A Glutamate Oxidase-based Biosensor for the Determination of Glutamate

Glutamate Oxidase를 이용한 Glutamate 측정용 Biosensor의 개발

The objective of this research was to develop a glutamate enzyme sensor for rapid determinations of glutamate in samples. Glutamate oxidase was immobilized onto activated nylon, chitosan and other membranes. The enzymic and nonactin membranes were attached to an ammonia electrode to detect ammonia generated by the reaction between glutamate oxidase and glutamate. The enzyme immobilized on activated nylon membrane was stable for 2 months, and was able to perform about 250 glutamate determinations without losing activities. The enzyme immobilized on chitosan membrane had higher enzyme activity, but was not as much stable as that immobilized on nylon. The glutamate biosensor was able to accurately determine $0.1{\sim}5\;mM$ of glutamate in samples.

L-Glutamate를 간편하고 단시간에 측정할 수 있는 glutamate sensor를 개발하기 위하여, glutamate oxidase를 여러 가지 membranes에 고정화 시키는데 적합한 조건과. 그 결과로 얻은 효소 membranes의 특성, 개발한 glutamate sensor의 반응특성 및 glutamate sensor의 정확성을 조사하였다. Glutamate oxidase를 membranes에 고정화 하는데 GA 0.25%, BSA 0.3 mg, 효소 사용량 2.0 units이상이 적당하였다. 고정화 효소의 최적 pH는 6.5이었고, chitosan membrane을 사상한 경우 가장 효소활성이 높았다. 그러나 저장 안정성이나 반응시간 등을 고려하여 preactivated nylon에 고정화시킨 효소 membrane을 glutamate sensor 개발에 사용하였다. Glutamate oxidase를 선택한 membrane에 고정화시켜 효소와 glutamate의 반응산물인 암모니아가 nonactin membrane을 이용한 암모니움이온 전극에 의하여 측정되도록 효소 sensor를 구성하였으며, sensor의 반응시간은 약 2분이었다. Preactivated membrane에 고정화된 효소는 $4^{circ}C$에서 2개월간 저장중 안정한 활성을 보였으며, 이를 사용한 glutamate sensor로 약 250회 측정할 때 까지 활성에 별 변화가 없었다, 개발된 glutamate sensor의 glutamate 측정 농도범위는 $0.1{\sim}5\;mM$ 이었다. Glutamate sensor를 체더 치즈중의 L-glutamate 측정에 응용한 결과는 HPLC로 분석한 결과와 높은 상관관계가 있어, 정확성이 인정되었다.