JPH0332742B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0332742B2 JPH0332742B2 JP57100213A JP10021382A JPH0332742B2 JP H0332742 B2 JPH0332742 B2 JP H0332742B2 JP 57100213 A JP57100213 A JP 57100213A JP 10021382 A JP10021382 A JP 10021382A JP H0332742 B2 JPH0332742 B2 JP H0332742B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- glucose
- sucrose
- mutarotase
- enzyme
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/001—Enzyme electrodes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、被検液中のスクロース（しよ糖）の
濃度を精度よく、しかも迅速簡便に測定すること
のできるスクロース濃度測定用酵素電極に関す
る。
濃度を精度よく、しかも迅速簡便に測定すること
のできるスクロース濃度測定用酵素電極に関す
る。
スクロースは、食品中に広く含有される糖の１
つとして重要である。従来、スクロース濃度の測
定に関しては、化学反応を利用する方法、あるい
は液体クロマトグラフイーなど種々の測定法が用
いられているが、精度や迅速性に欠けたり、ある
いは測定操作が煩雑であるなどの問題点を有する
ものである。これに対し酵素反応を利用する測定
法、特に酵素を電極近傍に固定化したいわゆる酵
素電極を用いる方法は、上記欠点を解決すること
のできる測定法として注目されている。酵素法に
よるスクロースの測定方法について以下に反応式
で示す。
つとして重要である。従来、スクロース濃度の測
定に関しては、化学反応を利用する方法、あるい
は液体クロマトグラフイーなど種々の測定法が用
いられているが、精度や迅速性に欠けたり、ある
いは測定操作が煩雑であるなどの問題点を有する
ものである。これに対し酵素反応を利用する測定
法、特に酵素を電極近傍に固定化したいわゆる酵
素電極を用いる方法は、上記欠点を解決すること
のできる測定法として注目されている。酵素法に
よるスクロースの測定方法について以下に反応式
で示す。
スクロース＋H2Oβ−フルクトシダーゼ
――――――――――――→
α−Ｄ−グルコース＋Ｄ−フルクトース (1)
α−Ｄ−グルコースムタロターゼ
―――――――→
β−Ｄ−グルコース (2)
β−Ｄ−グルコース＋H2O＋O2
グルコースオキシダーゼ
―――――――――――――→
H2O2＋グルコン酸 (3)
H2O2→2H＋O2＋2e (4)
まず、被検液中のスクロースが(1)式の様にβ−
フルクトシダーゼによりα−Ｄ−グルコースに分
解され、続いて(2)式のようにムタロターゼの作用
によりβ−Ｄ−グルコースとなり、さらに(3)式の
様にグルコースオキシダーゼにより過酸化水素
（H2O2）を生成する。そこで、このH2O2を(4)式
のように白金電極などからなる過酸化水素検出用
の電極を用いて電解酸化することにより、得られ
る酸化電流値からもとの被検液中に含まれるスク
ロース濃度を知ることができる。
フルクトシダーゼによりα−Ｄ−グルコースに分
解され、続いて(2)式のようにムタロターゼの作用
によりβ−Ｄ−グルコースとなり、さらに(3)式の
様にグルコースオキシダーゼにより過酸化水素
（H2O2）を生成する。そこで、このH2O2を(4)式
のように白金電極などからなる過酸化水素検出用
の電極を用いて電解酸化することにより、得られ
る酸化電流値からもとの被検液中に含まれるスク
ロース濃度を知ることができる。
しかし、この方法においては、スクロースをグ
ルコースに変換することに基づいているため、被
検液中にグルコースが共存する場合には誤差を生
じることになる。この対策としては、従来の一般
的方法として、２つの電極を用いる方法が考えら
れる。すなわち、β−フルクトシダーゼとムタロ
