Biopolym. Cell. 2009; 25(3):194-203.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.0007DC
Молекулярна та клітинна біотехнології
Використання L-лактат-цитохром с-оксидоредуктази для створення амперометричного біосенсора при визначенні L-лактату
1, 2Горюшкіна Т. Б., 1, 2Орлова А. П., 3Смуток О. В., 3, 4Гончар М. В., 1Солдаткін О. П., 1Дзядевич С. В.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680
  2. Київський національний університет імені Тараса Шевченка
    вул. Володимирська 64, Київ, Україна, 01601
  3. Інститут біології клітини НАН України
    вул. Драгоманова, 14/16, Львів, Україна, 79005
  4. Відділ біотехнології, факультет біотехнології, Університет Жешув
    Кольбушова, Польща

Abstract

Мета. Розробити амперометричний біосенсор для визначення L-лактату на основі L-лактат-цитохром с-оксидоредуктази (флавоцитохрому b2, ФЦ b2) дріжджів Hansenula polymorpha. Методи. Експерименти проведено з використанням амперометричного методу вимірювання. Для іммобілізації ФЦ b2 на поверхню електродів застосовано методи електрохімічної полімеризації та іммобілізації в парах глутарового альдегіду. Результати. Обрано препарат ферменту ФЦ b2, який після іммобілізації у полі-3,4-етилендіокситіофені демонструє найкращі робочі характеристики. Досліджено селективність, операційну стабільність та стабільність при зберіганні створеного біосенсора, встановлено рН-оптимум його роботи. За допомогою розробленого високостабільного біосенсора проаналізовано концентрацію L-лактату у модельних розчинах та зразках вина. Висновки. Біосенсор на основі ФЦ b2, перевагою якого є висока стабільність, можна застосовувати для аналізів крові та інших рідин, які не містять етанолу, а після оптимізації селективності біосенсора – і для аналізу вина.
Keywords: амперометричний біосенсор, флавоцитохром b2, L-лактат.
Повний текст: (PDF, українською) (PDF, англійською)

References

[1] Goriushkina T. B., Dzyadevych S. V. Grape wines: chemical composition and methods of determination. Biotekhnology 2008; 1(2):24–38.
[2] Goriushkina T. B., Shkotova L. V., Slast'ya E. A., Soldatkin A. P., Dzyadevych S. V. Optimization of methods of lactate determination in wine by amperometric enzyme biosensor. Sensor Electronics and Microsystem Technologies. 2008; 2:39–47.
[3] Goriushkina T. B., Dzyadevych S. V. Enzymatic biosensors for quantitative analysis of wine's components. Sensor Electronics and Microsystem Technologies. 2008; 1:49–67.
[4] Rahman M. M., Shiddiky M. J. A., Rahman M. A., Shim Y.-B. A lactate biosensor based on LDH/NADH immobilized on a conducting polymer/multiwall carbon nanotube composite film Anal. Biochem 2009 384:159–165.
[5] Mazzei F., BotrP F., Favero G. Peroxidase based biosensors for the selective determination of D, L-lactic acid and L-malic acid in wines. Microchem. J. 2007; 87:81–86.
[6] Esti M., Volpe G., Micheli L., Delibato E., Compagnone D., Moscone D., Palleschi G. Electrochemical biosensors for monitoring malolactic fermentation in red wine using two strains of Oenococcus oeni. Anal. Chim. Acta. 2004. 513, N 1: 357–364.
[7] Parra A., Casero E., Vazquez L., Pariente F., Lorenzo E. Design and characterization of a lactate biosensor based on immobilized lactate oxidase onto gold surfaces. Anal. Chim. Acta 2006 555:308–315.
[8] Rhemrev-Boom M. M., Jonker M. A., Venema K., Jobst G., Tiessena R., Korf J. On-line continuous monitoring of glucose or lactate by ultraslow microdialysis combined with a flow-through nanoliter biosensor based on poly(m-phenylenediamine) ultra-thin polymer membrane as enzyme electrode Analyst 2001 126:1073–1079.
[9] Chaniotakis N. A. Enzyme stabilization strategies based on electrolytes and polyelectrolytes for biosensor applications Anal. Bioanal. Chem 2004 378 P. 89–95.
[10] Gibson T. D., Hulbert J. N., Woodward J. R. Preservation of shelf life of enzyme based analytical systems using a combination of sugars, sugar alcohols and cationic polymers or zinc ions Anal. Chim. Acta 1993 279:185–192.
[11] Azevedo A. M., Cabral J. M. S., Prazeres D. M. F., Gibson T. D., Fonseca L. P. Thermal and operational stabilities of Hansenula polymorpha alcohol oxidase J. Mol. Catalysis B: Enzymatic 2004 27:37–45.
[12] Kaushik A., Khan R., Solanki P. R., Pandey P., Alam J., Ahmad S., Malhotra B. D. Iron oxide nanoparticles–chitosan composite based glucose biosensor Biosensors and Bioelectronics 2008 24 P. 676–683.
[13] Smutok O., Gayda G., Gonchar M., Schuhmann W. A novel L-lactate-selective biosensor based on flavocytochrome b2 from methylotrophic yeast Hansenula polymorpha Biosensors and Bioelectronics 2005 20:1285–1290.
[14] Smutok O. V., Gayda G. Z., Shuman V., Gonchar M. V. Development of L-lactate-selective biosensor based on thermostable yeast L-lactate-cytochrome c-oxidoreductase Investigation on Sensor Systems and Technologies. Eds A. V. El'skaya, V. D. Pokhodenko) Kyiv: IMBG, 2006:51–57.
[15] Shleev S. V., Shumakovich G. P., Nikitina O. V., Morozova O. V., Pavlishko H. M., Gayda G. Z., Gonchar M. V. Purification and characterization of alcohol oxidase from a genetically constructed over-producing strain of the methylotrophic yeast Hansenula polymorpha. Biochemistry. 2006; 71,(3):245–250.
[16] Dzyadevych S. V., Soldatkin A. P. Solid-state electrochemical enzyme biosensors Kyiv: IMBG, 2008 222 p.
[17] Shkotova L. V., Goriushkina T. B., Slast'ya E. A., Soldatkin A. P., Tranh-Minh C., Chovelon J.-M., Dzyadevych S. V. Amperometric biosensor for lactate analysis in wines and must during wine fermentation. Ukr Biokhim Zh. 2005; 77(5):123–130.