İnvertaz ve oksidoredüktaz tipi enzim kullanılarak oluşturulan polimer bazlı enzim elektrotları ile analitiktayin uygulamaları

Abstract

Bu çalışmada yeni bir elektrot malzemesi olarak karbon fiber kullanıldı. Politiyofenve polipirolden oluşan kompozit malzemenin PTh–PPy kaplanmasıyla literatürdeolmayan yeni enzim elektrotları oluşturuldu. İnvertaz ve polifenol oksidaz enzimlerielektrot malzemesi olarak karbon fiberin kullanıldığı elektrotlara tutuklanarak karbonfiber enzim elektrotları hazırlandı. Bu elektrotlar laboratuvarda hazırlanan karbonfiber elektrotlar üzerine elektrokimyasal olarak PTh–PPy kompozitininpolimerizasyonu sırasında enzimin tutuklanmasıyla oluşturuldu. Tutuklanan enziminkinetik parametreleri, Vmax (maksimum reaksiyon hızı) ve Km (substratın enzim ilgisi)belirlendi. Bu değerler invertaz enzimi için sırasıyla 2,471 ± 0,150 μmol/dak.elektrotve 30,60 ± 5,30 mM olarak, polifenol oksidaz enzimi için 0.056 ± 0.012μmol/dak.elektrot ve 842,00 ± 37,50 mM olarak belirlendi. Reaksiyon koşullarınınenzim aktivitesine etkisi incelendi. Tutuklanmış invertazın optimum pH'ı ve sıcaklığı,ivpH 5,0 ve 60°C olarak, polifenol oksidazın ise pH 8,0 olarak bulundu. Enzimelektrotlarının çalışma kararlılığı ve raf ömrü saptandı. Tutuklanmış invertazın vepolifenol oksidazın aynı gün içinde yapılan ardışık ölçümlerden sonra aktivitelerinikoruduğu görüldü. Raf ömrü çalışmasında, invertaz elektrodu için 25 gün sonraaktivite %60 olarak gözlendi. Öte yandan bu elektrodun 2. ve 15. günleri arasında% 95,66 ± 2,92 bağıl aktivite değeriyle kullanılabileceği saptandı. Polifenol oksidazelektrotları için 45 gün raf ömrü ölçümleri yapıldı. Aktivitenin 5. günden sonra arttığıve 45. güne kadar bu aktivitenin korunduğu görüldü. Elektrodun bu aralıkta% 87,96 ± 6,12 bağıl aktivite ile kullanılabileceği tespit edildi. Polifenol oksidaz enzimelektrotları gerçek örneklerde kullanıldı ve siyah çayın sıcak suda ekstraksiyonuylaelde edilen örneklerde polifenolik madde analizi yapıldı. Gözlenebilme sınırı (LOD)polifenol oksidaz tutuklanmış elektrotlar için 0,037 mg/mL olarak tespit edildi. Buanalizler Folin-Ciocalteau yöntemiyle teyit edildi.

In this study, carbon fiber was used, as a new electrode material. New enzymeelectrodes, which have not been mentioned in literature before, were fabricated bycoating composite material of polythiophene and polypyrrole PTh–PPy. Carbon fiberenzyme electrodes were prepared by immobilization of invertase and polyphenoloxidase enzymes on the electrodes of carbon fiber. The electrodes were obtained byimmobilization of enzyme during electrochemical polymerization of PTh–PPycomposite onto laboratory–made carbon fiber electrodes. Kinetic parameters ofimmobilized enzyme, Vmax (maximum reaction rate) and Km (substrate affinity) weredetermined. Vmax and Km values for invertase were 2.471 ± 0.150 μmol/min.electrodeand 30.60 ± 5.30 mM, for polyphenol oxidase 0.056 ± 0.012 μmol/min.electrode and842.00 ± 37.50 mM respectively. It was examined the effect of conditions on activityof immobilized enzyme. Optimum pH and temperature of immobilized invertase were vifound as pH 5.0 and 60°C, for polyphenol oxidase it was determined as pH 8.0.Operational stability and shelf life of enzyme electrodes were investigated. It wasobserved that both electrodes of immobilized invertase and polyphenol oxidase kepttheir activity after consecutive activity measurements in the same day. In shelf lifestudy, invertase electrode activity was measured as %60 after a 25-day period. It wasfound that this enzyme electrode can be used between the day of 2 and 15 with relativeactivity of 95.66 ± 2.92 %. For polyphenol oxidase electrode activity measurementswere performed for a 45-day period. It was seen that the electrode activity increasedafter the day of 5 and it was kept until the day of 45. Thus this electrode can be utilizedbetween the day of 6 and 45 with relative activity of 87.96 ± 6.12 %. Polyphenoloxidase enzyme electrodes were used for real samples. It was performed analysis ofpolyphenolics in the samples that were obtained by hot water extraction of black tea.Detection limit (LOD) was obtained as 0.037 mg/mL for polyphenol oxidaseelectrodes. The results were confirmed by Folin-Ciocalteau method of analysis.