ターゼおよびグルコースオキシダーゼの３種類の
酵素を固定化したスクロース検出用（共存グルコ
ースも同時に検出する）の電極と、ムタロターゼ
とグルコースオキシダーゼの２種類の酵素を固定
化した共存グルコース検出用の電極を使用し、こ
の２つの電極で得られる電流値を差し引くことに
より被検液中のスクロースに基づく電流値のみを
得るという方法である。しかし、この方法は、電
極を２つ用いることの他に、２つの電極の応答特
性をうまくバランスさせる必要があるなど、実用
的には甚だ不便である。
ルコースに変換することに基づいているため、被
検液中にグルコースが共存する場合には誤差を生
じることになる。この対策としては、従来の一般
的方法として、２つの電極を用いる方法が考えら
れる。すなわち、β−フルクトシダーゼとムタロ
ターゼおよびグルコースオキシダーゼの３種類の
酵素を固定化したスクロース検出用（共存グルコ
ースも同時に検出する）の電極と、ムタロターゼ
とグルコースオキシダーゼの２種類の酵素を固定
化した共存グルコース検出用の電極を使用し、こ
の２つの電極で得られる電流値を差し引くことに
より被検液中のスクロースに基づく電流値のみを
得るという方法である。しかし、この方法は、電
極を２つ用いることの他に、２つの電極の応答特
性をうまくバランスさせる必要があるなど、実用
的には甚だ不便である。
そこで、本発明は、以上に述べた不都合をなく
し、迅速かつ容易に、繰り返し使用でき、しかも
共存グルコースの影響を除去することのできるス
クロース濃度測定用酵素電極を提供するものであ
る。
し、迅速かつ容易に、繰り返し使用でき、しかも
共存グルコースの影響を除去することのできるス
クロース濃度測定用酵素電極を提供するものであ
る。
本発明のスクロース濃度測定用酵素電極の特徴
は、グルコースオキシダーゼとムタロターゼおよ
びβ−フルクトシダーゼを固定化した過酸化水素
検出用の第１の電極と、第１の電極による過酸化
水素の検出を妨害する物質を電解除去するための
第２の電極とからなり、第２の電極上にグルコー
スオキシダーゼとムタロターゼを固定化した点に
ある。ここで、第１の電極および第２の電極は、
それぞれ白金層を形成した多孔質膜から構成する
のがよく、第２の電極は、第１の電極に対して被
検液側に配置されている。
は、グルコースオキシダーゼとムタロターゼおよ
びβ−フルクトシダーゼを固定化した過酸化水素
検出用の第１の電極と、第１の電極による過酸化
水素の検出を妨害する物質を電解除去するための
第２の電極とからなり、第２の電極上にグルコー
スオキシダーゼとムタロターゼを固定化した点に
ある。ここで、第１の電極および第２の電極は、
それぞれ白金層を形成した多孔質膜から構成する
のがよく、第２の電極は、第１の電極に対して被
検液側に配置されている。
第１図は本発明の酵素電極の一実施例について
部分拡大断面模式図で示す。図中、１は第１の電
極、２は第の電極である。第１の電極は、多孔質
膜３の片側の膜面上にスパツタリング、蒸着など
の方法で白金層４を形成し、さらに膜面上および
孔中にグルコースオキシダーゼとムタロターゼお
よびβ−フルクトシダーゼを固定化している。５
はこれらの酵素固定化層である。第２の電極２
は、多孔質膜６の両面に白金層７を前記同様の方
法により形成し、孔中および膜面上にはグルコー
スオキシダーゼとムタロターゼを固定化してい
る。８は酵素固定化層である。さらに、これら２
つの電極は一体化され、一枚の薄膜状の酵素電極
に構成されている。測定に際しては、第２の電極
側を被検液側となる様にして用いる。
部分拡大断面模式図で示す。図中、１は第１の電
極、２は第の電極である。第１の電極は、多孔質
膜３の片側の膜面上にスパツタリング、蒸着など
の方法で白金層４を形成し、さらに膜面上および
孔中にグルコースオキシダーゼとムタロターゼお
よびβ−フルクトシダーゼを固定化している。５
はこれらの酵素固定化層である。第２の電極２
は、多孔質膜６の両面に白金層７を前記同様の方
法により形成し、孔中および膜面上にはグルコー
スオキシダーゼとムタロターゼを固定化してい
る。８は酵素固定化層である。さらに、これら２
つの電極は一体化され、一枚の薄膜状の酵素電極
に構成されている。測定に際しては、第２の電極
