TUGAS : MAKALAH MATA KULIAH KIMIA ANALITIK LANJUT
BIOSENSOR AMPEROMETRI UNTUK
PENENTUAN FRUKTOSA DENGAN EPOXY-GRAFIT-TTF-TCNQ-FDH-BIOKOMPOSIT
Dosen Pengampu : Prof.
Drs. Manihar Situmorang, M.Sc , Ph.D
DISUSUN
O
L
E
H
:
Nama : Erni Juliani Siregar
NIM : 8126141005
Jurusan : Pendidikan Kimia Reg A 2012
PROGRAM
STUDI SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS
NEGERI MEDAN
2012/2013
BIOSENSOR
AMPEROMETRI UNTUK PENENTUAN FRUKTOSA DENGAN
EPOXY-GRAFIT-TTF-TCNQ-FDH-BIOKOMPOSIT
1 Pendahuluan
Biosensor memiliki potensi kerja yang baik untuk digunakan dalam penentuan fruktosa. Biosensor adalah kimia
sensor dengan menggunakan komponen biologi,
seperti enzim, ditambah suatu bahan kimia atau transduser fisik. Perangkat ini
merupakan alat untuk penentuan sampel makanan, dan membantu dalam beberapa
metode analisis. Dalam industri makanan metode ini sangat cepat, terjangkau,
dan selektif untuk menentukan kadar gula yang sama seperti glukosa dan fuktosa.
Biosensor fruktosa menggunakan tiga jenis enzim dan dua koenzim
(ATP dan NADP)yang meningkatkan biaya dan kompleksitas analisis.
Biosensor
memiliki kelemahan dari jenis perantara enzimatik lapisan ke sampel. Selain itu, elektron tidak efisien, menyebabkan stabilitas
rendah dan memperpendek waktu paruh dari biosensor.Biosenso menggunakan garam
disusun oleh tetrathiofulvalenetetra cyanoquinodimethane (TTF + TCNQ-) kompleks
yang digunakan sebagai bahan elektroda
dalam membangun biosensor enzimatik dari FAD-enzim dan PQQ-enzim, seperti metanol dehidrogenase dan fruktosa dehidrogenase. Dengan ini, tujuan
dari penelitian adalah untuk mengembangkan biosensor baru fruktosa, berdasarkan
transfer elektronik antara enzim
dehidrogenase fruktosa dan garam organik (TTF + TCNQ-), yang terkandung dalam
matriks polimer resin epoksi dan grafit bubuk.
2. Bahan dan Prosedur
Bahan: D-fruktosa dan fruktosa
dehidrogenase dari Gluconobacter industrius. Bubuk grafit dengan ukuran
partikel lebih kecil dari 50 pM. Epoxy resin. Tetracyanoquinodimethane (TCNQ)
dan Tetrathiofulvalene (TTF). Sisa reagen adalah kelas analitis dan semua
solusi yang disiapkan dengan air bidistilled. Garam organik (TTF + - TCNQ-)
disiapkan seperti yang dijelaskan dalam Jaeger dan Bard . Buffer
electrolytewasMcIlvaine pendukung pH 4,5 disiapkan dengan mencampur asam 0,1
mol / l sitrat dan 0,2 mol / l disodium fosfat.
Prosedur:
Biosensor
eksperimental digunakan untuk menentukan konten fruktosa dalam tiga sirup agave
(Agave Weber tequilana Biru) dan satu sirup jagung. Sebagai perbandingan, konsentrasi
fruktosa dalam sirup juga ditentukan by HPLC . Metode Eadie Hofstee grafis
digunakan untuk perhitungan parameter kinetik dari biosensor fruktosa. Reaksi akan
berlangsung di permukaan elektroda sesuai dengan persamaan:
1.D – fruktosa + FDH
(PQQ) ----→ 5-keto - D - fruktosa + FDH
(PQQH2)
TTF-TCNQ
2.FDH (PQQH2) -----------→ FDH (PQQ) + 2 H+ + 2 e-
Dengan cara ini,
transfer elektron langsung dari PQQH2 ke elektroda diharapkan berjalan lancar.
Cara kerja
biosensor :
Biosensor
fruktosa campuran dari biokomposit dari
grafit-epoksi , TTF + TCNQ-(18 g/100 g) dan FDH (1 g/100 g). Tubuh biosensor dibangun
dengan tabung PVC (6 mm internal diameter dan 20 mm panjang), di mana konektor dari 2 mm diameter diberitahukan, di
akhir lembaran tembaga diameter 5 mm dan 1 mm
ketebalan yang dilas. Sebuah rongga 3 mm yang dalam dibentuk pada akhir
konektor dan biokomposit dipenuhi masuk
setelah berkumpul, biosensor itu terkena proses termal pada 40 ◦ C selama 6 hari,
temperatur dibawah suhu yang diberikan laritan, tetapi itu tidak mewakili
risiko untuk integritas enzim. Setelah proses penyembuhan dapat disimpulkan dan
sebelum dibawa keluar , permukaan biosensor itu harus dipoles menggunakan
alumina pM 3 kertas, untuk menghilangkan kotoran , untuk memperbaiki elektroda yang permukaan sensitf..
