2 376 591(13) C1

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 376 591
(13)
C1
(51) МПК
G01N 27/28
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12) ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) Заявка: 2008130748/28, 24.07.2008
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
24.07.2008
(45) Опубликовано: 20.12.2009 Бюл. № 35
C 1
2 3 7 6 5 9 1
R U
(57) Реферат:
Изобретение
относится
к
области
потенциометрических
методов
анализа.
Техническим результатом является увеличение
селективности
и
стабильности
сенсора,
упрощение эксплуатации, увеличение точности
определения.
Сущность
изобретения:
в
потенциометрическом сенсоре для определения
лизина в водном растворе, состоящем из
хлорсеребряного
электрода
сравнения,
мембраны
из
перфторированного
сульфокатионитового
полимера,
двух
корпусов, соединенных между собой, в одном
из корпусов установлен электрод сравнения, в
другом установлена мембрана таким образом,
что один ее конец размещен в первом корпусе,
а другой выступает за пределы второго
корпуса. 5 ил.
C 1
(54) ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ СЕНСОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИЗИНА В ВОДНОМ
РАСТВОРЕ
2 3 7 6 5 9 1
Адрес для переписки:
394006, г.Воронеж, Университетская пл., 1,
ГОУ ВПО "Воронежский государственный
университет", Центр коммерциализации
технологии (ЦКТ)
Ñòð.: 1
ru
(73) Патентообладатель(и):
Государственное образовательное
учреждение высшего профессионального
образования "Воронежский
государственный университет" (RU)
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: Garsia-Villar N. at all. Fresenius journal of
analytical chemistry. 2001. Volume 371. №7.
Р.1001-1008. RU 2299433 C1, 20.05.2007. RU
2152610 C1, 10.07.2000. SU 1515701 A1,
20.07.1999. SU 1474535 A1, 23.04.1989. WO
8707722 A1, 17.12.1987. JP 2228548 A,
11.09.1990. JP 58005199 A, 12.01.1983.
(72) Автор(ы):
Бобрешова Ольга Владимировна (RU),
Паршина Анна Валерьевна (RU),
Агупова Мария Владимировна (RU),
Тимофеев Сергей Васильевич (RU)
C 1
C 1
2 3 7 6 5 9 1
2 3 7 6 5 9 1
R U
R U
Ñòð.: 2
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 376 591
(13)
C1
(51) Int. Cl.
G01N 27/28
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12) ABSTRACT
OF INVENTION
(73) Proprietor(s):
Gosudarstvennoe obrazovatel'noe uchrezhdenie
vysshego professional'nogo obrazovanija
"Voronezhskij gosudarstvennyj universitet" (RU)
R U
2 3 7 6 5 9 1
(57) Abstract:
FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to potentiometric
analysis methods. The potentiometric sensor for
detecting lysine in aqueous solution consists of a
silver-chloride comparison electrode, membranes
made from perfluorinated sulfocationite polymer and
two cases joined together. The comparison electrode
is fitted in one of the cases and a membrane in the
other such that, one of its ends lies in the first
case and the other comes out of the second case.
EFFECT: increased selectivity and stability of
the sensor, easier operation, more accurate
determination.
5 dwg
C 1
C 1
(54) POTENTIOMETRIC SENSOR FOR DETECTING LYSINE IN AQUEOUS SOLUTION
Ñòð.: 3
en
2 3 7 6 5 9 1
Mail address:
394006, g.Voronezh, Universitetskaja pl., 1, GOU
VPO "Voronezhskij gosudarstvennyj universitet",
Tsentr kommertsializatsii tekhnologii (TsKT)
(24) Effective date for property rights:
24.07.2008
R U
(45) Date of publication: 20.12.2009 Bull. 35
(72) Inventor(s):
Bobreshova Ol'ga Vladimirovna (RU),
Parshina Anna Valer'evna (RU),
Agupova Marija Vladimirovna (RU),
Timofeev Sergej Vasil'evich (RU)
(21), (22) Application: 2008130748/28, 24.07.2008
RU 2 376 591 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относится к области потенциометрических методов анализа. Оно
может быть использовано для количественного контроля лизина в продуктах
пищевой и фармацевтической промышленности, а также для непрерывного
количественного контроля лизина на всех стадиях его электродиализной очистки.
