專利名稱：酶抑制劑的分析裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種酶抑制劑之分析裝置與方法，尤其涉及以電化學(xué)分析法來檢測(cè)酶抑制劑類型之農(nóng)藥。
背景技術(shù)：
習(xí)知分析蔬果中農(nóng)藥殘余量的方法有很多種，例如分光光度法、原子吸收光譜法、薄層層析法、氣相色譜法、液相色譜法、核磁共振波譜法、熒光法等，其中以氣相色譜法和液相色譜法較為常用，因其具有良好的再現(xiàn)性、靈敏度、且可確定農(nóng)藥品種之優(yōu)點(diǎn)。然而，此等方法均需專業(yè)技術(shù)人員在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行大量試液的配制，無法簡便地在農(nóng)作物產(chǎn)地、市場(chǎng)、量販超市等一般消費(fèi)者的采購場(chǎng)所，由未經(jīng)嚴(yán)格訓(xùn)練的人員進(jìn)行快速的分析。
近年來已發(fā)展出利用生化反應(yīng)及電化學(xué)技術(shù)來檢測(cè)酶抑制劑類型之農(nóng)藥的方法，例如Gordon等人之美國專利(US6,406,876)及Marazuela等人所發(fā)表之論文(M.D.Marazuela，M.C.Moreno-Bondi，Anal.Chim.Acta，374(1998)19)，其所揭示之固定化酶技術(shù)不需要大量試液的配制。然而，固定化酶之缺點(diǎn)在于制造程序復(fù)雜成本高，且電極保存條件相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)，故必需由專業(yè)人員來進(jìn)行分析。
因此，有必要提出一種新穎的方析裝置及方法，免除習(xí)知嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)要求，而可方便一般非專業(yè)人員在任意場(chǎng)所使用。

發(fā)明內(nèi)容
利用一般農(nóng)藥具抑制酶活性的特性，本發(fā)明系提供一種簡便的酶抑制劑分析方法與裝置，以判斷待測(cè)樣品中農(nóng)藥的含量。
本發(fā)明包含提供第一酶、用以催化第一化合物的生化反應(yīng)。第一酶的催化能力可被酶抑制劑所抑制，故觀察第一酶被抑制程度的變化(即生化反應(yīng)變慢的程度)，即可推算酶抑制劑的含量。本發(fā)明測(cè)量第一酶被抑制之程度包含提供第三化合物與上述生化反應(yīng)之產(chǎn)物(第二化合物)反應(yīng)，以產(chǎn)生可進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的第四化合物。然后，觀察第四化合物所引發(fā)的電流變化而間接測(cè)得此生化反應(yīng)變慢的程度，由此計(jì)算出酶抑制劑的含量。
本發(fā)明在一方面提供一種酶抑制劑的分析方法，包含(a)提供單次分析劑量的第一酶；(b)提供第一樣品，包含已知含量之酶抑制劑，酶抑制劑能抑制第一酶的催化能力；(c)提供電極試片，電極試片上直接涂有單次分析劑量的第一化合物；(d)混合第一酶與第一樣品以形成溶液，并將溶液移轉(zhuǎn)至電極試片上以使第一酶與第一化合物接觸；(e)施加電壓于電極試片上，并測(cè)量電流定義為第一活性量；(f)提供含未知含量之酶抑制劑的第二樣品，以第二樣品取代第一樣品進(jìn)行上述(a)至(d)之步驟，并測(cè)量電流定義為第二活性量；(g)藉由第一活性量與第二活性量以決定第二樣品中酶抑制劑的含量。
本發(fā)明在另一方面提供一種酶抑制劑分析裝置，包含電極試片，其具有絕緣基板及僅含單次分析劑量的第一化合物，第一化合物直接覆蓋在絕緣基板上；以及微處理器，與電極試片相連；當(dāng)使用者將待測(cè)樣品及第一酶與第一化合物接觸時(shí)，將產(chǎn)生電流訊號(hào)，微處理器能處理電流訊號(hào)，以分析待測(cè)樣品中抑制第一酶之酶抑制劑的含量。
