|
Виноградова К.А., Додзин М.Е. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
В начало...
(Окончание)
Метод быстрого определения аспартата требуется для проведения анализов пищевых продуктов и в нейрохимии [5, 18, 56]. Аспартат, присутствующий в экстрацеллюлярной жидкости мозга, является предшественником главного проводника возбуждения - глутамата. В высоких концентрациях аспартат проявляет нейротоксические свойства и связан с таким тяжелым заболеванием, как инсулин-индуцированная гипогликемия [56]. Метод определения аспартата является основой для разработки метода определения аспартама - низкокалорийного пищевого заменителя сахара, представляющего собой эфир двух аминокислот: L-аспарагина и L-фенилаланина [18, 57]. Существующие методы определения аспартата - очень трудоемки, длительны (до 20 дней) и требуют сложной обработки образцов перед анализом. Создан биферментный электрод [56], основанный на ко-иммобилизации аспартатаминотрансферазы и L-глутаматоксидазы, который детектирует аспартат амперометрически по пероксиду водорода, образованному в результате осуществления двух последовательных реакций:
аспартатаминотрансфераза
L-аспартат +  -кетоглутарат -> L-глутамат + оксалоацетат (1)
L-глутаматоксидаза
L-глутамат + O2 + Н2О -> -кетоглутарат + NH4+ + H2O2 (2)
Элиминирование помех от электроокисляемых веществ происходит благодаря специальной мембране, помещенной между платиновым электродом и ферментной мембраной. В образцах, содержащих и аспартат, и глутамат, сигнал от последнего элиминируется введением внешней мембраны, содержащей глутаматоксидазу и каталазу [18, 56]. Область линейного определения меняется в зависимости от количества помещенных в сенсор мембран. Сенсор был применен для определения аспартата в различных образцах фармацевтической продукции [56]. При определении аспартама используются те же две реакции, которые применены для детекции аспартата, но они предваряются реакцией расщепления аспартама ферментом-гидролитиком с образованием аспартата как одного из конечных продуктов, далее проводится количественное определение образующегося аспартата. [18, 57].
Характеристики двух биосенсоров разной конструкции для детекции аспартама следующие: для одного из биосенсоров область линейного определения 200-1500 мкМ, граница детекции - 150 мкМ [18], время получения ответа - 2-3 мин; для другого - область линейного определения - до 200 мкМ, минимальная определяемая концентрация 25 мкМ [57]. Биосенсоры были опробованы для определения аспартама в различных пищевых продуктах (диетические кока, чай, пиво и др.). Метод мог быть использован только при анализе продуктов, не содержащих белков (диетические напитки, соки), тогда как определение в других продуктах сильно искажается присутствием неидентифицированных веществ [18, 57].
Таким образом, новый фермент L-глутаматоксидаза, открытый в середине 80-х годов, и сегодня является объектом пристального внимания. В первую очередь, это определяется потребностью в определении глутаминовой кислоты в клинической и фундаментальной медицине, в фармацевтической и пищевой промышленности, в биотехнологии.
АНТИБИОТИКИ И ХИМИОТЕРАПИЯ, 1999-N9, стр. 37-46.
1. Додзин M.E., Виноградова К.А., Котова И.Б. Новые продуценты L-глутаматоксидазы - Streptomyces litmocidini и Streptomyces cremeus. Антибиотики и химиотер 1998; 43: 4: 7-13.
2. Ishikawa H., Misaki H., Muto N. L-Glutamate oxidase, its production and analytical method therefor. US Pat 1986; 46 05615.
3. Kusakabe H.Y., Midorikawa T.F., Kuninaka A., Yoshino H. Purification and properties of a new enzyme, L-glutamate oxidase, from Streptomyces sp. X-119-6, grown on wheat brain. Agric Biol Chem 1983; 47: 6: 1323-1328.
4. Kusakabe H.Y., Midorikawa T.F., Fujishima T. Methods for determining L-glutamate in soy sauce with L-glutamate oxidase. Agric Biol Chem 1984; 48: 1: 181-184.
5. Wollenberger U., Scheller F.W., Renneberg R. et al. Biosensor zur bestimmung von glutamat und substanzen die in glutamat umgewan-delt werden. Pat DD 257272 A1. 1988.
6. Li Q"., Zhang S., Yu J. Immobilization of L-glutamate oxidase and peroxidase for glutamate determination in flow injection analysis system. Appl Biochem Biotechnol 1996; 59: l: 53-61.
7. Ye B.C., Li Q.Sh., Li You-R. et al. L-Glutamate biosensor using a novel L-glutamate oxidase and its application to flow injection analysis system. J Biotechnol 1995; 42: 1: 45-52.
8. Chen C.Y., Su Y.С. Amperometric L-glutamate sensor using a novel L-glutamate oxidase from Streptomyces platensis NTU 304. Anal Chim Acta 1991; 243: 9-15.
9. Almeida N.F., Mulchandani A.K. A mediated amperometric enzyme electrode using tetrathiafulvalene and L-glutamate oxidase for the determination of L-glutamic acid. Anal Chim Acta l993; 282: 2: 353-361.