Известен биосенсор для определения лизина, основанный на детектировании
аммиака, выделяющегося при взаимодействии лизина с лизин-оксидазой,
иммобилизированной на мембрану аммиак-селективного электрода (Garsia-Villar
N., Saurina J., Hernandez-Cassou S. // Fresenius' journal of analytical chemistry. 2001. Volume
371. №7. P.1001-1008).
Недостатками известного сенсора являются, во-первых, неселективность в
растворах, содержащих другие аминокислоты; во-вторых, необходимость регенерации
активного фермента после измерения, что делает сенсор сложным в эксплуатации и
непригодным для использования в длительных непрерывных процессах; в-третьих,
низкая точность, порядка 30%.
Заявляемое изобретение предназначено для количественного определения лизина в
водных растворах.
Технический результат: увеличение селективности и стабильности сенсора,
упрощение эксплуатации, увеличение точности определения.
Технический результат достигается тем, что потенциометрический сенсор для
определения лизина в водном растворе состоит из хлорсеребряного электрода
сравнения, мембраны из перфторированного сульфокатионитового полимера, двух
корпусов, соединенных между собой, в одном из которых установлен электрод
сравнения, в другом установлена мембрана таким образом, что один ее конец
размещен в первом корпусе, а другой выступает за пределы второго корпуса.
Мембрана может быть выполнена в виде полосы, или стержня, или трубки и
обработана в этиленгликоле при 110°С.
Сенсор может быть снабжен защитным колпачком для выступающего за пределы
второго корпуса конца мембраны.
Для разработки сенсора использовались перфторированные сульфокатионитовые
(ПС) мембраны МФ-4СК (изготовленные ОАО «Пластполимер», г.Санкт-Петербург,
Россия) в лизиновой форме, предварительно обработанные в этиленгликоле при
110°С. Такая обработка вызывает быстрые и стабильные перестройки наноструктуры
ПС полимеров, в то время как их молекулярная структура остается практически
неизменной [1]. Термическая обработка мембран в этиленгликоле увеличивает
чувствительность сенсора.
Использование катионитовых мембран для определения лизина в водных
растворах основано на потенциалопределяющей протолитической реакции (1), в
результате которой однозарядные ионы лизина в растворе переходят в двухзарядные
в фазе мембраны [2-4].
На фигуре 1 представлена схема сенсора; на фиг.2 - основные аналитические
характеристики сенсора; на фиг.3 - средние значения концентрационных констант
селективности сенсора к катионам лизина; на фиг.4 представлены фактические и
найденные значения концентраций лизина для некоторых исследуемых растворов.
Конструкция сенсора включает два пластиковых (или стеклянных) корпуса 1 и 2
объемом соответственно 5 и 0,5 см 3 соединенных между собой пробкой 3. Корпуса 1
и 2 герметично закрыты пробками 4, 5, 6. Хлорсеребряный электрод сравнения 7
(серебряная проволока, покрытая хлоридом серебра), закрепленный в пробке 4,
Ñòð.: 4
DE
RU 2 376 591 C1
5
10
15
20
25
30
погружен в корпус 1. Мембрана (полоска, трубка, стержень) 8 длиной 6-8 см
закреплена в пробках 3 и 6 таким образом, что один ее конец 9 находится внутри
корпуса 1, основная ее часть находится внутри корпуса 2, второй ее конец 10
выступает за пределы корпуса 2. При длительном хранении конец 10 мембраны
закрывается защитным колпачком 11. Между измерениями сенсор следует хранить
в 0,001 М растворе моногидрохлорида лизина.
Работа сенсора реализуется следующим образом.