此外，本發(fā)明還包含，于每次分析時(shí)，使用干燥形式呈現(xiàn)的各種單次分析劑量之試劑，此可免除多種大量試液的配置。而且，本發(fā)明之酶抑制劑分析方法與裝置，更可用于判斷樣品中農(nóng)藥的是否含量超出門坎值。


圖1顯示本發(fā)明的一實(shí)施例。
圖2顯示本發(fā)明含溫度控制組件的一實(shí)施例。
圖3顯示本發(fā)明含溫度補(bǔ)償模塊的一實(shí)施例。
圖4顯示依據(jù)本發(fā)明之方法所測(cè)得活性量對(duì)酶抑制劑濃度之圖表。
主要組件符號(hào)說明100分析裝置 110 容器120 電化學(xué)檢測(cè)儀121 電極試片122 微處理器123 顯示器
124 絕緣基板 125 電極系統(tǒng)126 反應(yīng)區(qū)E1第一酶E2第二酶I第一化合物II 第二化合物III 第三化合物IV 第四化合物B緩沖鹽類200 溫度控制組件 300 溫度補(bǔ)償模塊310 溫度計(jì)320 溫度補(bǔ)償處理韌體具體實(shí)施方式
如前述，本發(fā)明提供一種分析裝置及方法，用以分析水溶液中所含之酶抑制劑。由于一般農(nóng)藥具酶抑制劑成分，所以本發(fā)明可用來偵測(cè)樣品中農(nóng)藥的含量。換言之，本發(fā)明可用于分析具有酶抑制劑的農(nóng)藥，其類型包含但不僅限于有機(jī)磷、以溴水處理過之硫代有機(jī)磷及氨基甲酸鹽。
藉由以下范例說明本發(fā)明的各種化學(xué)試劑及其反應(yīng)原理，應(yīng)了解此范例系為解說本發(fā)明之內(nèi)容，而非限制本發(fā)明之范圍。
本發(fā)明所含之化學(xué)試劑包含第一化合物I一種會(huì)進(jìn)行水解反應(yīng)的化合物，例如乙酰膽堿(Acetylcholine，以下簡稱為ACh)。
第二化合物II為第一化合物I的水解產(chǎn)物。若第一化合物為ACh，第二化合物II即為膽堿(Choline)。
第一酶E1用于催化第一化合物I之水解反應(yīng)，例如乙酰膽堿酯酶(簡稱AChE)。
第三化合物III通常為氧化劑，用于氧化第二化合物II(即水解反應(yīng)的產(chǎn)物)的氧化反應(yīng)，并生成第四化合物IV與內(nèi)胺鹽(betaine)。第三化合物III的范例為氧分子(O2)或鐵氰化物Fe(CN)63-。
第四化合物IV用于產(chǎn)生電子，即施加合適之電壓于第四化合物IV會(huì)產(chǎn)生電子。舉例而言，若第三化合物III為氧分子(O2)，第四化合物IV即為過氧化氫(H2O2)；若第三化合物III為鐵氰化物(Fe(CN)63-)，第四化合物IV即為亞鐵氰化物(Fe(CN)64-)。
第二酶E2用于催化第二化合物II之氧化反應(yīng)，例如膽堿氧化酶(簡稱ChOx)。第二酶E2系視需要使用。詳言之，若此氧化反應(yīng)之速率很慢而導(dǎo)致第二化合物II之濃度隨時(shí)間產(chǎn)生明顯的增加時(shí)，才需要使用第二酶E2。
本發(fā)明所列舉之范例涉及以下化學(xué)反應(yīng)
H2O2(IV)→H2O+e-上述之第三化合物(III)若改為鐵氰化物(Fe(CN)63-)，則本發(fā)明之化學(xué)反應(yīng)可如下所示
