酶活性单位,测定时间１４０ｓ,操作周期３ｍｉｎ,连续１０次测定ＣＶ值为０.６７％,５０～５００ｕ／ｍｌ的范围内线性良好,ｒ＝０.９９９９。     

固定化葡萄糖异构酶的研究

采用明胶包埋经热固定处理的链霉菌细胞,再用戊二醛交联的复合法制备固定化葡酶糠异构酶。选择了合适的包埋配比和戊二醛交联的最适条件。确定了制备固定化酶的工艺条件。对固定化酶的若干性质进行了试验研究,选择了一个较理想的转化条件,在此基础上进行了多次固定床反应器的连续转化试验(干固定化酶重量为1 kg),以40—44%(w/w)的双酶法液体葡萄糖为底物,在5 ×10~-3MgSO_4,5×10~-3Na_2SO_8,pH7.2.64℃±1℃的条件下,固定化葡萄糖异构酶的半衰期为30天以上,56—60天酶活保留原来的25%。每公斤干固定化酶可转化绝干葡萄糖2吨左右(转化率     

醋酸纤维素膜为基础的葡萄糖生物传感器的研制

用共价法将酶固定在醋酸纤维素膜上,方法简便易行,制造的酶膜稳定,比活力高。同时采用该方法制备了葡萄糖氧化酶酶膜,与氧电极组装成测定葡萄糖的生物传感器,线性范围为50~800mg／dl,仪器工作的最适pH为6．0,最适温度为40℃。将该膜与过氧化氢电极组装得到的传感器具有以下特性：线性范围为10~200mg／dl,最适pH为6．0,测定结果与酶试制盒有良好相关性。     

短乳杆菌葡萄糖异构酶固定化的研究

采用离子交换树脂ＤＥＡＥ纤维素对短乳杆菌葡萄糖异构酶进行固定化,并用固定化细胞使葡萄糖异构化为果糖,研究了制备固定化细胞最佳条件,而且与戊二醛交联法,海藻酸钙包埋法作了比较。还研究了固定化细胞的性质及连续转化的最佳条件,用ＤＥＡＥ纤维素固定化具有酶活力高,回收率高,机械强度好,成本低等优点。     

尿素氮-葡萄糖双功能分析仪的研究

由固定化脲酶、谷氨酸脱氢酶、谷氨酸氧化酶、葡萄糖氧化酶的复合酶膜组成的双电极系统,可以同时测定尿素氮和葡萄糖的含量,每次进样量为25μl,20s即可测定出尿素氮和葡萄糖的含量。在0～60mg/dl尿素氮、0～500mg/dl葡萄糖范围内具有良好的线性关系。连续测定20次的变异系数分别为1.02％和1.05％。酶膜使用寿命为两星期以上。此仪器可广泛应用于临床检验和体育训练中。     

尿素氮-葡萄糖双功能分析仪的研究

由固定化脲酶、谷氨酸脱氢酶、谷氨酸氧化酶、葡萄糖氧化酶的复合酶膜组成的双电极系统,可以同时测定尿素氮和葡萄糖的含量,每次进样量为25μl,20s即可测定出尿素氮和葡萄糖的含量。在0～60mg/dl尿素氮、0～500mg/dl葡萄糖范围内具有良好的线性关系。连续测定20次的变异系数分别为1.02％和1.05％。酶膜使用寿命为两星期以上。此仪器可广泛应用于临床检验和体育训练中。     

基于膨润土的层柱黏土固定β-葡萄糖醛酸苷酶的研究

以膨润土制备的层柱黏土为载体,考察给酶量、固定化pH、温度和时间对固定化β-葡萄糖醛酸苷酶活性的影响,并对其操作稳定性进行研究。结果表明：给酶量为2700U／g,最适pH为3．6,固定化温度40℃,固定化60min条件下固定化酶催化活性较高;酶经固定化后其热稳定性及储存稳定性显著提高。     

葡萄糖氧化酶在枯草芽孢杆菌芽孢表面的展示及其酶电极制备

葡萄糖生物传感器是目前最为常见的电化学生物传感器,绝大多数葡萄糖生物传感器采用在电极表面修饰葡萄糖氧化酶的方法来制备,但是,在电极的固定化过程中需要酶的纯化,使得成本增加,已成为固定化酶电极开发领域的瓶颈。文中主要以芽孢衣壳蛋白CotX为锚定蛋白将葡萄糖氧化酶 (Glucose oxidase,GOD) 展示到枯草芽孢杆菌芽孢表面,通过Western blotting分析、免疫荧光分析以及酶活检测均证明GOD在芽孢表面有效表达,发酵获得重组芽孢 (Spore-GOD)。再采用滴涂法和电沉积法制备了氧化石墨烯/普鲁士蓝沉积膜修饰玻碳电极,将Spore-GOD固定在修饰电极表面,最后滴加一层Nafion溶液,制成了电化学生物传感器,用于葡萄糖的灵敏测定。葡萄糖在该酶电极传感器上的循环伏安图表明,该反应在0.42 V处出现明显的氧化峰,并且氧化还原峰电流与葡萄糖浓度在0.1–7.0 mmol/L之间具有良好的线性关系,校正曲线方程为：I=1.304 7Cglucose+3.639 (R2=0.992 9),其检测限为7.5 μmol/L (S/N=3)。此修饰电极具有良好的导电性能、稳定性和重现性,可用于葡萄糖的分析测定。     

