酰基吡唑啉酮修飾玻碳電極對(duì)維生素C組分的電化學(xué)分析*

李雪莉，李錦州

（哈爾濱師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,黑龍江哈爾濱150025）

?；吝蜻揎棽Ｌ茧姌O對(duì)維生素C組分的電化學(xué)分析*

李雪莉，李錦州**

（哈爾濱師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,黑龍江哈爾濱150025）

制備了呋喃甲?；吝蜻揎棽Ｌ茧姌O，通過(guò)循環(huán)伏安法用該電極對(duì)維生素C組分進(jìn)行分析?？疾炝酥С煮w系的pH值、配體修飾量、掃描起始電位、掃描速度等對(duì)電極反應(yīng)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在NaH2PO4-Na2HPO4（pH=5.5）緩沖溶液中，測(cè)定體系于0.5V（vs.SCE）處出現(xiàn)一尖銳、靈敏的修飾吸附峰。其濃度線性形范圍關(guān)系：Y=6.70137+19.9381XR=0.99833。采用標(biāo)準(zhǔn)加入法對(duì)實(shí)際樣品進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果滿意。

?；吝蜻恍揎棽Ｌ茧姌O；維生素C；電化學(xué)分析

前言

維生素C（antiscorbuticvit，C6H8O6）又稱抗壞血酸，能增強(qiáng)免疫細(xì)胞的應(yīng)激能力、改善脂肪和膽固醇的代謝、促進(jìn)膠質(zhì)和激素的生成、有效延長(zhǎng)細(xì)胞和肌體壽命。生命體缺乏維生素C將導(dǎo)致壞血病，而過(guò)量攝入對(duì)人體有害。食品和工業(yè)中維生素C含量的測(cè)定方法主要有熒光法、分光光度法[1]、間接熒光法[2]、高效液相色譜法[3]（HPLC法）、電位滴定法[4]、碘量法[5]、2，6-二氯靛酚滴定法等。但這些方法存在操作過(guò)程復(fù)雜、所用試劑不穩(wěn)定、速度慢、背景干擾大等局限性。特別是在目前常用的化學(xué)方法分析測(cè)定中，由于果蔬獲得的浸提液，大多帶有顏色而導(dǎo)致滴定終點(diǎn)不明顯，使測(cè)定準(zhǔn)確度降低的問(wèn)題一直不能解決。電化學(xué)分析方法具有分析速度快，操作簡(jiǎn)便易行，成本低，試劑用量少，檢測(cè)靈敏度高等特點(diǎn)，是維生素C測(cè)定的有效方法。?；吝蜻且活惁码p酮試劑，廣泛用于金屬離子的萃取分離。其配合物具有較強(qiáng)傳遞電子傾向、磁交換作用、載氧功能和生物活性而引起關(guān)注[6～9]。該試劑與其它修飾成分相比，它特有的烯醇式互變官能團(tuán)結(jié)構(gòu)顯弱酸性，可作為表面活性物質(zhì)促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移，并已經(jīng)用于極譜分析。但鮮見(jiàn)其作為電極修飾成分的測(cè)定與應(yīng)用。本文以?；吝蜻揎棽Ｌ茧姌O，通過(guò)循環(huán)伏安法對(duì)該電極的電化學(xué)性質(zhì)及其對(duì)維生素C的電催化作用進(jìn)行了研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

CHI 650電化學(xué)工作站（上海辰華儀器公司）；三電極系統(tǒng)：玻碳電極（GCE）為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑電極為輔助電極；pHS-3F酸度計(jì)（上海雷磁儀器廠）。

1-苯基-3-甲基-4-呋喃甲?；?5-吡唑啉酮（HPMαFP）按文獻(xiàn)方法[5]合成。其余試劑均為分析純?cè)噭?。全部?shí)驗(yàn)使用二次蒸餾水。

抗壞血酸，上?；瘜W(xué)試劑公司，維生素C片劑，西南藥業(yè)股份有限公司。

HPMαFP儲(chǔ)備液：稱取0.2840g HPMαFP，用無(wú)水乙醇溶解，定容于100mL容量瓶，濃度為1.00×10-2mol/L，用時(shí)稀釋至所需濃度。

