Fachbereich Veterinärmedizin


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    Publikationsdatenbank

    Zum Einsatz enzymatischer Biosensoren bei der Charakterisierung der Lebensmittelqualität am Beispiel des Milchlactatgehaltes (1996)

    Art
    Poster
    Autoren
    Abel, Peter
    Bergann, Theodor (WE 8)
    Kongress
    37. Arbeitstagung des Arbeitskreises Lebensmittelhygiene der DVG
    Garmisch-Partenkirchen, 30.09. – 02.10.1996
    Quelle
    37. Arbeitstagung des Arbeitsgebietes "Lebensmittelhygiene", Teil 2 - Poster
    — S. 1–6
    ISBN: 3-930511-47-9
    Kontakt
    Institut für Lebensmittelsicherheit und -hygiene

    Königsweg 69
    14163 Berlin
    Tel.+49 30 838 62550 Fax.+49 30 838 46029
    email:lebensmittelhygiene@vetmed.fu-berlin.de

    Abstract / Zusammenfassung

    Prüfung und Charakterisierung der Beschaffenheit von Lebensmitteln erfolgen anhand verschiedener Parameter.
    Bei einer Reihe von Nahrungsmitteln läßt der Lactatgehalt auf Frische, Reife, Alterung oder auch auf Verderb schließen. Damit erscheint die Lactatkonzentration als Parameter zur Steuerung von Herstellungsprozessen und zur Qualitätsbestimmung im Lebensmittelbereich geeignet.
    Das gegenwärtig verfügbare Methodenspektrum und Instrumentarium zur Lactatkonzentrationsbestimrnung ist für eine derartige Anwendung aber unzureichend, da es ausschließlich auf punktuelle Detektion ausgerichtet ist. Die Sensortechnik könnte hier insbesondere für kontinunierliche oder on-line-Messungen, aber auch als Schnellmethode für Stichproben vor Ort von Nutzen sein.
    Enzymatische Sensoren (Biosensoren als modifizierte Chemosensoren) sind bei entsprechender Auslegung für die Anwendung in originärem, verdünntem oder anderweitig vorbehandeltem Probenmaterial und in aufbereiteten Proben gleichermaßen geeignet.
    Elektrochemische Biosensoren bestehen zumeist aus modifizierten Clark-Elektroden (Grundsensor), die durch ein entsprechendes Enzym-Membran-System abgedeckt werden. Im Falle des L-Lactatsensors diffundieren Lactat (Analyt) und Sauerstoff (Coreaktant) durch eine hierfür geeignete Membran in die Reaktionsschicht, bestehend aus dem Enzym Lactatoxidase.
    Hier erfolgt die vollständige Umsetzung des Lactats unter der katalysierenden Wirkung des Enzyms. Das bei dieser Reaktion entstehende H2O2 wird, entsprechende Polarisationsspannung von ca. 700mV zwischen Arbeitselektrode (Pt-Anode) und Referenzelektrode (Ag/AgClKatode) vorausgesetzt, an der Arbeitselektrode umgesetzt, wobei ein mit der Konzentration des Analyten korrelierendes Meßsignal entsteht.
    Voraussetzung für ein jederzeit mit der Analytkonzentration korrelierendes Sensorsignal ist eine diffussionsgesteuert ablaufende enzymatische Reaktion. Dazu ist vorhandener Enzym- und Sauerstoffüberschuß in der Reaktionsschicht erforderlich.
    In diesem Zusammenhang ist die Anwendung einer speziell hierfür ausgelegten Membran von besonderer Bedeutung, die das Diffusionsverhältnis von Analyt und Coreaktant steuert. Im einfachsten Falle kann eine ursprünglich für den Analyten impermeable Membran auf kleinster Fläche ohne Enzymschädigung perforiert werden. Durch die Gestaltung der Perforation(en) werden Lactatkonzentrationsmeßbereich und Sensitivität definiert. Modellversuche ergaben je nach Größe der Perforation eine Sensitivität zwischen 0,3 und 3,2 nA/mmol/l und einen linearen Meßbereich bis zu Lactatkonzentrationen von ca. 30 mmol/l bei Verwendung von Grundsensoren mit einem Arbeitselektrodendurchmesser von 0,3mm.
    Im Ergebnis einer Pilotstudie wurde festgestellt, daß unsere im Labor unter Reinraumbedingungen (Sicherheitswerkbank) präparierten Lactat-Sensoren eine stabile Sensitivität über mehr als 3 Wochen bei täglicher Anwendung in Rohmilch aufweisen. Sie reagieren schnell und ausreichend empfindlich auch auf sprunghafte Veränderungen der Lactatkonzentration.