KIMIA ANALITIK BIOSENSOR

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.