0,001 М раствор моногидрохлорида лизина в корпусе 1 заменяется 1 М раствором
моногидрохлорида лизина. Корпус 1 закрывается пробкой 4, в которую встроен
хлорсеребряный электрод сравнения 7. Из корпуса 2 удаляется 0,001 М раствор
моногидрохлорида лизина, после чего корпус 2 закрывается пробкой 5. Сенсор
свободным концом 10 мембраны погружается в анализируемый раствор. Измерение
потенциала осуществляется относительно хлорсеребряного электрода 7 сравнения с
помощью электронного вольтметра. Значение потенциала фиксируется через 10-15
минут.
ПРИМЕР 1
На фигуре 3 представлены калибровочные зависимости отклика сенсора на основе
модифицированных (1) и исходных (2) мембран МФ-4СК от концентрации катионов
лизина в индивидуальных растворах моногидрохлорида лизина. Показано, что
чувствительность сенсора после обработки мембран этиленгликолем увеличивается,
об этом свидетельствует увеличение наклона калибровочной зависимости. Тангенс
угла наклона 50,6±0,1 мВ/lgC калибровочной зависимости для сенсора на основе
модифицированных мембран близок к нернстовскому, что позволяет использовать
разрабатываемый сенсор для селективного определения лизина.
ПРИМЕР 2
Для оценки селективности сенсора к катионам лизина исследованы водные
растворы моногидрохлорида лизина с добавками нейтральных аминокислот.
Константы селективности (2) рассчитывали как отношение концентраций
определяемого и мешающего компонентов в точках, начиная с которых наблюдается
заметное отклонение отклика сенсора от постоянного значения.
35
40
45
50
Средние значения концентрационных констант селективности сенсора к катионам
лизина в присутствии индивидуальных аминокислот глицина, аланина и лейцина, а
также в присутствии эквимолярной смеси аминокислот глицина, аланина, лейцина
представлены в таблице на фигуре 4. Константы селективности для исследуемых
растворов не превышали 0,019.
ПРИМЕР 3
Для определения концентрации лизина в водных растворах сенсор откалибровали в
индивидуальных растворах моногидрохлорида лизина. Зависимость отклика сенсора
от концентрации катионов лизина в растворе определяется уравнением (3).
Методом калибровочного графика определены концентрации лизина в
индивидуальных растворах моногидрохлорида лизина и в растворах
моногидрохлорида лизина с добавками нейтральных аминокислот. В таблице на
фигуре 5 представлены фактические и найденные значения концентраций лизина для
некоторых исследуемых растворов. Относительная ошибка определения не
превышала 5%.
Ñòð.: 5
RU 2 376 591 C1
5
10
15
20
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Кривандин А.В., Соловьева А.Б., Глаголев КН., Шаталова О.В., Котова С.Л.,
Беляев В.Е. // Серия. Критические технологии. Мембраны. 2003. №17. С.16-21.
2. Бобрешова О.В., Кулинцов П.И., Новикова Л.А. / Сорбционные и
хроматографические процессы. 2003. Т.3. Вып.3. С.310-319.
3. Аристов И.В., Бобрешова О.В., Кулинцов П.И., Загородных Л.А. //
Электрохимия. 2001. Т.37. №2. С.248-251.
4. Письменская Н.Д., Белова Е.И., Никоненко В.В., Ларше К. / Электрохимия, 2008,
Т.44.
Формула изобретения
1. Потенциометрический сенсор для определения лизина в водном растворе,
состоящий из хлорсеребряного электрода сравнения, мембраны из
перфторированного сульфокатионитового полимера, двух корпусов, соединенных
между собой, в одном из корпусов установлен электрод сравнения, в другом
установлена мембрана таким образом, что один ее конец размещен в первом корпусе,
а другой выступает за пределы второго корпуса.
2. Сенсор по п.1, отличающийся тем, что мембрана выполнена в виде полоски или
стержня, или трубки.
3. Сенсор по п.1, отличающийся тем, что мембрана обработана в этиленгликоле
при 110°С.
25
30
35
40
45
50
Ñòð.: 6
CL
RU 2 376 591 C1
Ñòð.: 7
DR