III Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2011

Концентрацию спиртов необходимо определять при производстве и хранении алкогольных напитков, в процессах культивирования микроорганизмов (при использовании спиртов в качестве источника углерода), в фармацевтической промышленности и клинико-токсикологических исследованиях.

Сложность определения спиртов заключается в их близости по химическому строению и по реакционной способности.  Применение микробных и ферментных электродов высокой избирательности позволяет гораздо эффективнее анализировать реальные биологические и технологические среды.

Так как многие биохимические реакции сопровождаются потреблением кислорода,  то использование в качестве преобразователя кислородного электрода позволяет создавать биосенсоры для анализа широкого спектра органических соединений. Основными достоинствами биосенсоров на основе кислородных датчиков являются простота изготовления, высокая стабильность, селективность, чувствительность и воспроизводимость показаний. В подобных биосенсорных системах обычно используют промышленно выпускаемый чувствительный к изменению концентрации кислороду электрод Кларка.

Целые клетки микроорганизмов имеют ряд преимуществ перед ферментами, такие как: стабильность; возможность генетических манипуляций, что позволяет получать мутантные микроорганизмы со строго детерминированными биокаталитическими свойствами; дешевы по сравнению с ферментами и не требуют трудоемких процессов очистки; способны осуществлять многостадийные преобразования, не требуя введения дополнительных экзогенных факторов.

В настоящей работе в качестве биоматериала рецепторных элементов биосенсора использовали метилотрофные дрожжи Hansenula polymorpha NCYC 495 ln. Биоматериал иммобилизовали на нитроцеллюлозной мембране с помощью бензохинона и ДЭАЭ-декстрана.

Важной характеристикой любого анализа является его селективность. В случае биосенсорного анализа селективность определяется субстратной специфичностью микроорганизмов, используемых для формирования рецепторного элемента сенсора, чем меньше субстратов способна окислять используемая культура, тем выше селективность анализа.

Оценка субстратной специфичности иммобилизованных клеток Hansenula polymorpha NCYC 495ln была проведена по 6 различным  субстратам. Полученный биорецепторный элемент не обладает строгой субстратной специфичностью к низшим спиртам линейного строения. В связи с этим, концентрацию этилового спирта в анализируемых образцах можно определять лишь при отсутствии в них других низших спиртов линейного строения.

Стоит отметить, что отклик сенсора на основе штамма Hansenula polymorpha NCYC 495ln на первые сутки использования оставался стабильным на протяжении 15 и более измерений. Среднее значение ставило 0,04±0,02 нА/мин для концентрации метанола 2,5 ммоль/дм³, и 0,02±0,01 нА/мин для концентрации метанола 0,5 ммоль/дм³. На восьмые сутки использования величина откликов биосенсосра снизилась на 80% от первоначального значения.

Для нахождения концентрации этанола в исследуемых образцах необходимо построить градуировочную зависимость величины отклика биосенсора от концентрации этанола.  В качестве исследуемого образца использовали водку "золотой Велес", разбавленную в 20 раз буферным раствором. Разбавление необходимо, поскольку пределы измеряемых концентраций этанола составляют от 0,5мМ до 2,5мМ. Значения концентрации этанола определенные биосенсорным методом и референтным методом (ареометрическим) хорошо коррелируют   между собой и совпадают с концентрацией, заявленной производителем. 

Работа выполнена при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (2009-2013 г.), госконтракт № 02.740.11.0296 и № П551

Код для цитирования: Скопировать