3. Hasil
Karakterisasi
biosensor fruktosa sebuah voltametri siklik digunakan untuk elektrokimia untuk menentukan cara kerja potensial. Harga Potensi dibuat interval -100 sampai 180 mV vs Ag / AgCl
elektroda.Biosensor pada 200mV mulai
hancur, disebabkan oleh ionisasi dan
solubilisasi komponennya, menyebabkan pencucian TTF-TCNQ untuk pemecahan . Para
voltamogram siklik terbukti biosensor merasakan electrocatalyses dari reaksi
enzimatik. Arus diamati tidak begitu tinggi, tapi itu sudah cukup menggunakan
biosensor dalam penentuan langsung fruktosa dalam larutan air.
Untuk
konsentrasi fruktosa dianalisa, 90% dari
respon total pada waktu 6 s pertama, 95%
adalah dicapai pada 7 s dan respon maksimum diperoleh pada 12, 15, dan 20 s ketika
konsentrasi fruktosa mulai dari 0-0,05, 0,10, dan 0,20 mmol / l, masing-masing.
Dengan ini,kita dapat melihat bahwa waktu respon dari biosensor dipengaruhi oleh
konsentrasi substrat. Akhirnya, arus respon
stabil selama 90 s, waktu respon berkurang ,untuk memungkinkan bagian
cepat mencapai kalibrasi disarankan pada
waktu 382 s .
Potensi bekerja adalah E 150 mV vs
Ag / AgCl elektroda tidak hambatan
difusi substrat terhadap permukaan elektroda. Waktu respon dari biosensor pada waktu 6, 8-10 s , tapi itu lebih pendek
daripada wakyu 20, 20, 80 s. Perbedaan
dalam membangunan biosensor ditentukan oleh Konsentrasi fruktosa, pH dan
suhu. Karena waktu respon dari biosensor dipengaruhi oleh konsentrasi fruktosa , 60 s dianggap sebagai waktu minimal untuk membaca tanda biosensor.
Pengaruh
pH pada respon biosensor fruktosa terjadi dalam dua cara: ketergantungan pH
dari aktivitas enzim, dan efek pH pada
kemampuan elektroda untuk mendeteksi. Hal
ini dapat diamati bahwa maksimum respons dicapai pada interval pH 5.0-5.5,
sedangkan untuk pH lebih rendah dari 4 dan lebih tinggi dari 6, dan ireversibel
respon diamati, mungkin karena enzim denaturasi pada permukaan biosensor. Dalam
larutan, FDH enzim dari cerinus Gluconobacter menunjukkan optimal pada pH 5,
sedangkan FDH dari Gluconobacter industrius menunjukkan aktivitas optimum pada
pH 4,5 dan stabil pH antara 3,0 dan 5,5 .
4.Kesimpulan
Biosensor
amperometri untuk penentuan fruktosa berdasarkan biokomposit grafit-epoksi-TTF
+ TCNQ -FDH telah berhasil dikembangkan. Sebuah elektroda kaku dengan permukaan
yang dapat dengan mudah dipoles, tubuh yang (biokomposit) bertindak sebagai
reservoir bahan biologis (FDH) dan garam melakukan organik (TTF + TCNQ-)
diperoleh. Garam organik juga
memungkinkan langsung perpindahan
elektronik /arus antara kelompok
prostetik (PQQH2) dari enzim dan bahan elektroda, membuat tidak perlu penambahan
mediator redoks. Biosensor menunjukkan selektivitas tinggi untuk fruktosa gula seperti glukosa dan sukrosa. Ketika
fruktosa biosensor disimpan kering dalam freezer itu tetap stabil karena tidak
ada perubahan dalam sensitivitas diamati selama berikutnya 4 bulan dan hanya
32% dari sensitivitas awal hilang setelah 18 bulan. Penentuan fruktosa dalam
fruktosa tinggi sirup dengan biosensor ini menyediakan analisis yang sama data yang diperoleh dengan HPLC.
Kesederhanaan kerja, rendah potensi stabilitas, tinggi dan kinerja yang baik
dari ini biosensor menunjukkan potensi besar untuk digunakan dalam fruktosa.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar