УДК 66.094.3.098
AGRIS P05

Исследование влияния физико-химических факторов на активность работы модифицированных ферментных электродов

Исследование влияния физико-химических факторов на активность работы модифицированных ферментных электродов
©Лакина Н. В., ORCID: 0000-0002-7293-8781, SPIN-код:3871-7341, канд. хим. наук, Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, lakina@yandex.ru
©Долуда В. Ю., ORCID: 0000-0002-2865-9945, SPIN-код: 8836-6137, д-р хим. наук, Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, doludav@yandex.ru
©Матвеева В. Г., ORCID: 0000-0002-3291-4865, д-р хим. наук, Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, valen-matveeva@yandex.ru
©Сидоров А. И., ORCID: 0000-0002-0983-420X, SPIN-код: 4463-4071, канд. хим. наук, Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, sidorov@science.tver.ru
©Рабинович Г. Ю., ORCID: 0000-0002-5060-6241, SPIN-код:1437-3617, д-р биол. наук, Всероссийский НИИ мелиорированных земель, п. Эммаусс, Россия, vniimz@list.ru

Аннотация. Для модификации графитовых электродов проводящей ферментной полимерной матрицей применялась методика капельного нанесения жидкого полимерного раствора различного состава: поливинилпирролидон (40%), хитозан (0,1%), глутаровый диальдегид (0,1%), глюкооксидаза и пероксидаза в соотношении 2:5. Для оценки влияния времени иммобилизации (x1), pH иммобилизации (x2) и соотношения фермент/носитель (x3) на активность работы ферментных электродов, использовался трехфакторный и трехуровневый дизайн Бокса-Бенкена и RSM (Response surface methodology). Эта модель помогла адекватно предсказать результаты иммобилизации в пределах диапазона используемых переменных. Наиболее благоприятные условия и наибольшее число молекул комплекса ферментов находится в электрохимически активном состоянии при их иммобилизации на ПВП с использованием модифицирующих агентов хитозана и глутарового диальдегида. Результаты демонстрируют, что производительность ферментативного биотопливного элемента прямо пропорциональна активности иммобилизованного комплекса GOX/HRP, поскольку в этом случае реакция окисления глюкозы может протекать более эффективно.

Ключевые слова: графитовые электроды, ферментполимерная модификация, моделирование электрохимических реакций, дизайн Бокса-Бенкена.

Impact Research of Physical-Chemical Factors on the Activity of Modified Enzyme Electrodes
©Lakina N., ORCID: 0000-0002-7293-8781, SPIN-code:3871-7341, Ph.D., Tver State Technical University, Tver, Russia, lakina@yandex.ru
©Doluda V., ORCID: 0000-0002-2865-9945, SPIN-code: 8836-6137, Dr. habil., Tver State Technical University, Tver, Russia, doludav@yandex.ru
©Matveeva V., ORCID: 0000-0002-3291-4865, Dr. habil., Tver State Technical University, Tver, Russia, valen-matveeva@mail.ru
©Sidorov A., ORCID: 0000-0002-0983-420X, SPIN-code: 4463-4071, Ph.D., Tver State Technical University, Tver, Russia, sidorov_science@mail.ru
©Rabinovich G., ORCID: 0000-0002-5060-6241, SPIN-code:1437-3617, Dr. habil., Russian Research Institute of Reclaimed Lands, Emmaus, Russia, vniimz@list.ru

Abstract. To modify graphite electrodes with a conductive enzyme polymer matrix, the method of drip application of a liquid polymer solution of various compositions was used: polyvinylpyrrolidone (40%), chitosan (0.1%), glutaric dialdehyde (0.1%), glucoxidase and peroxidase in a ratio of 2:5. To assess the effect of the immobilization time (x1), the pH of immobilization (x2) and the enzyme/carrier ratio (x3) on the activity of the enzyme electrodes, a three-factor and three-level Box-Benken and RSM design was used. This model was able to adequately predict the results of immobilization within the range of variables used. The most favorable conditions and the largest number of molecules of the enzyme complex are in the electrochemically active state when they are immobilized on PVP using modifying agents chitosan and glutaraldehyde. The results demonstrate that the productivity of the enzymatic biofuel element is directly proportional to the activity of the immobilized GOX/HRP complex, since in this case the glucose oxidation reaction can proceed more efficiently.

Keywords: graphite electrodes, enzyme polymer modification, modeling of electrochemical reactions, Box-Benken design.

Ссылка для цитирования:

Лакина Н. В., Долуда В. Ю., Матвеева В. Г., Сидоров А. И., Рабинович Г. Ю. Исследование влияния физико-химических факторов на активность работы модифицированных ферментных электродов // Бюллетень науки и практики. 2021. Т. 7. №10. С. 17-24. https://doi.org/10.33619/2414-2948/71/02

Cite as (APA):

Lakina, N., Doluda, V., Matveeva, V., Sidorov, A., & Rabinovich, G. (2021). Impact Research of Physical-Chemical Factors on the Activity of Modified Enzyme Electrodes. Bulletin of Science and Practice, 7(10), 17-24. (in Russian). https://doi.org/10.33619/2414-2948/71/02