[發明專利]一種氨基酸脫氫酶電極及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010542733.3
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111855775B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 王世珍;姚光曉
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N27/48;C12Q1/00
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;秦彥蘇

1.一種氨基酸脫氫酶電極，其特征在于：包括基底電極、電子傳導體、電子中介體、離子型輔酶和氨基酸脫氫酶；所述電子傳導體包括還原氧化石墨烯或碳納米管，還包括聚多巴胺和納米金；所述氨基酸脫氫酶的基因序列如SEQ ID No. 1所示；所述氨基酸脫氫酶包埋固定于所述電子傳導體；所述氨基酸脫氫酶電極通過以下方法制備得到：將還原氧化石墨烯或碳納米管、多巴胺單體或聚多巴胺、納米金前體或納米金與所述氨基酸脫氫酶混合反應以包埋固定所述氨基酸脫氫酶，得到包括還原氧化石墨烯或碳納米管、聚多巴胺、納米金的氨基酸脫氫酶固定化混合物；將所述氨基酸脫氫酶固定化混合物與電子中介體、離子型輔酶NADH-IL復合于所述基底電極表面，得到所述氨基酸脫氫酶電極；

其中，所述氨基酸脫氫酶固定化混合物的制備方法包括：在還原氧化石墨烯溶液中加入多巴胺單體、氨基酸脫氫酶，攪拌下加入納米金前體進行化學氧化聚合并固定化氨基酸脫氫酶，得到所述氨基酸脫氫酶固定化混合物；所述還原氧化石墨烯、多巴胺單體、氨基酸脫氫酶與納米金前體的配方比例為5～10 mg：20～300 mg：10～20 mg：1.0～5.0 mM；化學氧化聚合的反應時間為5～7小時；所述還原氧化石墨烯的濃度為0.5～1 mg/mL；所述氨基酸脫氫酶的濃度為2～3 mg/mL；

或者，所述氨基酸脫氫酶固定化混合物的制備方法包括：在碳納米管溶液中加入聚多巴胺，得到碳納米管-聚多巴胺的溶液，再將碳納米管-聚多巴胺的溶液與納米金-氨基酸脫氫酶混合，得到所述氨基酸脫氫酶固定化混合物；或者，在碳納米管溶液中加入聚多巴胺，得到碳納米管-聚多巴胺的溶液，碳納米管-聚多巴胺的溶液與納米金前體反應制得含有納米金的碳納米管-聚多巴胺的溶液，將氨基酸脫氫酶與含有納米金的碳納米管-聚多巴胺的溶液混合，得到所述氨基酸脫氫酶固定化混合物；碳納米管與聚多巴胺的質量比為1：1～3；所述碳納米管-聚多巴胺的濃度為0.5～2 mg/mL；所述氨基酸脫氫酶的濃度為4～6 mg/mL。

2.根據權利要求1所述的氨基酸脫氫酶電極，其特征在于：所述基底電極為玻碳電極、熱解石墨電極、碳糊電極或金屬電極。

3.根據權利要求1所述的氨基酸脫氫酶電極，其特征在于：所述電子中介體為5-甲基吩嗪硫酸甲酯、甲苯胺藍、麥爾多拉藍或亞甲基藍中的至少一種。

4.根據權利要求1所述的氨基酸脫氫酶電極，其特征在于：所述多巴胺單體為多巴胺、左旋多巴中的至少一種；所述納米金前體為NaAuCl₄、HAuCl₄中的至少一種。

5.根據權利要求1所述的氨基酸脫氫酶電極，其特征在于：所述氨基酸脫氫酶固定化混合物與離子型輔酶NADH-IL、電子中介體形成的凝膠，復合于所述基底電極表面，得到所述氨基酸脫氫酶電極。

6.根據權利要求5所述的氨基酸脫氫酶電極，其特征在于：所述電子中介體、離子型輔酶NADH-IL與離子液體形成所述凝膠，所述離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽、N,N'-（亞甲基）雙（1-（3-乙烯基咪唑））溴中的至少一種。

7.一種利用氨基酸脫氫酶電極測定溶液中的氨基酸濃度的方法，其特征在于：所述氨基酸濃度的測定采用三電極體系，以權利要求1至6中任一項所述的氨基酸脫氫酶電極為工作電極；參比電極為飽和甘汞電極、氫電極、銀|氯化銀電極或汞|氧化汞電極；對電極為鉑絲電極或碳電極。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于：以循環伏安法和/或計時電流法的方式測定溶液中的氨基酸濃度；所述循環伏安法的測試電位掃描速率為1～400 mV/s；在加入1～20 mg輔酶NADH的緩沖液中進行，測試之前通入N₂，所述氨基酸為L-苯丙氨酸、L-亮氨酸、L-叔亮氨酸和L-谷氨酸；所述氨基酸的濃度范圍為50 ppm～5 mM；所述緩沖液為磷酸鹽緩沖液、硼酸鹽緩沖液、檸檬酸鹽緩沖液、碳酸鹽緩沖液、醋酸鹽緩沖液、Tris-HCl緩沖液中的至少一種。