NaH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液：配制0.1mol/L NaH2PO4和0.1mol/L Na2HPO4，用pH計(jì)調(diào)節(jié)其體積比、配置一系列pH值緩沖溶液。

維生素C樣品溶液：取兩片維生素C片溶于磷酸鹽溶液中，待完全溶解，靜止一段時(shí)間。取上層清液2mL溶于緩沖溶液定容至10mL容量瓶備用。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

酰基吡唑啉酮修飾玻碳電極（HPMαFP/GCE）的制備。將玻碳電極依次在2mol/L NaOH、6mol/L HNO3、無(wú)水乙醇中浸泡數(shù)分鐘，用金相砂紙拋光，經(jīng)二次蒸餾水洗凈，用濾紙吸干電極表面的水。微量進(jìn)樣器取0.01mol/L HPMαFP標(biāo)準(zhǔn)溶液1.2μL，均勻滴加在干燥的玻碳電極表面，待溶液揮發(fā)，修飾電極制備完畢。

以HPMαFP/GCE修飾電極為工作電極，鉑電極為輔助電極，飽和甘汞電極為參比電極，在10mL電解池中，加入NaH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液3.5mL（pH=5.5）、維生素C標(biāo)準(zhǔn)溶液0.1mL。二次蒸餾水稀釋定容至10mL，搖勻靜置，25℃恒溫，通高純氮?dú)?min除氧。由循環(huán)伏安法，修飾電極研究維生素C的電化學(xué)行為。

1.3 樣品分析

取樣品溶液于燒杯中，在選定實(shí)驗(yàn)條件下，用循環(huán)伏安法，掃描速度0.05V·s-1，記錄下各個(gè)峰電流值。每次掃描結(jié)束，修飾電極經(jīng)二次蒸餾水沖洗，濾紙吸干，進(jìn)行下一次測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 pH值的選擇

考察底液pH值對(duì)峰電流、峰電位的影響（用0.2mol/LNaOH、HCl調(diào)節(jié)），pH值掃描范圍從1～7。經(jīng)修飾GCE測(cè)定，酸性較強(qiáng)的條件下峰電流雖高但有部分維生素C氧化出現(xiàn)了雙峰（見(jiàn)圖1B）。在pH=5.5，峰電流形尖銳，且峰電流穩(wěn)定（見(jiàn)圖1A）。本實(shí)驗(yàn)的pH值選擇為5.5。

圖1 不同pH條件下維生素C的循環(huán)伏安圖Fig.1 Cyclic voltammograms of VC with different pH values

2.2 維生素C在不同玻碳電極上的循環(huán)伏安曲線

將GCE電極和HPMαFP/GCE修飾電極分別置于NaH2PO4-Na2HPO4和NaH2PO4-Na2HPO4+維生素C底液中。電勢(shì)掃描范圍-0.5V到2.0V，以掃速0.05V/s進(jìn)行CV掃描。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，體系加入維生素C（C=1×10-3）底液，GCE電極于1.0V左右有電位峰，修飾電極出峰于0.50V附近（如圖2）（即峰電流電勢(shì)明顯移向了負(fù)電位），且峰電流明顯增加。其原因可能是由于HPMαFP增大了裸GCE的比表面積，對(duì)維生素C在電極上的電子傳遞起到了促進(jìn)作用，使峰電流變大所致。圖中CV曲線只有氧化峰而沒(méi)有還原峰，說(shuō)明電極反應(yīng)過(guò)程不可逆[10]。該過(guò)程是典型的受吸附控制的電極反應(yīng)類型。從多次CV圖看出，隨掃描次數(shù)的增加，氧化峰電流逐漸減小，進(jìn)一步證實(shí)了電極反應(yīng)過(guò)程受吸附控制[11]。經(jīng)4或5次掃描后，氧化峰電流在光板電極上明顯降低。也許是維生素C易被氧化或其電化學(xué)氧化產(chǎn)物吸附到電極表面，阻礙了電子轉(zhuǎn)移，減少了電極有效工作面積[12]。

