Electrochemical biosensor for the quantification of phenols in natural samples

Mise au point de biocapteurs enzymatiques pour la quantification du contenu phénolique d’extraits naturels

• Auteur / Autrice : Pedro Ibarra Escutia
• Direction : Jean-Louis Marty, Maria Teresa Ramirez-Silva
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Perpignan en cotutelle avec Mexico, Universidad autónoma metropolitana
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan ; 1999-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Capteurs (technologie)

Phénol

Laccase

Antioxydants

Tyrosine phenol-lyase

Résumé

Le mémoire de thèse a pour objectif la mise au point de biocapteurs enzymatiques à détection ampérométrique pour l’évaluation du contenu phénolitique des infusions et de jus de raisins. Deux polyphénols oxydases ont été utilisées : une tyrosinase extraite de champignon et une laccase provenant de trametes versicolor. Les deux enzymes ont été immobilisées par encapsulation dans un gel de polyvinyle alcool photopolymérisable de PVA-AWP (le groupement azide sert à la polymérisation) et par co-réticulation en utilisant du glutaraldéhyde. Les paramètres expérimentaux, pH, température et potentiel appliqué ont été optimisés. La linéarité, la limite de détection et la stabilité au stockage et opérationnelle ont été déterminées. Le pH optimal pour le biocapteur à laccase (LTV-SPE) est 4,7 alors que celui du biocapteur à tyrosinase (TM-SPE) est de 7,0. Nous avons obtenu une bonne reproductibilité et une stabilité au stockage supérieur à 6 mois. Le biocapteur à laccase a servi à déterminer le contenu phénolique total d'infusions de thé alors que le biocapteur à tyrosinase a permis de doser le contenu phénolique d'extraits de raisins. Les résultats obtenus ont été comparés avec ceux obtenu par la méthode de Folin et Ciocalteu. La détection ampérométrique présente de nombreux avantages comme la simplicité d'emploi, la préparation minimale de l'échantillon et une réponse très rapide. Les deux biocapteurs peuvent être utilisés simultanément et permettent de corréler les résultats à la capacité anti-oxydante des échantillon naturels.

Amperometric biosensors based on Laccase from Trametes versicolor (LTV) or Tyrosinase from mushrooms (TM) were developed and optimized for monitoring the phenolic compounds content in tea infusions and grapes extracts. The polyphenol oxidases, tyrosinase from mushroom and laccase trametes versicolor were immobilized f by cross-linking with glutaraldehyde and by entrapment in polymeric film using polyvinyl alcohol photopolymer PVA-AWP (Azide-unit pendant water-soluble) both of them onto disposable graphite screen-printed electrodes (SPE) Sensitivity optimization in terms of pH, temperature and applied potential was carried out. The linear range, detection limit, operational and storage stabilities were also determined. The highest response fot the laccase biosensor (LTV-SPE) was found at 0. 1 M acetate buffer pH 4. 7, though it must be added the good reproducibility and operational stability were also obtained. The useful lifetime of the biosensor is estimated to be greater than six months. Whereas the tyrosinase biosensor (TM-SPE) shows an optimal pH 7. 0. LTV-SPE was used for the determination of the equivalent phenol content in tea infusions whereas TM-SPE was used to determine the equivalent phenol content in grapes extracts. The results were compared with those from the Folin-Ciocalteu spectrophotometric method. The amperometric detection exhibits some interesting advantages such as high simplicity, minimal sample preparation and shorter response time. In conclusion both types of biosensors are useful for easy and fast monitoring of equivalent phenol content that can be related to the antioxidant capacity of natural extracts.