側を被検液側となる様にして用いる。
上記の酵素電極によるスクロース濃度測定につ
いて、前述の(1)〜(4)の反応式に基づいて説明す
る。すなわち、被検液中のスクロースは第２の電
極の孔中を通つて第１の電極に拡散し、β−フル
クトシダーゼの作用でα−Ｄ−グルコースとな
り、次にムタロターゼによつてβ−Ｄ−グルコー
スとなり、さらにグルコースオキシダーゼによつ
てH2O2が生成する。第１の電極の電位をH2O2の
十分な酸化電位に設定しておくことにより、
H2O2が白金層で酸化される。このとき得られる
酸化電流は被検液中のスクロース濃度に依存す
る。
いて、前述の(1)〜(4)の反応式に基づいて説明す
る。すなわち、被検液中のスクロースは第２の電
極の孔中を通つて第１の電極に拡散し、β−フル
クトシダーゼの作用でα−Ｄ−グルコースとな
り、次にムタロターゼによつてβ−Ｄ−グルコー
スとなり、さらにグルコースオキシダーゼによつ
てH2O2が生成する。第１の電極の電位をH2O2の
十分な酸化電位に設定しておくことにより、
H2O2が白金層で酸化される。このとき得られる
酸化電流は被検液中のスクロース濃度に依存す
る。
被検液中にα又はβのＤ−グルコースが共存す
る場合には、第２の電極に固定化されたグルコー
スオキシダーゼとムタロターゼの作用により(2)、
(3)式と同様にH2O2が生成し、ただちに白金層７
によつて(4)式のように電解酸化される。また、ア
スコルビン酸をはじめとする白金層で直接電解さ
れやすい妨害物質が共存する場合にも、白金層７
で電解酸化される。すなわち、第２の電極で前も
つて電解酸化することにより、第１の電極におけ
るスクロースのみに基づいて生成するH2O2の電
解酸化に対する妨害物質の影響を除去することが
できる。
る場合には、第２の電極に固定化されたグルコー
スオキシダーゼとムタロターゼの作用により(2)、
(3)式と同様にH2O2が生成し、ただちに白金層７
によつて(4)式のように電解酸化される。また、ア
スコルビン酸をはじめとする白金層で直接電解さ
れやすい妨害物質が共存する場合にも、白金層７
で電解酸化される。すなわち、第２の電極で前も
つて電解酸化することにより、第１の電極におけ
るスクロースのみに基づいて生成するH2O2の電
解酸化に対する妨害物質の影響を除去することが
できる。
以上のように、白金層を形成した多孔質膜にム
タロターゼとグルコースオキシダーゼを固定化し
た第２の電極を用いることにより、共存するグル
コースやアスコルビン酸など、第１の電極に対し
て妨害となる物質の影響を容易に除去することが
できる。
タロターゼとグルコースオキシダーゼを固定化し
た第２の電極を用いることにより、共存するグル
コースやアスコルビン酸など、第１の電極に対し
て妨害となる物質の影響を容易に除去することが
できる。
以下、本発明の一実施例を説明する。
孔径2000Å、孔密度３×108個／cm2、膜厚10μｍ
のポリカーボネート多孔質膜の片面に厚さが約
1000Åの白金層をスパツタリングにより形成し、
次にこの白金層の側からグルコースオキシダーゼ
とムタロターゼおよびβ−フルクトシダーゼの混
合液を膜面上および孔中に展開した後、乾燥し、
グルタルアルデヒド蒸気中において、25℃で60分
間架橋固定化を行い、この後、十分洗浄し、第１
の電極とした。次に、第２の電極としては、上記
と同じ多孔質膜を使用し、膜の両面にスパツタリ
ングにより上記同様の白金層を形成し、次にグル
コースオキシダーゼとムタロターゼの混合液を膜
の両面および孔中に展開、乾燥後、前記同様に固
定化した。
のポリカーボネート多孔質膜の片面に厚さが約
1000Åの白金層をスパツタリングにより形成し、
次にこの白金層の側からグルコースオキシダーゼ
とムタロターゼおよびβ−フルクトシダーゼの混
合液を膜面上および孔中に展開した後、乾燥し、
グルタルアルデヒド蒸気中において、25℃で60分
間架橋固定化を行い、この後、十分洗浄し、第１
の電極とした。次に、第２の電極としては、上記
と同じ多孔質膜を使用し、膜の両面にスパツタリ
ングにより上記同様の白金層を形成し、次にグル
コースオキシダーゼとムタロターゼの混合液を膜
の両面および孔中に展開、乾燥後、前記同様に固
定化した。