2.3 HPMαFP用量的選擇

HPMαFP用量從0.4μL增加到1.2μL，峰電流隨修飾用量的增加而顯著增加。峰電流最大值出現(xiàn)在修飾用量1.2μL，超過(guò)此用量峰電流逐漸降低（見(jiàn)圖3）。這是由于電極表面富集物厚度過(guò)大，阻礙了維生素C與電極的電子交換，導(dǎo)致峰電流降低。實(shí)驗(yàn)中HPMαFP修飾用量確定為1.2μL。

圖2 GCE和HPMαFP/GCE在NaH2PO4-Na2HPO4中循環(huán)伏安圖Fig.2 Cyclic voltammograms of GCE and HPMαFP/GCE in NaH2PO4-Na2HPO4

圖3 不同HPMαFP用量對(duì)峰電流的影響Fig.3 Influence of different HPMαFP amounts on the peak current

2.4 維生素C線性關(guān)系與檢出限實(shí)驗(yàn)

在NaH2PO4-Na2HPO4（pH=3.0）緩沖溶液中加入不同濃度的維生素C，分別用GCE和HPMαFP/GCE進(jìn)行CV（υ=0.05V/s）掃描，維生素C含量0.01～10mmol/L之間與峰電流呈線性關(guān)系（見(jiàn)表1、圖4）。若以可分辨峰高的最小濃度為檢出限，則本法的檢出限是0.1mmol/L。

圖4 不同維生素C濃度的影響（HPMαFP/GCE）Fig.4 Influence of different concentrations of VC

圖5 峰電流隨時(shí)間的變化曲線Fig.5 The variety curve peak current with time on the peak current

表1 維生素C濃度與峰電流的線性關(guān)系Table1 The linearrelation of VC concentrationVs.the peak current

2.5 HPMαFP/GCE修飾電極的穩(wěn)定性

開(kāi)始電流不穩(wěn)定，當(dāng)修飾修飾電極穩(wěn)定工作后2～3h電流值一直穩(wěn)定（如圖5），隨時(shí)間延長(zhǎng)電流值下降。產(chǎn)生這種情況的原因在于：（1）HPMαFP單體的吸附力較弱；（2）HPMαFP除對(duì)維生素C有電催化作用外，還可能與之發(fā)生平行的非催化反應(yīng)；（3）維生素C易氧化等因素。

2.6 掃速的影響

如圖6所示，在0.01～0.05 V/s范圍內(nèi)，考察了掃速與峰電流的關(guān)系。隨著掃速的增加，峰電流值增大，峰電流值與掃速一次方成正比，線性方程為Ip（μA）=9.7+2.3υ（mV/s），R=0.99718，說(shuō)明電極過(guò)程受吸附控制[13]。掃速過(guò)低，峰電流??；掃速過(guò)大，受吸附和充電電流的影響，不利于峰電流的測(cè)定。掃速為0.05V/s時(shí)，信噪比最好，實(shí)驗(yàn)選擇掃速為0.05V /s。

圖6 不同掃速下維生素C在HPMdFP/GCE上的CV圖（從上而下的掃速分別為：0.05、0.04、0.03、0.02、0.01.（V/s））Fig.6 CyclicvoltammogramofVCinHPMdFP/GCEatdifferentscanrates（from up to down：0.05，0.04，0.03，0.02，0.01.（V/s））

3 樣品分析

按實(shí)驗(yàn)方法，在維生素C樣品待測(cè)液中加入底液，稀釋至10mL，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定維生素C的含量。測(cè)定次數(shù)n=3，結(jié)果見(jiàn)表2。相對(duì)偏差可以接受。呋喃甲酰基吡唑啉酮配合物修飾玻碳電極測(cè)定維生素C加標(biāo)回收率結(jié)果令人滿意，該修飾電極可用于維生素C含量的測(cè)定。

表2 樣品分析結(jié)果Table 2 Analysis results of the samples

4 結(jié)論

采用呋喃甲?；吝蜻浜衔镄揎棽Ｌ茧姌O，以NaH2PO4-Na2HPO4為支持電解質(zhì)，用循環(huán)伏安法測(cè)定維生素C，循環(huán)伏安圖濃度與峰電流響應(yīng)信號(hào)靈敏、快速、準(zhǔn)確。此方法操作方便，圖譜直觀，有一定的應(yīng)用前景。

［1］黃光榮.甲苯胺藍(lán)分光光度法測(cè)定果樹(shù)中的抗壞血酸［J］.食品工業(yè)科技，2005，26（5）：169～170.

