聚色氨酸／鎳復(fù)合膜修飾電極測(cè)定抗壞血酸的研究

王燕，畢春燕

(山東師范大學(xué)化學(xué)化工與材料科學(xué)學(xué)院，濟(jì)南 250014)

抗壞血酸(維生素C)是維持機(jī)體正常生理功能的一種重要的水溶性維生素，它參與人體內(nèi)的一系列新陳代謝活動(dòng)及氧化還原反應(yīng)。體內(nèi)缺乏抗壞血酸會(huì)導(dǎo)致壞血病、軟組織出血及免疫力低下等多種病癥[1]。因此，對(duì)抗壞血酸測(cè)定方法的研究具有重要的理論和實(shí)際意義。常用測(cè)定抗壞血酸的方法有分光光度法[2]、熒光法[3]、毛細(xì)管電泳法[4]、滴定分析法[5]等。近年來，根據(jù)抗壞血酸的電化學(xué)活性而建立起來的電化學(xué)分析方法也有報(bào)道，但由于抗壞血酸在固體電極上的過電位較大，因此用未修飾過的固體電極進(jìn)行測(cè)定的靈敏度一般較低?；瘜W(xué)修飾電極能降低過電位并可增加抗壞血酸氧化的可逆性，從而提高了測(cè)定的靈敏度和選擇性。目前用化學(xué)修飾電極測(cè)定抗壞血酸的研究已有不少報(bào)道[6-8]，但尚未有抗壞血酸在聚色氨酸／鎳復(fù)合修飾電極上的電化學(xué)行為及其分析應(yīng)用的文獻(xiàn)報(bào)道。筆者采用循環(huán)伏安法在玻碳電極表面電聚合制備了聚色氨酸／鎳復(fù)合膜，詳細(xì)研究了抗壞血酸在此修飾電極上的電化學(xué)行為，優(yōu)化了抗壞血酸的測(cè)定條件，在此基礎(chǔ)上建立了用于痕量抗壞血酸測(cè)定的電化學(xué)新方法。該修飾電極制備簡(jiǎn)單，靈敏度高，線性范圍寬，重現(xiàn)性好，已成功地用于藥片中抗壞血酸的準(zhǔn)確測(cè)定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

電化學(xué)工作站：LK2005型微機(jī)電化學(xué)分析系統(tǒng)，天津市蘭力科化學(xué)電子高科技有限公司；

三電極體系：玻碳電極(?4 mm)及聚色氨酸／鎳復(fù)合膜修飾玻碳電極為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑片電極為輔助電極；

色氨酸、抗壞血酸、NiCl2：AR，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

維生素C片：100 mg／片，山東新華制藥股份有限公司；

實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

1.2 修飾電極的制備

將裸玻碳電極(GCE)在金相砂紙上打磨后用0.05 μm Al2O3拋光至鏡面，然后分別用HNO3溶液(1∶1)，無水乙醇，二次蒸餾水超聲清洗各10 min，在0.3 mol／L的NaOH溶液中在0～1.5 V范圍內(nèi)用循環(huán)伏安法掃描活化電極直至伏安圖穩(wěn)定。將活化后的GCE置于含2.0×10-3mol／L 色氨酸的磷酸鹽緩沖液(pH 6.0)中在-0.6～1.6 V范圍內(nèi)循環(huán)掃描30圈，即制成了聚色氨酸修飾玻碳電極。最后將此電極在含5.0×10-3mol／L NiCl2的KCl底液(0.1 mol／L)中，在0～0.6V范圍內(nèi)循環(huán)掃描50圈，即制成了聚色氨酸／鎳復(fù)合膜修飾玻碳電極。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

采用三電極體系，以pH 6.2的Na2HPO4-KH2PO4緩沖溶液為分析底液，記錄抗壞血酸在工作電極上的循環(huán)伏安圖及線性掃描伏安圖。電位區(qū)間為-0.2～0.4 V，掃描速率為100 mV／s。

2 結(jié)果與討論

2.1 聚色氨酸／鎳復(fù)合膜修飾電極的電化學(xué)性質(zhì)

圖1為聚色氨酸／鎳復(fù)合膜電極在0.1 mol／L的NaOH溶液中的循環(huán)伏安圖。圖1中顯示的一對(duì)準(zhǔn)可逆的氧化還原峰對(duì)應(yīng)Ni(III)／Ni(II)的氧化還原過程。該氧化還原峰的峰電流隨著掃描速度的增大而增大，氧化峰電流與掃描速度的平方根成正比，說明該修飾電極膜內(nèi)電荷的傳輸符合擴(kuò)散規(guī)律。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在復(fù)合膜電極上分散了大量的氧化還原中心Ni(III)／Ni(II)，該氧化還原中心是良好的電子轉(zhuǎn)移媒介體，具有電催化的特性。

