Naukowcy ze Szwajcarii opracowali biosensor typu amperometrycznego, który spełnią rolę receptora smakowego Umami. Wyspecjalizowane komórki receptorowe Umami należą do naturalnych sensorów smakowych rozmieszczonych na języku. Receptory Umami wykrywają jeden z aminokwasów – kwas L-glutaminowy, który obficie występuje w pokarmach wysokobiałkowych ale również w zbożu czy pomidorach (ok. 140mg na 100g tkanki). Kwas glutaminowy, a w szczególności jego sól amonowa nadają specyficzny posmak potrawom. Ze względu na swoje niepowtarzalne walory smakowe (smak umami) glutaminian sodu stał się powszechnym dodatkiem do żywności. Europejski Komitet Naukowy Technologii Żywności uznał go za związek bezpieczny i dozwolony do użycia i zaliczył go do substancji stanowiących dodatki smakowo-zapachowe identyczne z naturalnymi (pod nazwą kodową E621). Istnieją raporty świadczące o możliwych, niepożądanych skutkach w przypadku przedawkowania glutaminianem sodu. Badania te nie są jednak na tyle konkretne by uznać sól kwasu glutaminowego za niebezpieczną. Mimo to związek ten zaliczany jest do tzw. podejrzanych dodatków do żywności, a co za tym idzie zleca się jego ścisły monitoring. Grupa badaczy kierowanych przez dr R. Pauliukaite opracowała szybką i sprawną metodę oznaczania kwasu L-glutaminowego. Skonstruowany przez nich biosensor składa się z elektrody pracującej pokrytej specjalnym polimerem przewodzącym TTF-TTCNQ (tetratiafulawen-tetracyjanochinonodimetan).TTF-TCNQ jest przykładem jednowymiarowego przewodnika elektronowego (to struktura zawierająca stosy nienasyconych związków heterocyklicznych). Polimer ten poprzez wiązania poprzeczne wiąże enzym systemu bezpośrednio na elektrodzie. Dzięki temu nie ma potrzeby wprowadzania dodatkowych mediatorów redoks czy półprzepuszczalnych membran do systemu, a co za tym idzie napięcie przyłożone względem elektrody referencyjnej Ag/AgCl jest odpowiednio niższe i nie ma problemu z interferencją innych związków w układzie. Enzymem immobilizowanym na elektrodzie jest oksydaza glutaminowa która katalizuje reakcję utleniania kwasu L-glutaminowego do L-ketoglutaranu (kwa L-glutaminowy + O2 + H2O -> L-ketoglutaran + NH4+ + H2O2). W wyniku utlenienia L-glutaminy przez oksydazę glutaminianową centrum enzymu zostaje zredukowane (redukcja FAD do FADH2). Następnie elektrony te za pośrednictwem przewodzącego polimeru TTF-TCNQ dostają się na elektrodę pracującą (TCNQ utlenia FADH2 do pierwotnej postaci FAD, a sam ulega redukcji do TCNQ-). Transfer elektronów w proporcjonalny sposób podnosi wartość natężenia w układzie (zmiana ta jest funkcją stężenia kwasu L-glutaminowego w roztworze). Zastosowanie mediującego polimeru TTF-TCNQ na elektrodzie powoduje niskie wymagane wartości przyłożonego napięcia. Proces elektrochemicznego utlenienia TCNQ- do TCNQ obserwuje się już przy wartościach napięcia +0,25V (względem elektrody referencyjnej Ag/AgCl). Z kolei niższe przyłożone napięcie ogranicza niepożądaną interferencją innych substancji (utlenienie) w układzie, co zwiększa dokładność pomiarów. Autorzy konstrukcji opracowali biosensor zdolny do oznaczania kwasu L-glutaminowego w zakresie stężeń od 0,05 do 0,15 mM, o czasie odpowiedzi od 20 do 50s.


Analytical and Bioanalytical Chemistry