Определение патулина амперометрическими тирозиназными биосенсорами на основе электродов, модифицированных углеродными нанотрубками и наночастицами золота

Р.М. Варламова, Э.П. Медянцева, Р.Р. Хамидуллина, Г.К. Будников

Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, 420008, Россия

Полный текст PDF

Аннотация

Разработаны новые амперометрические биосенсоры на основе планарных платиновых электродов, модифицированных многослойными углеродными нанотрубками, наночастицами золота и иммобилизованного фермента – тирозиназы для определения микотоксина патулина в области концентраций 110–6 – 810–12 моль/л с погрешностью не более 0.063. Подобраны наилучшие условия для получения наночастиц золота в растворах. Найдены условия иммобилизации многостенных углеродных нанотрубок и наночастиц золота на поверхность планарных электродов. Выявлены условия функционирования предлагаемых биосенсоров. Полученные результаты использовали для контроля содержания патулина в пищевых продуктах на уровне и ниже ПДК.

Ключевые слова: микотоксины, амперометрический биосенсор, тирозиназа, патулин, углеродные нанотрубки, наночастицы золота, пищевые продукты

Литература

  1. European Mycotoxin Awareness Network. – URL: http://www.mycotoxins.org.
  2. Mycotoxin Management. – http://www.knowmycotoxins.com/ru/mycotoxins/introduction.
  3. Гогин А.Е. Микотоксины: эффективный контроль – эффективное производство // Комбикорма. – 2005. – № 2. – C. 68–69.
  4. Bondarenko A.P., Eremin S.A. Determination of zearalenone and ochratoxin a mycotoxins in grain by fluorescence polarization immunoassay // Anal. Chem. – 2012. – V. 67, No 9. – Р. 790–794. – doi: 10.1134/S1061934812090031.
  5. Урусов А.Е., Жердев А.В., Дзантиев Б.Б. Иммунохимические методы анализа микотоксинов // Журн. прикл. биохимии и микробиол. – 2010. – Т. 46, № 3. – С. 276–290.
  6. Zamfir L.-G., Geana I., Bourigua S., Rotariu L., Bala C., Errachid A., Jaffrezic-Renault N. Highly sensitive label-free immunosensor for ochratoxin A based on functionalized magnetic nanoparticles and EIS/SPR detection // Sens. Actuators, B. – 2011. – V. 159, No 1. – P. 178–184. – doi: 10.1016/j.snb.2011.06.069.
  7. Pennacchio A., Ruggiero G., Staiano M., Piccialli G., Oliviero G., Lewkowicz A., Synak A., Bojarski P., D'Auria S. A surface plasmon resonance based biochip for the detection of patulin toxin // Opt. Mater. – 2014. – V. 36, No 10. – P. 1670–1675. – doi: 10.1016/j.optmat.2013.12.045.
  8. Cheng Y., Liu Y., Huang J., Yuezhong K., Li X., Wen Z., Litong J. Amperometric tyrosinase biosensor based on Fe3O4 nanoparticles-coated carbon nanotubes nanocomposite for rapid detection of coliforms // Electrochim. Acta. – 2009. – V. 54, No 9. – P. 2588–2594. – doi: 10.1016/j.electacta.2008.10.072.
  9. Vicentini F.C., Janegitz B.C., Brett C.M.A., Fatibello-Filho O. Tyrosinase biosensor based on a glassy carbon electrode modified with multi-walled carbon nanotubes and 1-butyl-3-methylimidazolium chloride within adihexadecylphosphate film // Sens. Actuators, B. – 2013. – V. 188. – P. 1101–1108. – doi: 10.1016/j.snb.2013.07.109.
  10. Wang N., Zhao H.-Y., Ji X.-P., Li X.-R., Wang B.-B. Gold nanoparticles-enhanced bisphenol A electrochemical biosensor based on tyrosinase immobilized onto self-assembled monolayers-modified gold electrode // Chin. Chem. Lett. – 2014. – V. 25, No 5. – P. 720–722. – doi: 10.1016/j.cclet.2014.01.008.
  11. Singha S., Jain D.V.S., Singlaa M.L. Sol–gel based composite of gold nanoparticles as matix for tyrosinase for amperometric catechol biosensor // Sens. Actuators, B. – 2013. – V. 182. – P. 161–169. – doi: 10.1016/j.snb.2013.02.111.
  12. Шаповалова Е.Н., Ананьева И.А., Елфимова Я.А, Гринева Л.А., Мажуга А.Г., Шпигун О.А. Разделение азотсодержащих соединений методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на силикогеле, модифицированного наночастицами золота, стабилизированных хитозаном // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. – 2012 – Т. 53, № 2. – С. 108–114.