得られた第１の電極と第２の電極を第１図に示
した様に重ね合わせた後、第２図に示す電極ホル
ダーに組み込んで試験に供した。
した様に重ね合わせた後、第２図に示す電極ホル
ダーに組み込んで試験に供した。
第２図において、９は上記のスクロース濃度測
定用酵素電極であり、円筒形の樹脂製ホルダー１
０，１１によつて固定され、第１の電極はリード
１２に、第２の電極はリード１３にそれぞれ接続
されている。ホルダー内部には、第１の電極に対
する白金対極１４とAg／AgCl参照極１５を備
え、PH5.6のリン酸緩衝液１６が満たされている。
またホルダー外部には、第２の電極に対する白金
対極１７とAg／AgCl参照極１８を備えている。
また、第１および第２の電極の位置関係について
は、ホルダー内側に第１の電極が、ホルダー外側
（被検液側）に第２の電極がそれぞれ位置する様
に装着されている。
定用酵素電極であり、円筒形の樹脂製ホルダー１
０，１１によつて固定され、第１の電極はリード
１２に、第２の電極はリード１３にそれぞれ接続
されている。ホルダー内部には、第１の電極に対
する白金対極１４とAg／AgCl参照極１５を備
え、PH5.6のリン酸緩衝液１６が満たされている。
またホルダー外部には、第２の電極に対する白金
対極１７とAg／AgCl参照極１８を備えている。
また、第１および第２の電極の位置関係について
は、ホルダー内側に第１の電極が、ホルダー外側
（被検液側）に第２の電極がそれぞれ位置する様
に装着されている。
上記の電極系をPH5.6のリン酸緩衝液中に浸漬
し、第１の電極および第２の電極の電位をそれぞ
れ＋0.60V vs.Ag／AgClに設定した。次にスク
ロース含む被検液を添加したところ、第１の電極
の電流は急激に増加し、約１分程度で定常値に達
した。このときの電流増加量とスクロース濃度の
関係を第３図にＡで示す。同様にして、グルコー
スを添加した場合のグルコース濃度と電流増加量
の関係をＢで示す。
し、第１の電極および第２の電極の電位をそれぞ
れ＋0.60V vs.Ag／AgClに設定した。次にスク
ロース含む被検液を添加したところ、第１の電極
の電流は急激に増加し、約１分程度で定常値に達
した。このときの電流増加量とスクロース濃度の
関係を第３図にＡで示す。同様にして、グルコー
スを添加した場合のグルコース濃度と電流増加量
の関係をＢで示す。
比較のために、第２の電極に全く電位を印加せ
ず、第１の電極だけ＋0.60V vs.Ag／AgClに設
定しておき、上記同様にグルコースに対する電流
増加量を測定した。これをＣで示す。
ず、第１の電極だけ＋0.60V vs.Ag／AgClに設
定しておき、上記同様にグルコースに対する電流
増加量を測定した。これをＣで示す。
第３図のＢとＣを比較すれば明らかなように、
第２の電極で電解を行うことにより、グルコース
に基づく電流増加を大幅に減少させることができ
る。また、スクロースに対しては、Ａに示すよう
に良好な直線性を有するものであつた。また、こ
れとは別にアスコルビン酸に対して測定したとこ
ろ、上記グルコースの場合と同様にほとんど影響
を受けないことがわかつた。
第２の電極で電解を行うことにより、グルコース
に基づく電流増加を大幅に減少させることができ
る。また、スクロースに対しては、Ａに示すよう
に良好な直線性を有するものであつた。また、こ
れとは別にアスコルビン酸に対して測定したとこ
ろ、上記グルコースの場合と同様にほとんど影響
を受けないことがわかつた。
さらに、上記測定を長期間にわたつて繰り返し
行つたところ、酵素電極の応答特性はほとんど低
下することなく、安定であつた。
行つたところ、酵素電極の応答特性はほとんど低
下することなく、安定であつた。
本発明のスクロース濃度測定用酵素電極に関し
て、多孔質膜の種類、白金層の形状、２つの電極
の構成、さらには設定電位をはじめとする測定条
件などについては、実施例に述べたものに限定さ
れることはなく、本発明の主旨に沿つたものであ
れば良い。
て、多孔質膜の種類、白金層の形状、２つの電極
の構成、さらには設定電位をはじめとする測定条
件などについては、実施例に述べたものに限定さ
れることはなく、本発明の主旨に沿つたものであ
れば良い。
第１図は本発明によるスクロース濃度測定用酵
