[发明专利]一种在醇类溶液中测量甲醇浓度的方法及装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种检测醇类溶液中的甲醇含量的方法与装置，并尤其涉及利用双酵素系统检测酒类溶液中的甲醇含量的方法与装置。

【背景技术】

假酒中毒事件时有所闻，主要原因乃在于酒中掺入了高浓度甲醇，以致于有些人饮用后失明，甚至是死亡。甲醇又称木精或工业用酒精，常作为溶剂或许多其它工业上用途；甲醇也可用作燃料、制作私酒、油漆除去剂及变性剂，但真酒中也含有微量的甲醇。

甲醇在肝脏中因醇类脱氢酶的催化反应，逐步氧化为甲醛与甲酸。然而，甲醛毒性约为甲醇的33倍，甲酸则约为甲醇的6倍。急性甲醇中毒的症状主要有三：(1)中枢神经的抑制。(2)严重的代谢性酸中毒。(3)视神经变化。当甲醇中毒时，一般可给予摄取大量的乙醇，因乙醇可和甲醇竞争醇类脱氢酶，因而使身体有足够时间来排除未经变化的甲醇，同时阻止甲醇经代谢作用后产生甲醛及甲酸。因此真酒(乙醇)可治療假酒(甲醇)中毒。

目前有相当多量测酒中甲醇含量的测定方法，主要包括：比色/呈色法及气相层析法。其中最普偏使用的方法为铬变酸氧化呈色法，此法为农业化学家协会(Association of Official Agricultural Chemists，AOAC)公定标准方法。然而，此法有着必须严格的控制反应条件才能获得良好的定量结果，且检品中若存在醣类会导致分析结果产生正偏差的缺点。除此之外，此法样品需经过蒸馏等麻烦的前处理，分析一个样品需耗4小时以上，且使用的药品及试剂具有高毒性，对健康及环境的影响甚大，并不适合推广到一般大众。

气相层析法虽可对酒类样本提供各成份精确的检测，然而由于其前处理及分析步骤极为冗长；加以仪器本身价格昂贵、体积庞大，且需要经过专业训练的人员才能操作，导致检测成本过高，基本上并不符合贩卖商与一般大众实时筛检的需求。

生物传感器(biosensor)主要是由生物辨认组件及信号传输组件所构成。由传统酶电极的概念加以放大，目前举凡牵涉到生物催化与生物亲和力者都可在生物传感器的应用范围内。生物传感器更具有下列诸多的优点，可克服传统分析方法的缺失，因此深具发展潜力。生物传感器的优点包括：(1)经由固定化技术的应用，生物辨认组件可重复使用，降低成本；(2)生物辨认组件专一性高，可避免非标的物干扰；(3)操作简易；(4)灵敏度高，所需样品量低；(5)应答快速，降低分析时间；(6)数位信号输出，达到微小化，易携带，可用于现场检测。

有鉴于此，开发一个能够快速筛检甲醇浓度，同时兼具可携带、操作简便与廉价特性的生物微传感器(Micro-biosensor)，成为抑制假酒中毒事件扩散的利器。

目前市面上甲醇/乙醇快速检测仪器也属于生物传感器的种。其主要利用醇类氧化酶(Alcohol Oxidase，AOX)可氧化甲/乙醇，产生H₂O₂，进而利用外加电压(或结合过氧化酶)的模式，将H₂O₂氧化，释出电子，由产生的电流信号变化来量化甲/乙醇的浓度。此法主要的缺点在于醇类氧化酶除了可对甲醇作用之外，也同时可氧化乙醇，也即无法辨别甲/乙醇共存的情况，因此无法用于假酒的筛检。

NADH是生物细胞内的高还原性化合物，主要作为生物细胞内酶的辅酶(coenzyme)，提供酶反应必要的氢原子，然后氧化为NAD⁺。一般的氧化还原酶都需以NAD(H)作为辅酶，才能驱使反应的进行。恋臭假单胞菌(Pseudomonas putida)非麸氨基硫(glutathione-independent)相关的甲醛脱氢酶(formaldehydedehydrogenase，FDH)有着不需透过麸氨基硫作为辅酶，直接将NAD⁺(nicotinamide adenine dinucleotide)与甲醛转化成甲酸与高价NADH的优点。由于NADH具备高还原性，可广泛的应用在工业与民生用途之中。台湾专利申请号第096116235号专利，则透过对甲醛脱氢酶基因序列进行突变，造成胺基酸序列出现改变，达到提升酶活性与提升对基质专一性的效果，同时降低酶使用成本。

因此，本发明将分子生物技术与电化学式酶生物传感器的概念相结合，开发生物微传感器来检测液态或酒类样本中的甲醇/甲醛含量。应用本发明所生产的传感器产品可供检验单位、酒类贩卖商乃至于一般家庭民众直接用于市面上假酒的筛检，进而达到避免假酒中毒事件发生的目的。

【发明内容】