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Enzyme electrode의 발전상황
1. 글루코오스 센서
클라크(Clark)와 리온즈(Lyons)에 의해 처음으로 효소 전극의 원리가 제안되었다. 그들은 혈액 중의 포도당을 측정하기 위하여 글루코오스 센서의 원형을 제안하였다. 투석막 사이에 효소를 함유시켜, 이 투석막을 혈액과 접촉시키면, 함유된 효소가 포도당과 반응하면서 산소를 소비하게 된다. 이때 소비된 산소를 산소 전극으로 측정함으로써, 혈액 중 포도당 농도를 계산할 수 있을 것이라고 제안하였다. 업다이크(Updike)와 힉스(Hicks)에 의해 이들의 제안이 센서로 구체화되었다. 그들은 포도당을 산화시키고 글루코오스 산화 효소(glucose oxidase)를 폴리아크릴아미드 겔 막에 포괄 고정화시켜, 이 막을 격막 산소 전극위에 부착시켜 글루코오스 센서를 제작하였다. 이것이 최초로 제작된 효소 센서이다.
이 센서를 시료 용액 속에 넣으면 시료 용액 중의 포도당이 확산하여 고분자막에 고정되어 있는 글루코오스 산화 효소에 도달하고, 효소 반응에 의해 글루코노락톤이 생성되면서 산소가 소비된다. 이 때 소비된 산소량은 산소 전극 위에 전류 변화로 나타나며, 이 전류값의 변화로부터 포…(생략)
2. 알코올 센서
3. 유기산 센서
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생성한다. 이 산화 효소를 고정화막과 폴라로그래피형(polarographic) 과산화수소 전극을 조합하여 센서를 구성하면, 알코올의 산화에 의해 생성되는 과산화수소를 측정함으로써 알코올 농도를 계산할 수 있다.
이런 원리로 제작한 알코올 센서를 이용하여 에탄올 농도를 상대 오차3.2% 이내로 재현성 있게 측정할 수 있었다. 그러나 이 센서에 사용된 알코올 산화 효소는 메탄올, 알릴 알코올, 노르말 프로판올, 노르말 부탄올 등도 산화시키며, 유기산과 알데히드에도 응답한다. 그러므로 아직 선택성이 해결되어야 할 문제로 남는다.
한편, 알코올 탈수소 효소를 이용하면 센서의 선택성을 향상시킬 수 있다. 알코올 탈수소 효소는 선택적으로 알코올에서 수소를 제거시킨다. 이 효소를 고정화시킨 백금 전극을 양극으로 하고, 탄소 전극을 음극으로 이용하면 알코올 센서를 제작할 수 있다. 이 경우에는 , 알코올 탈소소 반응에서 생성되는 환원형 NADH , 혹은 산화 환원 색소인 FMNH2 등을 양극에서 산화시켜, 이 때 발생하는 산화 전류를 측정함으로써 알코올 농도를 계산할 수 있다. 이 센서의 경우 , 선택성은 극히 우수하나, 측정 시스템이 복잡하여 실용화되지 못하고 있는 실정이다.
3. 유기산 센서
식품 제조 공정 중에 존재하는 유기산을 계측할 수 있는 센서가 요구되고 있다. 예를 들면 젖산 산화 효소를 고정화시킨 막과 산소 전극 혹은 과산화수소 전극을 조합하면 젖산 센서를 제작할 수 있다. 같은 원리로 피루브산 산화 효소를 고정화한 막과 산소 전극을 조합하여 피루브산 센서를 제작할 수 있다. 또 젖산 탈수소 효소를 고정화한 백금 전극과 페리시안이온, 포화 수은 전극으로 구성된 센서도 있다. 이 경우에는 젖산 탈수소 효소의 반응으로 생성된 페리시안이온이 백금 전극에서 산화될 때, 산화 전류가 흐르게 되며, 이 전류값을 측정하면, 젖산의 농도가 계산된다. 이 밖에도 옥살아세테이트 디카르복시라아제(oxaloacetate decarboxylase) 고정화막을 부착
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