木犀草素在鈀-石墨烯復合材料修飾電極上的電化學測定

溫校勇，牛學良，陳曉琴，張偉麗，李小寶*，韓 林，張義亮，馬冬雪，孫 偉

（1.熱帶藥用植物化學教育部重點實驗室，海南師范大學 化學與化工學院，海南 海口 571158；2.齊魯醫(yī)藥學院 藥學院，山東 淄博 255213）

木犀草素在鈀-石墨烯復合材料修飾電極上的電化學測定

溫校勇1，牛學良1，陳曉琴1，張偉麗2，李小寶1*，韓 林1，張義亮1，馬冬雪1，孫 偉1

（1.熱帶藥用植物化學教育部重點實驗室，海南師范大學 化學與化工學院，海南 ?？?571158；2.齊魯醫(yī)藥學院 藥學院，山東 淄博 255213）

用正己基吡啶六氟磷酸鹽作為粘合劑制備了離子液體修飾碳糊電極（CILE），將鈀-石墨烯（Pd-GR）復合材料修飾于CILE表面制得修飾電極（Pd-GR/CILE），并利用循環(huán)伏安法和示差脈沖伏安法（DPV）對木犀草素在該修飾電極上的電化學行為進行研究.結(jié)果表明在pH 1.5的磷酸鹽緩沖溶液中木犀草素在該電極上循環(huán)伏安掃描得一對峰形良好的氧化還原峰，說明木犀草素的電化學反應得以實現(xiàn).在優(yōu)化條件下木犀草素的氧化峰電流與其濃度在1.0×10-9～1.0×10-6mol/L內(nèi)存在線性關系，檢測限為3.3×10-10mol/L（3σ）.利用本方法測定獨一味膠囊中木犀草素的含量，回收率在95.6%～104.8%范圍內(nèi)，相對標準偏差（RSD）低于3.43%.

鈀-石墨烯復合材料；離子液體修飾碳糊電極；木犀草素；循環(huán)伏安法

木犀草素（3，4，5，7-四羥基黃酮）是一種具有代表性的黃酮類化合物，具有殺菌、消炎、抗氧化和抗病毒等藥理作用[1]，在青椒，芹菜，紫蘇葉等多種植物中的含量較高[2].據(jù)報道木犀草素對腫瘤細胞的增殖

具有良好抑制作用，還可以減緩DNA脂質(zhì)，蛋白質(zhì)及碳水化合物的氧化速度等[3-4].因此有必要建立一種靈敏快速準確的檢測木犀草素含量的方法.目前對木犀草素含量檢測的方法主要有毛細管電泳法[5]、分光光度法[6]、高效液相色譜法[7]和電化學方法[8]等.在木犀草素的結(jié)構(gòu)中含有電化學活性的酚羥基結(jié)構(gòu)，賴文婷等制作了電沉積石墨烯修飾電極對木犀草素含量進行測定[9]，Zeng等利用多孔碳修飾電極測定了木犀草素[10]，Pang等利用石墨烯和羥基磷灰石復合材料修飾玻碳電極對木犀草素進行了電化學測定[11].石墨烯復合材料具有比表面積大、優(yōu)良的吸附性能、電子遷移率高等優(yōu)點，已被廣泛應用于電化學傳感器的應用[12].納米鈀具有加快電子轉(zhuǎn)移，易形成良好的電化學界面等優(yōu)點，已被用于制備修飾電極[13].以石墨烯為載體負載納米鈀得到的鈀-石墨烯（Pd-GR）復合材料，具有石墨烯和納米鈀優(yōu)良性質(zhì)的同時具有較好的協(xié)同作用.

本文以Pd-GR復合材料修飾電極為工作電極，對木犀草素的電化學行為進行研究.在最佳實驗條件下木犀草素的氧化峰電流與濃度在1.0×10-9mol/ L到1.0×10-6mol/L范圍內(nèi)具有線性關系，由此建立了一種新的電化學檢測方法，并進一步應用于獨一味膠囊中木犀草素含量的測定.