［2］童裳倫，向光宏，劉維屏.間接熒光法測(cè)定維生素C［J］.光譜學(xué)與光譜分析，2005，25（4）：598～600.

［3］ZHU Q Y，DING F，YU M H.Determination of vitamin C in plasma and dialysate from uremia patients by high performance liquid chromatography with electrochemical detection［J］.Chin.J.chromatography，2002，20（2）：151.

［4］陳秋麗，甘振威，張婭婕，等.電位滴定法測(cè)定深色蔬菜和水果中的維生素C［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，9（5）：821～822.

［5］庫(kù)爾班江，賽麗曼.碘量法測(cè)水果蔬菜中維生素C的含量［J］.伊犁師范學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，7（3）：29～32.

［6］OKAFOR E C.J.sythesis of some new tris rare earth chelates of 1-phenyl-3-methy-4-benzoyl-pyrazolone-5 and their UV，IR，and NMR，spectral studies［J］.J.Inorg.Nucl.Chem.，1980，42（8）：1155～1159.

［7］李錦州，杜曉燕，于文錦.稀土（III）-HPM?FP-2，2’-聯(lián)吡啶混配配合物的合成和性質(zhì)［J］.應(yīng)用化學(xué)，1992，9（6）：123～127.

［8］LI J Z，LI G，YU W J.Synthesis，characterization and bioactivity of complexes of rare earth with bis-Schiff base fromfuroylpyrazolone［J］.J.Rare Earths，2000，18（3）：233～238.

［9］李錦州，于文錦，蔣禮.?；吝蜻s鄰苯二胺稀土配合物的合成、表征及生物活性［J］.無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)，2001，17（6）：888～892.

［10］高小霞，胡濤.銪（Ⅲ）-鄰菲羅啉極譜催化前波的機(jī)理研究［J］.高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)，1990，11（6）：574～578.

［11］董紹俊.化學(xué)修飾電極［J］.化學(xué)通報(bào)，1981，9（12）：10～17.

［12］WOPSCHALL R H，SHAIN I.Effects of adsorption of electroactive species in stationary electrode polarography［J］.Anal.Chem，1967，39：1574～1580.

［13］NICHOLSN R S，Theory and Application of Cyclic Voltammetry for Measurement of Electrode Reaction Kinetics［J］.Anal.Chem.，1965，37：1351～1355.

The Electrical Chemistry Analysis of the Vitamin C by Acylpyrazolone Modified Glassy Carbon Electrode

LI Xue-li and LI Jin-zhou
（College of Chemistry and Chemical Engineering,Harbin Normal University,Harbin 150025,China）

The acylpyrazolone modified glassy carbon electrode was prepared and the components of vitamin C were determined with using this electrode by cyclic voltammetry.The effects of pH value,modified amount of ligand,scanning initiative potential and scanning speed on the electrode reaction were investigated.The result showed that in the medium of a NaH2PO4-Na2HPO4（pH=5.5）buffer solution,a sharp sensitive modified adsorptive peak appeared at 0.5V（vs.SCE）.The linear regression equation at modified electrode was：Y=6.70137+19.9381X R=0.99833.The method could also be applied in examined in the real sample by adding method which had satisfactory results.

Acylpyrazolone;modified glassy carbon electrode;vitamin C;electrical chemistry analysis

book=28,ebook=28

TQ 421.13

A

1001-0017（2010）04-0021-04

2010-03-16*基金項(xiàng)目：黑龍江省教育廳科研基金（編號(hào)：11521061），哈爾濱市科技創(chuàng)新人才研究專項(xiàng)基金（編號(hào)：2006RFXXG019）和哈爾濱師范大學(xué)科研發(fā)展專項(xiàng)基金（編號(hào)：08XYG-12）

李雪莉（1985-）女，黑龍江省大慶人，碩士研究生，從事電化學(xué)修飾研究。

**通信聯(lián)系人：李錦州（1954-），男，教授。