生物传感器的开发和应用进展

生物传感器的开发和应用进展冯德荣（山东省科学院生物研究所２５００１４）一、生物传感器的特点和原理在生物技术领域迫切需要建立的各种快速分析和优化控制方法中,生物传感器是目前最受到人们注意的一种。生物传感器能对许多过去难于测定的生化物质进行定量分析,已经在实践中开始应用的生物传感器都是固定化酶酶电极,包括葡萄糖、谷氨酸、乳酸、乙醇等多种。     

环氧聚胺——一种细胞固定化的新型交联剂

近年来随着人们对酶和微生物细胞固定化研究的逐渐深入,对固定化的各种载体材料和固定化方法也进行广泛研究。本文报道一种固定化酶的新型交联剂——环氧聚胺(Epoxy-polyamine简称E.P.A.)用于游动放线菌葡萄糖异构酶和大肠杆菌青霉素酰化酶交联固定化的研究结果。一、材料和方法 1.菌体及试剂 (1)菌体含青霉素酰化酶之大肠杆菌,由华北制药厂提供。含葡萄糖异构酶之游动放线菌,由上海新型发酵厂提供。 (2)环氧聚胺上海市化学试剂商店。     

尿酸酶—一鲁米诺化学发光传感器

研制了依赖于鲁米诺化学发光反应和固定化尿酸酶柱的测定血清尿酸的生物传感器。其测定血清样品响应时间４７ｓ。测定每份样品需时１．５ｍｉｎ,样品体积１７ｕｌ。工作曲线的线性范围１￣２０ｍｇ／ｄｌ。批内不精密度３．２２％￣４．３６％;批间６．１８％￣７．８％。测定值回收率为９３％￣１０９％。与医院常规酶试剂盒方法比较相关系数ｒ＝０．９９０９。固定化尿酸酶柱室温使用,４℃冰箱保存,连续使用５个半月测定样品２     

固定化葡萄糖异构酶最适pH值的调节

用多孔强碱性三乙醇胺基聚苯乙烯树脂作为载体,用CNBr与载体上多羟基作用共价偶联葡萄糖异构酶(GI)。最适偶联条件表明:CNBr量增多,蛋白载量增加,但比活下降。固定化葡萄糖异构酶(IGI)最适反应温度比天然酶提高15℃。并系统地研究了影响IGI活力-pH的曲线的各种因素:用具有不同平均孔径的载体(R=137A,185A,230A,365A)固定化GI,在低离子强度条件下(0.0064mol/L),测定其最适pH值分别7.76,7.56,7.50,8.20。选择平均孔径为230A且具有不同数量三乙醇胺基的载体(0.94,1.05,1.13,1.37mmol/g干胶)分别固定化GI,其最适pH值分别为7.70,7.50,7.46,7.36。     

魔芋葡甘露聚糖新载体制备和对葡萄糖淀粉酶的固定化

把魔芋葡甘露聚糖(KGM)制备成强度高稳定性好的不溶性载体,通过钛活化固定化葡萄糖淀粉酶,检验固定化效果。偶联酶蛋白量通常是30～40mg/g载体,固定化酶的活性保持在50％以上,并且结合过酶的载体可以反复再生固定化酶。将自由酶和固定化酶进行比较,最适pH从4.0变到4.0～4.4,最适温度从50变成50～55℃,K_m从0.16％变为0.28％淀粉液。在45℃连续柱式运转反应,DE值平均98.62％,半衰期151天。结果表明本报道的主要优点是成本低廉、效果显著、操作简单和安全无毒。     

化学发光法测定葡萄糖

葡萄糖在葡萄糖氧化酶作用下氧化生成葡萄糖酸和过氧化氢,用化学发光法可以测定生成的过氧化氢,从而知道葡萄糖的含量。本法所需样品量少,快速方便,灵敏度较比色法高,适用于大量样品的分析,如血糖,也可用于测定葡萄糖氧化酶、过氧化物酶、过氧化氢以及金属离子等。测定方法包括葡萄糖的氧化和发光强度的测量两个步骤。     

离子交换树脂固定化葡萄糖异构酶

世界上不少国家为寻找新的甜味剂,开辟新糖源,满足人们日益增长的食糖用量,进行了许多探索和研究,并找到了高果糖浆这一营养可口的甜味剂。随着固定化技术的发展,高果糖浆的生产发展迅速。由于葡萄糖-果糖间存在热力学平衡,平衡时果糖浓度为42％左右,从而影响葡萄糖的转化率。据文献报导,硼酸盐与果糖间的络合稳定性比它与葡萄糖间的大,从而能打破葡萄糖-果糖间的可逆平衡,增加果糖的产量;而硼酸盐易通过化学方法接到离子交换树脂上。因而本实验采用离子交换树脂作为载体,并将其转变为硼酸型树脂,通过物理吸附及离子交换作用制备固定化酶。此法简便,而且所用离子交换树脂合成工艺成熟、成本低。     

α-环状糊精葡萄糖基转移酶的固定化及其性质研究

研究了一种α-环糊精葡萄糖基转移酶的固定化和固定化酶的性质。通过对戊二醛浓度、酶量和交联时间各单因素的考察,确定了最佳的固定化条件。与游离酶相比,以DEAE纤维素为载体的固定化酶最适pH向酸性偏移,最适温度不变,pH稳定性和热稳定性都有所提高。在40℃、150r/min下反应3h,转化率可以达到32%。固定化酶可以连续使用4次以上。固定化酶在4℃、5mmol/L CaCl2溶液里保存18d,还剩余80%以上的活力。