素電極の一実施例を示す部分拡大断面模式図、第
２図はスクロース濃度を測定するための電極ホル
ダーと電極系を示す模式図、第３図はスクロース
濃度あるいはグルコース濃度と第１の電極の電流
増加量の関係を示す図である。 １……第１の電極、２……第２の電極、３，６
……多孔質膜、４，７……白金層、５，８……固
定化酵素層。
素電極の一実施例を示す部分拡大断面模式図、第
２図はスクロース濃度を測定するための電極ホル
ダーと電極系を示す模式図、第３図はスクロース
濃度あるいはグルコース濃度と第１の電極の電流
増加量の関係を示す図である。 １……第１の電極、２……第２の電極、３，６
……多孔質膜、４，７……白金層、５，８……固
定化酵素層。
Claims (1)
- １ 過酸化水素検出用の第１の電極と、第１の電
極による過酸化水素の検出を妨害する物質を電解
酸化するための第２の電極とを有し、第１の電極
および第２の電極はそれぞれ白金層を形成した多
孔質膜からなり、第１の電極にグルコースオキシ
ダーゼとムタロターゼおよびβ−フルクトシダー
ゼを固定化し、第２の電極にグルコースオキシダ
ーゼとムタロターゼを固定化してなり、第２の電
極を第１の電極に対して被検液側に配置したこと
を特徴とするスクロース濃度測定用酵素電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57100213A JPS58216947A (ja) | 1982-06-10 | 1982-06-10 | スクロ−ス濃度測定用酵素電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57100213A JPS58216947A (ja) | 1982-06-10 | 1982-06-10 | スクロ−ス濃度測定用酵素電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58216947A JPS58216947A (ja) | 1983-12-16 |
| JPH0332742B2 true JPH0332742B2 (ja) | 1991-05-14 |
Family
ID=14268018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57100213A Granted JPS58216947A (ja) | 1982-06-10 | 1982-06-10 | スクロ−ス濃度測定用酵素電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58216947A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6193948A (ja) * | 1984-10-13 | 1986-05-12 | Shimadzu Corp | スクロ−スセンサ |
| US5225321A (en) * | 1987-09-11 | 1993-07-06 | Kanzaki Paper Mfg., Co., Ltd. | Measuring apparatus using enzyme electrodes and the method thereof |
| US5206145A (en) * | 1988-05-19 | 1993-04-27 | Thorn Emi Plc | Method of measuring the concentration of a substance in a sample solution |
| KR100481663B1 (ko) * | 2002-09-24 | 2005-04-08 | 김희찬 | 중기공성 백금을 포함하는 바이오센서 및 이를 이용한글루코스 농도 측정방법 |
-
1982
- 1982-06-10 JP JP57100213A patent/JPS58216947A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58216947A (ja) | 1983-12-16 |
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