2.2 抗壞血酸在修飾電極上的伏安特性

圖2顯示了3.0×10-4mol／L 抗壞血酸在裸電極(A)及修飾電極(B)上的循環(huán)伏安圖。抗壞血酸在裸電極上出現(xiàn)一個(gè)弱的氧化峰，峰電位為0.22 V，說明抗壞血酸在裸電極上的電化學(xué)反應(yīng)是不可逆的，具有緩慢的電子轉(zhuǎn)移速率。然而在修飾電極上，抗壞血酸產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)的氧化峰，峰電位負(fù)移150 mV，而且峰電流明顯增大。由此可見修飾電極對(duì)抗壞血酸有顯著的電催化作用。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，聚色氨酸修飾膜對(duì)抗壞血酸沒有電催化作用，而聚色氨酸膜上鍵合的大量氧化還原中心Ni(III)／Ni(II)，作為電子轉(zhuǎn)移媒介體，加快了抗壞血酸在復(fù)合修飾膜上的電子傳遞速率，從而催化了抗壞血酸的氧化反應(yīng)，因此修飾后氧化峰電流顯著增大，過電位降低，電極反應(yīng)的可逆性顯著增強(qiáng)。

2.3 掃描速度對(duì)峰電流的影響

用循環(huán)伏安法研究了掃描速度對(duì)峰電流的影響，結(jié)果表明在20～200 mV／s掃描速度范圍內(nèi)，氧化峰電流(μA)與掃描速度(mV／s)的平方根呈良好的線性關(guān)系，回歸方程為ipa=0.4508ν1／2-0.0678，相關(guān)系數(shù)為0.9988。表明抗壞血酸在修飾電極上的電極反應(yīng)過程受擴(kuò)散速度控制。

2.4 底液的選擇與酸度的影響

分別選擇pH 3.0的HAc-NaAc緩沖液，pH 7.0的磷酸鹽緩沖液和pH 9.2的B-R緩沖液，對(duì)3.0×10-4mol／L抗壞血酸溶液進(jìn)行循環(huán)伏安法掃描。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在中性的磷酸鹽緩沖液中，靈敏度高且峰形好，所以選擇磷酸鹽緩沖液為分析底液。在pH 5.6～7.2的磷酸鹽緩沖液中，對(duì)3.0×10-4mol／L抗壞血酸進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明，隨pH值增加，氧化峰的峰電位負(fù)移，表明有質(zhì)子參與電極反應(yīng)?？箟难岬难趸咫娏麟SpH值增大而增大，當(dāng)pH 值為6.2時(shí)達(dá)到最大值，隨著pH值繼續(xù)增大，峰電流有所降低。因此實(shí)驗(yàn)選擇pH 6.2的磷酸鹽緩沖液為最佳底液。

2.5 線性范圍、檢出限及重復(fù)性

為了得到較好的靈敏度和重現(xiàn)性，選用線性掃描伏安法對(duì)抗壞血酸進(jìn)行定量測(cè)定。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下抗壞血酸的氧化峰電流ipa(μA)與其 濃 度c(mol／L)在 2.0×10-6～1.0×10-3mol／L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，其線性回歸方程為ipa=9.531×10-5c+0.2029，線性相關(guān)系數(shù) 0.9976，檢出限為 5.0×10-7mol／L(S／N=3)。取同一支修飾電極對(duì)1.0×10-4mol／L的抗壞血酸溶液進(jìn)行6次平行測(cè)定，氧化峰電流測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.9%，表明該修飾電極具有良好的重復(fù)性。

2.6 樣品分析與回收試驗(yàn)

取維生素C片劑10片稱量取平均值為每片的質(zhì)量。取2片研磨成粉末后稱取適量維生素C粉末(相當(dāng)于1片藥劑量)，用二次水溶解后定容至100.0 mL，過濾取濾液作為樣品溶液。取1.00 mL樣品溶液加入到20.0 mL底液中，按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得抗壞血酸含量的平均值為99.85 mg／片，與標(biāo)示標(biāo)準(zhǔn)含量(100.0 mg／片)相符。然后用標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行回收試驗(yàn)，結(jié)果見表1。由表1可知，回收率為97.8%～101.2%，平均回收率為99.3%，表明該方法的準(zhǔn)確度較高，滿足檢測(cè)要求。

3 結(jié)語

制備了聚色氨酸／鎳復(fù)合膜修飾玻碳電極，研究了抗壞血酸在該修飾電極上的電化學(xué)行為，并以此為基礎(chǔ)建立了測(cè)定痕量抗壞血酸的新方法。該修飾電極法具有良好的準(zhǔn)確度、靈敏度及重現(xiàn)性，可用于生物樣品、食品及藥物中抗壞血酸的定量分析，具有廣闊的應(yīng)用前景。

表1 回收試驗(yàn)結(jié)果(n=3)

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