Sensor eletroquímico baseado em nanoporos tridimensionais de óxido de cobre e L-arginina molecularmente impressa para a determinação de xilobiose em hidrolisado enzimático de xilana

Abstract

A xilobiose (X2) é um oligômero de xilose que vem atraindo atenção devido aos seus potenciais benefícios para a saúde, particularmente ao seu efeito prebiótico. A X2 pode ser produzida a partir de xilana encontrada na biomassa do pseudocaule da banana, que pode fornecer um recurso renovável para produzir xilooligossacarídeos (XOS). No entanto, métodos analíticos para sua determinação ainda são escassos na literatura. Portanto, este trabalho apresenta o primeiro sensor eletroquímico para determinar X2 baseado em espuma porosa de óxido de cobre tridimensional (3DnpCu) e um filme de poli-L-arginina (MIP) impresso molecularmente. O eletrodo foi caracterizado por voltametria cíclica (CV), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Em condições otimizadas, MIP/3DnpCu-GCE apresentou ampla resposta linear na faixa de concentração de 1,0 × 10-12 a 1,0 × 10-10 mol L-1, limite de detecção de 7,7×10-13 mol L-1 e sensibilidade de 1,4×1012 μA L mol-1. Descobriu-se que o sensor era seletivo para o reconhecimento X2 com boa repetibilidade e estabilidade a longo prazo. A aplicabilidade do sensor em amostras reais foi demonstrada pela quantificação bem-sucedida de X2 no hidrolisado enzimático de xilana a partir da biomassa de pseudocaule de banana. Além disso, a comparação entre os dados obtidos por esse método e os encontrados pelo método de HPLC confirmou a acurácia do MIP/3DnpCu-GCE.

Xylobiose (X2) is a xylose oligomer that has garnered attention for its potential health benefits, particularly its prebiotic effect. X2 can be produced from xylan found in banana pseudostem biomass, which can provide a renewable resource to produce xylo oligosaccharides. However, analytical methods for its determination are still scarce in the literature. Therefore, this paper presents the first electrochemical sensor to determine X2 based on 3D porous copper oxide foam (3DnpCu) and a molecularly imprinted poly-L-arginine film (MIP). The electrode was characterized using cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and scanning electron microscopy. Under optimized conditions, MIP/3DnpCu-GCE showed a wide linear response in the concentration range of 1.0 × 10-12 to 1.0 × 10-10 mol L-1, limit of detection of 7.7×10-13 mol L-1 and sensibility of 1.4×1012 μA L mol-1. The sensor was found to be selective for X2 recognition with good repeatability, and long-term stability. The applicability of the sensor in real samples is demonstrated by successfully quantifying X2 in the enzymatic hydrolysate of xylan from banana pseudostem biomass. Furthermore, the comparison between the results obtained using this method and those found by the HPLC method confirmed the accuracy of the MIP/3DnpCu- GCE.