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

CHI 660D型電化學工作站（上海辰華儀器有限公司），采用以Pd-GR/CILE為工作電極，飽和甘汞電極（SCE）為參比電極，鉑絲電極為輔助電極的三電極系統(tǒng)進行電化學分析.

木犀草素（西安玉泉生物科技有限公司）；石墨粉(上海華誼集團華原化工有限公司)；正己基吡啶六氟磷酸鹽（HPPF6，蘭州雨陸精細化工有限公司）；Pd-GR納米復合材料（南京先豐納米材料有限公司）；0.1 mol/L不同pH的磷酸鹽緩沖溶液.所用其它試劑為分析純；實驗用水為二次蒸餾水.

1.2 電極制備方法

離子液體修飾碳糊電極（CILE）按照文獻方法制備[14]，準確稱取0.8g HPPF6和1.6g石墨粉，置于瑪瑙研缽中研磨使其混合均勻，將混合物填充至電極管中并壓實，同時插入銅絲作為電極導線即可得到CILE，實驗使用前將電極表面在稱量紙上打磨成鏡面.移取8μL濃度為1.5 mg/mL的Pd-GR混合液均勻滴涂到CILE表面，自然晾干后即得到Pd-GR/ CILE.

1.3 實驗方法

在電位窗口0.0 V～1.0 V之間對木犀草素溶液進行循環(huán)伏安（CV）掃描來研究木犀草素的電化學行為；考察緩沖液pH以及掃描速度對木犀草素電化學行為的影響，計算相關的電化學參數(shù)，利用示差脈沖伏安法（DPV）測定不同濃度的木犀草素溶液，繪制出木犀草素的工作曲線.

圖1 在pH 1.5的PBS緩沖液中1.0μmol/L木犀草素在Pd-GR/CILE（a）和CILE（b）上的循環(huán)伏安圖，掃速100 mV/sFig.1 Cyclic voltammetric curves of 1.0μmol/L luteolin on Pd-GR/CILE(a)and CILE(b)in pH 1.5 PBS at the scan rate of 100 mV/s

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 木犀草素的電化學行為研究

3)基于人工智能、車聯(lián)網(wǎng)等技術的應用普及，通過人臉識別、語音識別等技術，未來出行者方式更加多樣，交通管理者執(zhí)法方式也多樣化，進而全方位地提高交通管理的效率.

在pH為1.5的PBS溶液中研究了1.0μmol/L木犀草素在不同工作電極上的電化學行為，循環(huán)伏安曲線如圖1所示.從圖中可以看出在兩種電極上均出現(xiàn)了一對氧化還原峰，為木犀草素的典型電化學行為.木犀草素在CILE上的氧化峰電位（Epa）為0.61 V，還原峰電位（Epc）為0.55 V，氧化峰電流值（Ipa）為6.18μA，還原峰電流值（Ipc）為4.93μA.在Pd-GR/CILE上木犀草素的氧化峰電流明顯增大，Ipa為11.77μA，Ipc為9.64μA，這是由于Pd-GR復合材料的存在增大了電極的比表面積，同時也提高了界面的導電性，在木犀草素的電極反應中可以作為有效的催化劑.因此Pd-GR復合材料修飾電極表現(xiàn)了良好的電化學性能，并且可以用于木犀草素的靈敏檢測.

2.2 電極修飾過程中石墨烯復合材料量的優(yōu)化

通過對比木犀草素的電化學信號來優(yōu)化電極表

面修飾的Pd-GR復合材料的用量.當Pd-GR復合材料的濃度從0.5 mg/mL升高到1.5 mg/mL時，木犀草素在電極上氧化還原峰電流隨之增大，當Pd-GR復合材料濃度大于1.5 mg/mL之后，木犀草素的氧化還原峰電流開始降低.其原因在于當Pd-GR復合材料用量過少時，不能夠吸附足夠的木犀草素到電極表面參與反應，而Pd-GR復合材料用量過大會在電極表面團聚，使電極表面的修飾層太厚而導致電子傳遞的路徑變長，使反應減緩.因此本實驗選擇Pd-GR復合材料的濃度為1.5 mg/mL.