(Fe(CN)64-)(IV)→(Fe(CN)63-)+e-由上述之反應(yīng)式可知，施加適當(dāng)之還原電壓于第四化合物IV即可產(chǎn)生電流。然后，觀察電流的變化可獲得第四化合物IV的生成速率。如上述，由于第二化合物II氧化第三化合物III以形成第四化合物IV之氧化還原反應(yīng)為快速進(jìn)行的反應(yīng)，故第四化合物IV的生成速率可代表第二化合物II的生成速率。因此，若提供含已知濃度之第一化合物I的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行反應(yīng)，即可測(cè)得第二化合物II生成速率的標(biāo)準(zhǔn)值。由此可知，當(dāng)測(cè)量含第一酶抑制劑的待測(cè)樣品時(shí)，其所獲得之第二化合物II生成速率應(yīng)會(huì)低于此標(biāo)準(zhǔn)值，此乃因?yàn)榈谝幻窫1的催化能力受到第一酶抑制劑的抑制所致。由此，藉由觀察第二化合物II生成速率的變化，即第四化合物IV生成速率的變化，便可得知待測(cè)樣品中所含第一酶抑制劑的含量。應(yīng)注意本發(fā)明之酶抑制劑系針對(duì)第一酶E1，而非第二酶E2。
本發(fā)明之原理已說明如上。以下詳細(xì)說明本發(fā)明之裝置與方法。如圖1所示，分析裝置100包含容器110及電化學(xué)檢測(cè)儀120。容器110供盛裝待測(cè)溶液。容器110內(nèi)可視需要涂有單次分析劑量的第一酶E1。電化學(xué)檢測(cè)儀120包含電極試片121、微處理器122、及顯示器123。電極試片121包含絕緣基板124；電極系統(tǒng)125，置于絕緣基板之上；以及反應(yīng)區(qū)126，其上涂有單次分析劑量的第一化合物I及第二酶E2、或視需要涂上第三化合物III(顯示于圖2及圖3)。反應(yīng)區(qū)126連接至電極系統(tǒng)125，電極系統(tǒng)125與微處理器122相連，微處理器122再連接至顯示器123。因此，當(dāng)使用者將第一酶E1移轉(zhuǎn)到反應(yīng)區(qū)，使第一化合物I與第一酶E1接觸引發(fā)上述之反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生電流訊號(hào)時(shí)，電極系統(tǒng)125會(huì)將所偵測(cè)到的電流訊號(hào)傳給微處理器122進(jìn)行處理，然后藉由顯示器123將結(jié)果顯示出來。應(yīng)注意，上述之化學(xué)試劑可直接涂布在容器110內(nèi)側(cè)表面或絕緣基板124之表面上，而且，在未反應(yīng)前，均以干燥形式呈現(xiàn)并分別僅含單次分析劑量。電極試片121不能重復(fù)使用，反應(yīng)完畢后即可拋棄。容器110或電極試片121所含之化學(xué)試劑并非以上述為限，使用者可視需要加入任何添加劑、如指示劑、緩沖鹽類、表面活性劑等。這些添加劑也可涂布在容器110內(nèi)，如圖1所示之緩沖鹽類B。
此外，第三化合物III除可為上述之固態(tài)，亦可為一種氣體，例如氧氣。當(dāng)使用氧氣作第三化合物III時(shí)，可于大氣平衡環(huán)境下，直接利用空氣中的氧氣進(jìn)行反應(yīng)。或者，也可另外用藉由輸送管給予適當(dāng)量的氧氣。
圖2顯示本發(fā)明之分析裝置100可包含溫度控制組件200，供控制反應(yīng)區(qū)126的溫度，使反應(yīng)可在恒溫狀態(tài)下進(jìn)行。圖3則顯示本發(fā)明分析裝置100更可具有溫度補(bǔ)償模塊300，包含溫度計(jì)310及設(shè)定在微處理器122內(nèi)的溫度補(bǔ)償處理韌體320。溫度補(bǔ)償模塊300可用來感測(cè)上述化學(xué)反應(yīng)實(shí)際進(jìn)行之溫度與理想反應(yīng)溫度之間差異，并依此計(jì)算此差異所造成之誤差，其結(jié)果可呈現(xiàn)于顯示器123上。
本發(fā)明之分析方法包含(a)提供第一樣品，含有已知含量之第一酶抑制劑。已知含量包含零。
(b)混合第一樣品與第一酶E1，以形成水溶液。例如，可將此第一樣品置入涂有第一酶E1的容器中，并使其均勻混合。或者，第一酶E1也事先放置于其它器皿，例如膠囊，使用時(shí)再直接倒入容器中與第一樣品混合。第一酶E1之含量為單次分析劑量。