  13. Feng W., Ji P. Enzymes immobilized on carbon nanotubes // Biotechnol. Adv. – 2011. – V. 29, No 6. – P. 889–895. – doi: 10.1016/j.biotechadv.2011.07.007.
  14. Amjad A., Suhail A., Qayyum H. Simultaneous purification and immobilization of mushroom tyrosinase on an immunoaffinity support // Process Biochem. – 2005. – V. 40, No 7. – Р. 2379–2386. – doi: 10.1016/j.procbio.2004.09.020.
  15. Li J., Wu R., Hu Q., Wang J. Solid-phase extraction and HPLC determination of patulin in apple juice concentrate // Food Control. – 2007. – V. 18, No 5. – Р. 530–534. – doi: 10.1016/j.foodcont.2005.12.014.
  16. Березин И.В. Практический курс химической и ферментативной кинетики. – М.: Наука, 1976. – 320 с.
  17. Крупянко В.И. Векторный метод представления ферментативных реакций. – М.: Наука, 1990. – 141 c.
  18. Евтюгин Г.А., Будников Г.К., Стойкова Е.Е. Основы биосенсорики. – Казань: Казан. гос. ун-т, 2007. – 82 с.
  19. Будников Г.К., Евтюгин Г.А., Майстренко В.Н. Модифицированные электроды для вольтамперометрии в химии, биологии и медицине. – М.: Бином. Лаборатория знания, 2009. – 416 с.
  20. Кулис Ю.Ю. Аналитические системы на основе иммобилизованных ферментов. – Вильнюс: Мокслас, 1981. – 200 с.
  21. Zhao Q., Zhuang Q.K. Determination of phenolic compounds based on the tyrosinase-single walled carbon nanotubes sensor // Electroanalysis. – 2005. – V. 17, No 1. – Р. 85–88. – doi: 10.1002/elan.200403123.
  22. Шашканова О.Ю., Ермолаева Т.Н. Новый метод диагностики аутоиммунных заболеваний, основанный на аффинной реакции на поверхности пьезокварцевого сенсора // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2009. – Т. 9, № 5. – С. 677–693.
  23. Tarozaitq R., Juskйnas R., Kurtinaitienй M., Jagminienй A., Vaskelis A. Gold colloids obtained by Au(III) reduction with Sn (II): preparation and characterization // Chemija. – 2006. – V. 17, No 2–3. – P. 1–6.
  24. Стародуб Н.Ф., Пилипенко Л.Н., Егорова А.В., Пилипенко И.В. Микотоксин патулин: продуценты, биологическое действие, индикация в пищевых продуктах // Современные проблемы токсикологии. – 2008. – № 3. – С. 50–57.
  25. ГОСТ Р51435-99. Сок яблочный, сок яблочный консервированный и напитки, содержащие яблочный сок. Метод определения содержания патулина с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии. – М.: Госстандарт России, 2002. – 4 с.

Поступила в редакцию

14.06.16


Варламова Регина Марковна, кандидат химических наук, заведующий лабораторией кафедры аналитической химии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: Regina.Varlamova@kpfu.ru

Медянцева Эльвина Павловна, доктор химических наук, профессор кафедры аналитической химии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: Elvina.Medyantseva@kpfu.ru

Хамидуллина Резеда Ринатовна, студент кафедры аналитической химии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

Будников Герман Константинович, доктор химических наук, профессор кафедры аналитической химии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: Herman.Budnikov@kpfu.ru


Для цитирования: Варламова Р.М., Медянцева Э.П., Хамидуллина Р.Р., Будников Г.К. Определение патулина амперометрическими тирозиназными биосенсорами на основе электродов, модифицированных углеродными нанотрубками и наночастицами золота // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2016. – Т. 158, кн. 3. – С. 351–368.

For citation: Varlamova R.M., Medyantseva E.P., Hamidullina R.R., Budnikov H.C. Determination of patulin using amperometric tyrosinase biosensors based on electrodes modified with carbon nanotubes and gold nanoparticles. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2016, vol. 158, no. 3, pp. 351–368. (In Russian)