圖2 （A）1.0μmol/L的木犀草素在Pd-GR/CILE上不同pH PBS中的循環(huán)伏安曲線(從a到h：1.0，1.5，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，7.0)，掃速：100 mV/s；（B）氧化還原峰電流隨緩沖溶液pH的變化曲線；（C）式電位隨緩沖溶液pH的變化曲線Fig.2 (A)Cyclic voltammetric curves of 1.0μmol/L luteolin on Pd-GR/GILE in different pH PBS with the scan rate of 100 mV/s(from a to h:1.0，1.5，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，7.0);(B)the relationship of redox peak current against pH;(C)the relationship of E0′against pH

2.3 緩沖溶液酸度的影響

不同pH的PBS緩沖溶液對木犀草素電化學行為的影響如圖2A所示，在pH 1.0到7.0的范圍內(nèi)木犀草素的循環(huán)伏安曲線都出現(xiàn)一對明顯的氧化還原峰，且峰電流和峰電位隨著pH的改變而變化.圖2B和2C中分別給出了氧化還原峰電流值與pH的關系和式電位與pH之間的關系.從圖2中可以看出，當pH為1.5時，氧化還原峰電流達到最大值，因此選擇pH 1.5為測定酸度.式電位隨著pH的增大而減小，這說明有質(zhì)子參與了電極反應，兩者之間呈現(xiàn)良好的線性關系，線性回歸方程為E0′() V=0.672-0.0555 pH（γ=0.999），方程的斜率為-55.5 mV/pH，接近于理論值-59.0 mV/pH，表明為等電子等質(zhì)子反應.

圖3 （A）不同掃速下1.0μmol/L木犀草素在Pd-GR/CILE上的循環(huán)伏安曲線（從a到i：20，50，100，150，200，250，300，400，500 mV/s）；（B）氧化還原峰電流隨掃速的變化關系；（C）氧化還原峰電位與掃速的關系Fig.3 (A)Cyclic voltammetric curves of 1.0μmol/L luteolin on Pd-GR/CILE at various scan rates(a-i:20,50,100,150, 200,250,300,400,500 mV/s,respectively);(B)the relationship of Ip against scan rate;(C)the relationship of redox potential against scan rate

2.4 掃描速率的影響

在pH 1.5PBS中1.0μmol/L的木犀草素溶液在不同掃速下的循環(huán)伏安曲線如圖3A所示.木犀草素

的氧化還原峰電流與掃速在20～500 mV/s范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關系（見圖3B），線性回歸方程為Ipa（μA）=-1.770-111.50 υ（V/s）（γ=0.998）和Ipc（μA）=0.820+95.70 υ（V/s）（γ=0.999），由此表明木犀草素在Pd-GR/CILE上是吸附控制的電極反應.

從圖3A中可以看出，增大掃速會導致氧化還原峰分別向正電位和負電位方向移動，峰電位差變大，說明木犀草素在Pd-GR/CILE上的反應為一個準可逆過程.氧化還原峰電位和掃速的對數(shù)之間呈現(xiàn)良好的線性關系，線性回歸方程分別為Epa（V）= 0.650+0.0135 lnυ（γ=0.997）和Epc=0.496-0.0236 lnυ（γ=0.998）.

2.5 工作曲線

在選定的實驗條件下用示差脈沖伏安法對不同濃度木犀草素溶液進行了測定.在濃度范圍1.0～10.0 nmol/L和0.01～1.0μmol/L內(nèi)，氧化峰電流隨著木犀草素的濃度增大而線性增加，線性回歸方程分別為Ipa（μA）=-0.623-2.195C（μmol/L）（γ= 0.999）和Ipa（μA）=-0.238-37.40 C（μmol/L）（γ= 0.999），檢測限為3.3×10-10mol/L，這比賴文婷等[9]采用石墨烯修飾電極檢測木犀草素的檢測限（1.0×10-8mol/L）低兩個數(shù)量級，說明Pd-GR復合材料比GR具有更好的導電性，其修飾電極具有更好的電化學性能.