(c)將此水溶液移轉(zhuǎn)至電極試片121上以進(jìn)行反應(yīng)。如前述，電極試片121上涂有干燥的第一化合物I、第二酶E2、及視需要的第三化合物III(例如K3Fe(CN)6)。若第三化合物III為氧氣，則可利用空氣中的氧氣進(jìn)行反應(yīng)，或另外用藉由輸送管給予適當(dāng)量的氧氣。同樣的，電極試片121上的第一化合物I、第二酶E2、及視需要之第三化合物III之含量也均為單次分析劑量。
(d)施加特定之電壓于電極試片121上。例如第四化合物IV為H2O2時(shí)，電壓為700mV，第四化合物IV為Fe(CN)64-時(shí)，電壓為為300mV。
(e)測(cè)量第四化合物IV所引發(fā)的電流，定義為第一活性量。使用者可在不同溫度下分別測(cè)量多個(gè)第一樣品，以取得各種狀況下的第一活性量，以作為后續(xù)之定量分析使用。圖4即顯示在25℃下，數(shù)個(gè)第一樣品所產(chǎn)生之第一活性量與其已知酶抑制劑含量的關(guān)系圖。圖4之信息可存于電化學(xué)檢測(cè)儀之內(nèi)存中供微處理器使用。
(f)提供第二樣品，含有未知含量之第一酶抑制劑。第二樣品可為浸泡過蔬果的水溶液。
(g)以第二樣品取代第一樣品進(jìn)行(a)至(d)之步驟，并測(cè)量第四化合物IV所引發(fā)的電流，定義為第二活性量。
(h)比較第二活性量與第一活性量，以求得第二樣品之第一酶抑制劑含量?？芍苯訉⒌诙钚粤颗c第一活性量輸入微處理器中進(jìn)行處理，并將結(jié)果顯示在顯示器上。
(i)丟棄電極試片121。應(yīng)注意此電極試片121不可重復(fù)使用。若所使用容器110也附有單次劑量的第一酶E1，也應(yīng)一并丟棄不可重復(fù)使用。
以下實(shí)施例說明一般使用者使用本發(fā)明之裝置的方法。換言之，本發(fā)明可供不熟悉化學(xué)分析技術(shù)之人員使用，如下之實(shí)例。
實(shí)施例1如圖1所示，將待測(cè)樣品倒入容器110中，充分搖晃使其均勻混合以形成水溶液。啟動(dòng)電化學(xué)檢測(cè)儀120，將此水溶液滴入電極試片120之反應(yīng)區(qū)126。電化學(xué)檢測(cè)儀120將自動(dòng)施予合適電壓并同時(shí)測(cè)量反應(yīng)所引發(fā)之電流，微處理器122計(jì)算待測(cè)樣品中農(nóng)藥的含量，其結(jié)果以定量方式呈現(xiàn)于顯示器123上。使用過之電極試片121予以丟棄。
實(shí)施例2
如圖3所示，將待測(cè)樣品倒入容器110中，并加入置放在膠囊內(nèi)的藥粉(含單次分析劑量的AChE與緩沖鹽類B)，充分搖晃使其均勻混合以形成水溶液。啟動(dòng)電化學(xué)檢測(cè)儀120，將此水溶液滴入電極試片121之反應(yīng)區(qū)126。電化學(xué)檢測(cè)儀120將自動(dòng)測(cè)量反應(yīng)所引發(fā)之電流并輸入微處理器122。微處理器122會(huì)依據(jù)溫度補(bǔ)償模塊300計(jì)算反應(yīng)實(shí)際進(jìn)行時(shí)之溫度與理想溫度的差異，并依此計(jì)算此差異所造成之誤差，再將結(jié)果以圖形或燈號(hào)呈現(xiàn)于顯示器123上。使用過之電極試片121予以丟棄。
藉由以上較佳實(shí)施例之詳述，系希望能更加清楚說明本發(fā)明之技術(shù)特征與精神，而上述所揭露的較佳實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明之范圍。相反地，該較佳實(shí)施例及其各種變更或均等性之安排，皆屬本發(fā)明所欲受到保護(hù)之范圍。因此，本發(fā)明所申請(qǐng)之專利范圍應(yīng)根據(jù)上述說明作最寬廣的解釋，并涵蓋所有可能之變更與均等性之安排。
權(quán)利要求
