酶传感器工作原理图.ppt

酶传感器 酶传感器工作原理图 酶的固定方法 1、吸附法 2、包埋法 3、共价结合法 4、交联法 发展史 第一阶段：经典葡萄糖酶电极的葡萄糖生物传感器 采用过氧化氢电极作为基础电极，通过检测H2O2的产生量，进而检测血清中的葡萄糖含量。优点：葡萄糖浓度与产生的H2O2有当量关系，不受血液中氧浓度变化的影响。采用过氧化氢作为基础电极的生物传感器是最早的生物传感器。 第二阶段：介体葡萄糖酶电极的葡萄糖生物传感器 在经典葡萄糖酶电极的基础之上改良而成的，引入化学介体代替过氧化氢作为基础电极，利用具有较低氧化电位的传递介体在电极上产生的氧化电流，在测定葡萄糖时，可以避免其他电活性物质的干扰，提高了测定的灵敏度和准确性。 第三阶段：直接葡萄糖酶电极的葡萄糖生物传感器 直接葡萄糖酶电极的葡萄糖生物传感器是指不采用媒介体，利用酶与电极间的直接电子传递设计制作葡萄糖传感器。将酶共价键合到化学修饰电极上，或将酶固定到多孔电聚合物修饰电极上，使酶氧化还原活性中心与电极接近，直接电子传递就能够相对容易地进行，从而使电极的响应速度更快、灵敏度更高，真正实现酶的专一和高效催化。 应用举例：葡萄糖传感器工作原理 测量氧消耗量的葡萄糖传感器 测量氧消耗量的葡萄糖传感器 氧电极构成：①由Ｐb阳极和Ｐt阴极浸入碱溶液，②阴极表面用氧穿透葡萄糖（基质）膜覆盖[特氟隆，厚约１０μm] 氧电极测O2原理：利用氧在阴极上首先被还原的特性。溶液中的O2穿过特氟隆膜到达Pt阴极上，当外加一个直流电压为氧的极化电压(如0.7V)时，则氧分子在Pt阴极上得电子，被还原:其电流值与含O2浓度成比例。 Ｏ2+２Ｈ2Ｏ+４e=======４ＯＨ－ A是一般的商品化电极型血糖仪的组成部分，包括血糖试纸和用作电化学读数计的血糖仪。血糖试纸即敏感元件，血糖仪集换能器与信号处理系统于一体。当血糖试纸插入血糖仪的插槽并加入血样后，以铁氰化钾/亚铁氰化钾为导电介质实施血糖的电化学测定时血糖试纸的电极上将发生如图2B中所示的反应。葡萄糖（Glucose）经葡萄糖氧化酶（GO/FAD）催化氧化成为葡萄糖内酯（d-Gluconolactone），同时葡萄糖氧化酶转化为其还原态（GO/FADH2）。接着，葡萄糖内酯水解为葡萄糖酸（Gluconic Acid），还原态葡萄糖氧化酶将铁氰离子（[Fe(CN)6]3-）还原为亚铁氰离子（[Fe(CN)6]4-）。当血糖仪施加一定的电压后，亚铁氰离子（[Fe(CN)6] 4-）还原为铁氰离子（[Fe(CN)6]3-）,并产生电流，电流大小与葡萄糖浓度成正比，该线性关系由电流-葡萄糖浓度线性方程来描述： 电流=K[葡萄糖浓度]+B　 直线的斜率（K）和截距（B）是二者的相关系数。 K和B已经经过校准并存储在血糖仪内,每次测定血糖时产生的电流值就会被转换为血糖浓度值，并直接在血糖仪上显示。 酶传感器在食品工业中的应用 1、葡萄糖酶电极在酶法生产葡萄糖工业中的应用 2、用葡萄糖酶电极测定葡萄糖淀粉酶的活性 3、氨基酸类的分析 4、酒精的测定 * 测定物质 氧气 过氧化氢 氨气 二氧化碳 透气膜 铂阴电极 铂阳电极 氢正离子敏感膜 电流测量 电位测量 电极 酶膜 H正离子 电位（电极） 电流（场效应管） 热 光 热敏电阻传感器 光纤传感器 酶传感器的类型 测定方法 无机化学法： Folin-Wu法 有机化学法：邻甲苯胺法 酶法：葡萄糖氧化酶法 血糖测定的常用方法 应用实例 方法 类型 原 理 用途及备注 磷钼酸法 定量 G+Cu2+→Cu2O↓ 稳定、准确、但对 （Folin-Wu） 分光 Cu2O +磷钼酸试剂 →蓝色钼化合物 葡萄糖无特异性， 　　　　　　　　　　　　（430nm）　　　　　　　 受血中非糖还原物 质的影响。 邻甲苯胺法 定量 G+邻甲苯胺→蓝绿色的席弗(Schiff)碱 较Folin-Wu法特异 　　　　　　　　　　　（630nm）　　　　　 但不及酶法。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 D-甘