[논문]과산화수소의 전류법적 정량을 위한 소나무 과산화효소의 활용

윤길중

doi:10.5012/jkcs.2013.57.3.329

과산화수소의 전류법적 정량을 위한 소나무 과산화효소의 활용
Application of Pine Peroxidase to the Amperometric Determination of Hydrogen Peroxidase 원문보기

대한화학회지 = Journal of the Korean Chemical Society, v.57 no.3, 2013년, pp.329 - 334

초록
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솔잎조직과 ferrocene을 각각 효소원 및 매개체로, CSM 고무를 흑연가루 결합재로 사용하여 전류법 과산화수소 정량 효소전극을 제작하고, 그것의 특성을 전기화학적인 방법으로 관찰하였다. 낮은 퍼텐샬 영역(-100 ~ -500 mV)에서 보여준 ln($i(1-e^{nf{\eta}})$) vs. ${\eta}$ 및 Lineweaver-Burk 도시의 좋은 직선성은 신호전류의 생성이 효소의 촉매작용에 의한 것임을 확인하여 주었다. 이 때 얻어진 대칭인자(${\alpha}$, 0.17), 한계전류($i_1$, 1.99 $A/cm^2$), 교환전류밀도($i_0$, $5.86{\times}10^{-5}\;A/cm^2$), 마이클 상수($K_M$, $1.68{\times}10^{-3}$ M) 및 기타 전극 파라메터들은 전극 표면에서 소나무 과산화효소가 정량적으로 성능을 발휘하고 있음을 보여 주었다. 이런 실험적 사실들은 솔잎조직이 상업용 과산화효소를 대치하여 실용 효소전극 제작에 사용될 수 있음을 보여 주었다.

Abstract ▼ AI-Helper

A pine needle-embedded graphite enzyme electrode, of which bonding agent is CSM rubber, was newly designed and its electrochemistry was studied based on the amperometry. It involved a ground green leaves of pine tree as a zymogen together with electrochemical mediator, ferrocene within the paste. The plots of ln($i(1-e^{nf{\eta}})$) vs. ${\eta}$ and Lineweaver-Burk at the low potential (-100 to -500 mV) showed good linearities indicating that the amperometric response is by the catalytic power of pine peroxidase. Electrochemical parameters obtained, symmetry factor (${\alpha}$, 0.17), limiting current ($i_1$, 1.99 $A/cm^2$), exchange current density ($i_0$, $5.86{\times}10^{-5}\;A/cm^2$), Michaelis constant ($K_M$, $1.68{\times}10^{-3}$ M) and many others showed that pine peroxidase discharges the role of catalyst quantitatively on the electrode surface. Those proved that the practical use of pine peroxidase is promising in place of the marketed.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

¹¹ 일차적으로 여러 종의 식물을 시험적으로 사용하여 활용 가능성을 시험하였다. 이 논문은 그런 노력의 일환으로 솔잎 조직을 이용하여 효소전극을 제작하고 그것의 전기화학적 정량 특성을 살펴 본 내용을 포함하고 있다. 결과는 만족스러운 것이었고 솔잎조직이 과산화수소 정량을 위한 실용 센서물질로 활용 가능함을 보고하고 있다.
지금까지 언급된 여러 사항들을 고려하여 본 연구실에서는 생활 주변에서 이용하기 쉬운 효소원을 찾고자 노력하였다. ¹¹ 일차적으로 여러 종의 식물을 시험적으로 사용하여 활용 가능성을 시험하였다.

성능/효과

본 연구실에서 개발된 전극제작의 간편함과 저렴한 비용은 다른 분광법들에 비하여 대단히 우월하다. 다만 전극은 제작 후 시간경과에 따라 감도가 감소하는 경향을 보이는데, 이것은 다른 효소전극과 공통적이다. 실험실 조건에서 일어나는 이 현상은 효소의 열역학적 변성에 기인한 것으로 보여진다.
솔잎을 효소원으로 사용한 과산화수소 바이오센서의 전기화학적 특성에 관한 위의 내용들은 솔잎전극의 전기화학적 거동이 정성적, 정량적임을 보여주었다. 이것은 솔잎전극이 실용전극으로 활용될 수 있음을 말하여 주는것이다.

후속연구

실험실 조건에서 일어나는 이 현상은 효소의 열역학적 변성에 기인한 것으로 보여진다. 따라서 솔잎전극이 실용전극으로서 완전하게 활용되려면 전극 속에서 일어나는 효소의 변성 특성에 관한 연구가 추가적으로 이루어져야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	과산화수소의 정량에는 어떤 방법이 선호되는가?	그것은 과산화수소가 표백제, 소독제, 전기도금, 하수 처리 등 여러 분야에서 각종 화합 물의 제조 시약 및 산화제로서 다양한 용도를 갖기 때문 이다.1 현재 과산화수소의 정량에는 고전적인 방법보다 분광학적 방법이나 전기화학적 방법이 보다 널리 이용되 고 있다. 분광법의 경우 대단히 낮은 검출한계를 보여주 지만 분석과정에 소요되는 시간적 및 경제적 고비용은 산업현장에서 효율성의 문제를 야기한다.
	분광법의 특징은 무엇인가?	1 현재 과산화수소의 정량에는 고전적인 방법보다 분광학적 방법이나 전기화학적 방법이 보다 널리 이용되 고 있다. 분광법의 경우 대단히 낮은 검출한계를 보여주 지만 분석과정에 소요되는 시간적 및 경제적 고비용은 산업현장에서 효율성의 문제를 야기한다.2 그러므로 특 별히 극미량 분석이 요구되지 않는다면 효소의 기질 특 이성을 이용하는 효소전극법으로 문제를 신속하면서도 경제적으로 해결할 수 있다.
	과산화효소를 직접 사용한 센서의 성능 향상에는 어떤 문제점이 있는가?	식물 조직으로부터 추출하여 시판되는 과산화효소를 직접 사용하여 센서의 성능 향상을 꾀한 경우도 있다.10 이 때 신호전류는 증대되어 안정하지만 추출효소의 비싼 가격은 효소전극의 범용화 및 대량 생산에 걸림돌이 된다.

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