1.一種酶抑制劑的分析方法，包含(a)提供單次分析劑量的第一酵素；(b)提供第一樣品，包含已知含量之酶抑制劑，該酶抑制劑能抑制該第一酵素的催化能力；(c)提供電極試片，該電極試片上直接涂有單次分析劑量的第一化合物；(d)混合該第一酵素與該第一樣品，以形成溶液，并將該溶液移轉(zhuǎn)至該電極試片上以使該第一酵素與該第一化合物接觸；(e)施加電壓于該電極試片上，并測(cè)量電流定義為第一活性量；(F)提供含未知含量之該酶抑制劑的第二樣品，以該第二樣品取代該第一樣品進(jìn)行上述(a)至(d)之步驟，并測(cè)量電流定義為第二活性量；(g)藉由該第一活性量與該第二活性量，以決定該第二樣品中該酶抑制劑的含量。
2.如權(quán)利要求1所述之方法，其中該第一酵素與該第一化合物之接觸將產(chǎn)生第二化合物。
3.如權(quán)利要求2所述之方法，還包含提供單次分析劑量的第三化合物，用以與該第二化合物反應(yīng)以生成第四化合物，該電壓使該第四化合物產(chǎn)生電流。
4.如權(quán)利要求3所述之方法，還包含提供單次分析劑量的第二酶，用以催化該第三化合物與該第二化合物的反應(yīng)。
5.如權(quán)利要求3所述之方法，還包含將該第三化合物直接涂布在該電極試片上。
6.如權(quán)利要求4所述之方法，還包含將該第二酶直接涂布在該電極試片上。
7.如權(quán)利要求1所述之方法，其中該酶抑制劑選自有機(jī)磷、以溴水處理過之硫代有機(jī)磷及氨基甲酸鹽。
8.如權(quán)利要求1所述之方法，其中該第一化合物為乙酰膽堿(Acetylcholine，ACh)，該第一酶為乙酰膽堿酯酶(AChE)。
9.如權(quán)利要求1所述之方法，其中該(a)步驟還包含緩沖鹽類。
10.如權(quán)利要求3所述之方法，其中該第三化合物為氧，系由大氣環(huán)境提供。
11.如權(quán)利要求3所述之方法，其中該第三化合物為鐵氰化物。
12.一種酶抑制劑分析裝置，包含電極試片，包含絕緣基板、及僅含單次分析劑量的第一化合物，該第一化合物直接覆蓋在該絕緣基板上；及微處理器，與該電極試片相連；當(dāng)使用者將待測(cè)樣品及第一酶與該第一化合物接觸時(shí)，將產(chǎn)生電流訊號(hào)，該微處理器能處理該電流訊號(hào)，以分析該待測(cè)樣品中抑制該第一酶之酶抑制劑的含量。
13.如權(quán)利要求12所述之裝置，其中該第一酶與該第一化合物之接觸將產(chǎn)生第二化合物。
14.如權(quán)利要求13所述之裝置，還包含單次分析劑量的第三化合物直接覆蓋在該電極試片上，該第三化合物用以與該第二化合物反應(yīng)以生成第四化合物，該電流訊號(hào)系該第四化合物所產(chǎn)生。
15.如權(quán)利要求14所述之裝置，還包含提供單次分析劑量的第二酶直接覆蓋在該電極試片上，該第二酶用以催化該第三化合物與該第二化合物的反應(yīng)。
16.如權(quán)利要求12所述之裝置，其中該第一化合物為乙酰膽堿(Acetylcholine，ACh)，該第一酶為乙酰膽堿酯酶(AChE)。
17.如權(quán)利要求14所述之裝置，其中該第三化合物為鐵氰化物。
18.如權(quán)利要求12所述之裝置，還包含溫度控制組件。
19.如權(quán)利要求12所述之裝置，還包含溫度補(bǔ)償模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供水溶液中酶抑制劑的分析裝置與方法，包含電極試片與電化學(xué)檢測(cè)儀，其中電極試片系僅供使用者進(jìn)行單次分析。本發(fā)明亦可用來檢測(cè)蔬果中的農(nóng)藥殘留量。
文檔編號(hào)G01N27/416GK101082599SQ20061009233
公開日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2006年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者林岳暉, 沈燕士 申請(qǐng)人:五鼎生物技術(shù)股份有限公司