2.6 重現(xiàn)性、穩(wěn)定性和干擾離子的影響

在pH 1.5的PBS緩沖液中利用Pd-GR/CILE對1.0μmol/L的木犀草素循環(huán)伏安掃描400圈后，峰電流能夠保持原來的94.6%，說明該修飾電極具有較好的穩(wěn)定性.對1.0μmol/L的木犀草素溶液平行測定5次的相對標準偏差（RSD）為4.4%，說明電化學測定具有較好的重現(xiàn)性.向1.0μmol/L木犀草素溶液加入100.0μmol/L的常見共存物質(zhì)組成混合溶液，考察了新建方法的抗干擾能力，結(jié)果表明Ba2+、Cd2+、Co2+、K+、Mn2+、Na+、賴氨酸、丙氨酸、蘇氨酸、胱氨酸等物質(zhì)的存在對木犀草素分析測定的相對偏差均小于4.9%，說明本方法的選擇性較好.

2.7 樣品測定

將Pd-GR/CILE用于測定獨一味膠囊中木犀草素的含量.取6粒獨一味膠囊（甘肅獨一味生物制藥股份有限公司）去除膠囊外殼，將膠囊內(nèi)的藥粉用無水乙醇浸泡一段時間，超聲處理30 min后再對其進行提取，將透明的上清液用pH 1.5的PBS溶液進行稀釋制得樣品溶液.按照上述實驗步驟進行樣品測定，結(jié)果如表1所示.利用標準加入法進行回收率實驗，結(jié)果表明回收率在95.6%～104.8%范圍內(nèi)，因此Pd-GR/CILE可以應用于獨一味膠囊中木犀草素含量的測定.

表1 獨一味膠囊中木犀草素含量的測定Tab.1 Determination of luteolin concentration in Duyiwei capsules（n=3）

3 結(jié)論

通過滴涂法制備了Pd-GR/CILE，采用循環(huán)伏安法和示差脈沖伏安法研究了木犀草素在該電極上的電化學行為.結(jié)果表明Pd-GR復合材料能夠有效地提高電極界面的導電性，改善電極的性能，并由此建立了一種高靈敏度檢測木犀草素的電化學方法.在所選實驗條件下木犀草素的氧化峰電流與其濃度在1.0×10-9mol/L～1.0×10-6mol/L范圍內(nèi)有著良好的線性關系，檢測限為3.3×10-10mol/L（3σ）.

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責任編輯：劉 紅

Electrochemical Detection of Luteolin on Padallinm-graphene Composite Modified Electrode

WEN Xiaoyong1，NIU Xueliang1，CHEN Xiaoqin1，ZHANG Weili2，LI Xiaobao1*，HAN Lin1，ZHANG Yiliang1，MA Dongxue1，SUN Wei1
（1.Key Laboratory of Tropical Medicinal Plant Chemistry of Ministry of Education，School of Chemistry and Chemical Engineering，Hainan Normal University，Haikou 571158，China；2.School of Pharmacy，Qilu Medical University，Zibo 255213，China）

By using N-hexylpyridinium hexafluorophosphate as the binder,a carbon ionic liquid electrode（CILE）was fabricated and modified by palladium graphene（Pd-GR）nanocomposite.Electrochemical behaviors of luteolin on Pd-GR/ CILE were investigated by cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry.The results indicated that a pair of well-defined redox peaks appeared in pH 1.5 PBS on Pd-GR/CILE,which was ascribed to the realization of electron transfer of luteolin.Under the optimal conditions the oxidation peak of luteolin was in good linear relationship with the concentration in the range 1.0×10-9～1.0×10-6mol/L with the detection limit of 3.3×10-10mol/L（3σ）.This approach was successfully used to detect the luteolin amount in Duyiwei Capsule samples with the recovery of 95.6%～104.8%and the relative standard deviation（RSD）less than 3.43%.

palladium-graphene composite；carbon ionic liquid electrode；luteolin；cyclic voltammetry

O 657.1

A

1674-4942（2016）03-0286-04

2016-04-27

海南省自然科學基金（20162031）；山東省高?？蒲邪l(fā)展計劃項目（J14LC59）；海南師范大學校級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（cxcyxj2015008）

*通訊作者