10. Ghobadi S., Csoregi E., Marko-Varga G., Gorton L. Bienzyme carbon paste electrodes for L-glutamate determination. Curr Sepr 1996; 14: 3/4: 94-102.
11. Villarta R.L., Cunnigham D.D., Guilbault G.G. Amperometric enzyme electrodes for the determination of L-glutamate. Talanta 1991; 38: 1: 49-55.
12. Berners M.O.M., Boutelle M.G., Fillenz M. Online measurement of brain glutamate with an enzyme/polymer-coated tubular electrode. Anal Chem 1994; 66: 13: 2017-2021.
13. Botre С., Botre F., Galli M. et al. Determination of glutamic acid decarboxylase activity and inhibition by an H2O2-sensing glutamic acid oxidase biosensor. Anal Biochem l992; 201: 207-232.
14. Botre F., Botre C., Mazzei F. Carbonic anhydrase CO2 transport and GABA homeostasis: an in vitro model. Bioelectrochem Bioenergetics 1992; 27: 487-494.
15. Dremel B.A.A., Schmid R.D. Comparison of two fibre-optic L-glutamate biosensors based on the detection of oxygen or carbon dioxide and their application in combination with flow-injection analysis to the determination of glutamate. Anal Chim Acta 1991; 248:: 351-359. 16. Vahien W., Bradley J., Bilitewski U., Schmid R.D. Mediated enzyme electrode for the determination of L-glutamate. Anal Lett 1991; 24: 8: 1445-1452.
17. Lee Mei-Hwei, Chen Richie L.C., Matsumoto Kiyoshi. Fluorometric biosensing of the total amino acid content of green tea infusions using an automated multi-channel flow system. Biosci Biotech Bio-chem l996; 60: 1: 99-102.
18. Suleiman A.A., Villarte R.L., Guilbault G.G. Analytical applications of glutamate oxidase based amperometric electrodes. Bull Electro-chem 1992; 8: 4: 189-192.
19. Yao Т., Kobayashi N., Wasa T. Flow-injection analysis for L-glutamate using immobilized L-glutamate oxidase: comparison of an enzyme reactor and enzyme electrode. Anal Chim Acta 1990; 231: 121-124. 20. Hale P.D., Lee H.S., Okamoto Y., Skotheim T.A. Glutamate biosen-sors based on electrical communication between L-glutamate oxi-dase and a flexible redox polymer. Anal Lett 1991; 24: 3: 345-356. 21. White S.F., Turner A.P.F., Bilitewski U. et al. Lactate, glutamate and glutamine biosensors based on rhodinized carbon electrodes. Anal Chim Acta 1994; 295: 243-251.
22. Wollenberger U., Scheller F.W., Hintsche R., Bohm K. Verfahren zur amperometrischen bestimmung von L-glutamat. Pat DD 272 478 А1; 1989.
23. Mulchandani A., Bassi A.S. Determination of glutamine and glutamic acid in mammalian cell cultures using tetrathiafulvalene modified enzyme electrodes. Biosens Bioelectron 1996; 11: 3: 271-280. 24. Yoshida S., Kanno H., Watanabe T. Glutamate sensors carrying glutamate oxidase/peroxidase bioenzyme system on tin oxide electrode. Anal Sci 1995; 11; 2: 251-256.
25. Zilkha E., Koshy A., Obrenovitch T.P., Bennetto H.P., Symon L. Am-perometric biosensors for online monitoring of extracellular glucose and glutamate in the brain. Anal Lett 1994; 27: 3: 453-473. 26. Stalikas C.D., Karayanis M.I., Tzouwara-Karayanni S.M. Immobilization of glutamate oxidase on non-porous glass beads. Automated flow injection system for the assay of glutamic acid in food samples and pharmaceuticals. Analyst 1993; 118: 6: 723-726.
27. Murachi Т., Tabata M. Use of a bioreactor consisting of a sequentially aligned L-glutamate dehydrogenase and L-glutamate oxidase for the determination of ammonia by chemiluminescence. Biotechnol Appl Biochem .l987; 9: 4: 303-309.
28. Chen R.L.C., Matsumoto K. Sequential enzymatic monitoring of glucose, ethanol and glutamate in bioreactor fermentation broth containing a high salt concentration by a multichannel flow-injection analysis method. Anal Chim Acta 1995; 309: 145-151.
29. Bilitewski U., Drewes W., Neermann J. et al. Comparison of different biosensor systems suitable for bioprocess monitoring. J Biotechnol 1993; 31: 3: 257-266.
30. Matsumoto К., Sahoda К., Osajima Y. Determination of L-glutamate by amperometric flow-injection analysis using immobilized glutamate oxidase: manifold for simultaneous detection of component signal and blank signal. Anal Chim Acta 1992; 261: 155-159.
31. Tamiya E., Karube T. Micro-biosensors for clinical analyses. Sens Actuatore 1988; 15: 199-207.
32. Gibson T.D., Woodward J.R. Enzyme stabilization. W.P.PC T/JP 8901346, 1991.
33. Gibson T.D., Hulbert J.N., Parker S.N. et al. Extended shelf life of enzyme-based biosensors using a novel stabilization system. Biosens Bioelectron 1992; 7: 10: 701-708.
34. Yamauchi H., Kusakabe H., Midorikawa G. et al. Enzyme electrode for specific determination of L-glutamate. Proc Biotechnology Congress. Munchen 1983; 705-710.
35. Schalkhammer Th., Lobmaier Ch., Ecker B. et al. Microfabricated glucose, lactate, glutamate and glutamine twin-film biosensors. Sensors Actuat B 1994; 19: 1-3: 587-591.
36. Wollenberger U., Scheller F.W., Boehmer A. et al. A specific enzyme electrode for L-glutamate development and application. Biosensors 1989; 4: 6: 381-391.
37. Cooper J.M., Pritchard D.J. Biomolecular sensors for neurotrans-mitter determination: electrochemical immobilization of glutamate oxidase at microelectrodes in a poly (O-phenylendiamine) film. J Mater Sci Mat Electron 1994; 5: 111-116.
38. Hu Y., Mitchell K.M., Albahadily F.N., Michaelis E.K., Wilson G.S. Direct measurement of glutamate release in the brain using a dual enzyme-based electrochemical sensor. Brain Res 1994; 659: 117-125. 39. Zilkha E., Obrenovitch T.P., Koshky A. et al. Extracellular glutamate online monitoring using microdialysis coupled to enzyme-ampero-metric analysis. J Neuros Sci Meth 1995; 60: 1/2: 1-9.
40. Cattaneo M.V., Luong J.H.T., Mercille S. Monitoring glutamine in mammalian cell cultures using an amperometric biosensor. Biosens Bioelectron 1992; 7: 329-334.
41. Cattaneo M.V., Luong J.H.T. Monitoring glutamine in animal cell cultures using chemiluminescence fiber optic biosensor. Biotechnol Bioeng 1993; 41: 659-665.
42. Botre F., Botre C., Lorenti G., Mazzei F. Determination of L-glutamate and L-glutamine in pharmaceutical formulations by amperometric L-glutamate oxidase based enzyme sensors. J Pharm Biomed Anal 1993; 11: 8: 679-686.
43. Romette J.L., Cooney C.L. L-Glutamine enzyme electrodes for online mammalian cell culture process control. Anal Lett 1987; 20: 7: 1069-1081.
44. Romette J.L., Cooney C.L. L-Glutamine sensor. US Pat 4; 780; 191: 1988.
45. Wollenberger U., Eckardt S., Chojnacki A. et al. Biosensor zur amperometrischen bestimmung von ammoniak, Harnstoffund Creati-nin. Pat Ger (East), DD 266808 A1, 1989.
46. Kashiwamori G., Fujita S., Katayama G., lto K. High sensivity determination of ammonia utilizing enzyme cycling. J.P. 62-232397. Pat Abs C 1987; 230717-238287.
47. Fukunaga С., Oyabu M. Method for measuring ammonia and column of immobilized enzyme G.P.01 - 91,796. Pat Abst Jap C 1989; 615-616.
48. Rui С.S., Sonomoto K., Kato Yasuhiko. Amperometric flow-injection biosensor system for the simultaneous determination of urea and creatinine. Anal Sci 1992; 8: 6: 845-850.
49. Tabata M., Murachi T. A chemiluminometric method for the determination of urea in serum using a three-enzyme bioreactor. J Biolu-min Chemilumin 1988; 2: 2: 63-67.
50. Murachi Т., Tabata К., Oyabu M. Creatinine measuring instrument. Pat Abs Jap P 1877357-192030.
51. Tabata M., Totani M.," Murachi T. A chemiluminometric method for NADPH and NADH using a two-enzyme bioreactor and its application to the determination of magnesium in serum. Biomed Chro-matogr l990; 4: 3: 123-127.
52. Cooper J.M., McNeil C.J., Spoors J.A. Amperometric enzyme electrode for the determination of aspartate aminotransferase and ala-nin aminotransferase in serum. Anal Chim Acta 1991; 245: 57-62. 53. Guntherberg H., Lehmann A., Dittrich F. et al. Analytisches element zur bestimmung von transaminasen in wabrigen flussigkeiten. Pat. DD 263540. 1989.
54. Kusakabe H., Miridocawa Y., Yamauchi H. L-Glutamic acid oxidase, its production, and its use. Eur Pat 0097949, 1989; 25.
55. Moges G., Johansson G. Flow injection assay for the neurotoxinb-ODAP using an immobilized glutamate oxidase reactor with prere-actors to eliminate glutamate interferences. Anal Chem 1994; 66: 21: 3834-3839.
56. Villarta R.L., Palleschi G., Lubrano G.J. et al. Amperometric aspar-tate electrode. Anal Chim Acta 1991; 245; 63-69.
57. Mulchandani A., Male K.B., Luong J.H.T., Gibbs B.F. Enzymatic assay technique for the determination of aspartame. Anal Chim Acta 1990; 234: 465-469.
Написать комментарий
| 
