專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用膨脹石墨糊電極測(cè)定莧菜紅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電化學(xué)分析測(cè)試方法，特別涉及一種電化學(xué)分析檢測(cè)莧菜紅的方法。
背景技術(shù)：
莧菜紅是一種人工合成的偶氮類(lèi)色素，由于其色澤鮮艷，被廣泛添加到葡萄酒、糖果、糖漿等食品中。根據(jù)我國(guó)食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB 2760-1996)，莧菜紅的平均日攝入量(ADI)是介于Omg Kg—1和O. 5mg Kg—1之間。然而，過(guò)多食用會(huì)引起高的遺傳毒性、細(xì)胞
毒性等危害。
目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)莧菜紅的檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)主要有高效液相色譜法，熒光法，分光光度法等。這些方法檢測(cè)精度雖高，但樣品前處理復(fù)雜，儀器昂貴，需要專(zhuān)業(yè)的操作人員，耗時(shí)長(zhǎng)。電化學(xué)法以其高靈敏、易于小型化和低成本，成為莧菜紅現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的極好方法。電化學(xué)法測(cè)定莧菜紅，電極材料是最關(guān)鍵的，選擇合適的電極材料，對(duì)于提高莧菜紅檢測(cè)的靈敏度、選擇性和穩(wěn)定性等主要性能，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和學(xué)術(shù)價(jià)值。疏松多孔結(jié)構(gòu)的膨脹石墨具有比表面積大，高電化學(xué)活性和低成本等特性，成為一種優(yōu)良的電極材料。目前還沒(méi)有利用膨脹石墨作為電極材料對(duì)莧菜紅進(jìn)行電化學(xué)檢測(cè)的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有食品中莧菜紅的檢測(cè)方法大都需要大型的實(shí)驗(yàn)儀器且實(shí)驗(yàn)操作條件苛刻，樣品前處理復(fù)雜、成本高的缺點(diǎn)，提供一種簡(jiǎn)單、快速、成本低、靈敏度高、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好的檢測(cè)莧菜紅的電化學(xué)方法。為解決這一問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是本發(fā)明提供了一種利用膨脹石墨糊電極測(cè)定莧菜紅的方法，其具體步驟為( I)膨脹石墨糊電極的制備通過(guò)化學(xué)氧化法制備膨脹石墨，然后稱(chēng)取質(zhì)量比為99:1的膨脹石墨和固體石蠟于燒杯中，在電爐上加熱使石蠟全熔并攪拌使兩者混合均勻，冷卻至室溫后，將混合物填入玻璃管一端，然后插入一段銅絲，形成電路連接；該電極可通過(guò)在空白BR緩沖溶液中循環(huán)伏安掃描10圈實(shí)現(xiàn)電極的更新；作為優(yōu)選，電爐加熱達(dá)到的溫度為60-70°C ；(2)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制將步驟(I)得到的膨脹石墨糊電極作為工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極，鉬片電極作為輔助電極，組成三電極體系；將該三電極體系置于含有不同濃度莧菜紅的BR緩沖溶液中，于電位O. 4V時(shí)攪拌富集400s，靜置30s后，采用方波伏安技術(shù)在O. 4V到I. OV的電位范圍內(nèi)掃描，記錄I-E曲線(xiàn)(如說(shuō)明書(shū)附1)，并讀出氧化峰峰電流值；所得數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)后，以莧菜紅的濃度為橫坐標(biāo)，峰電流平均值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，推算出相應(yīng)的線(xiàn)性回歸方程；
作為優(yōu)選，不同濃度莧菜紅的濃度分別為:1. 0X10_8mol/L,3. 0X10_8mol/L,5. OX l(T8mol/L，8. OX l(T8mol/L，I. 0 X l(T7mol/L，3· 0 X l(T7mol/L，5. OX l(T7mol/L，8. OX l(T7mol/L，1.0X l(T6mol/L，I. 5X l(T6mol/L，3. OX l(T6mol/L 和 4. 0X l(T6mol/L。(3)樣品的檢測(cè)將樣品過(guò)濾后置于BR緩沖溶液中，按照與步驟(2)相同的電化學(xué)測(cè)試方法，方波溶出伏安法對(duì)待測(cè)樣品溶液進(jìn)行測(cè)試，以獲得氧化峰電流值，所得電流值用步驟(2)所得標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的線(xiàn)性回歸方程計(jì)算出待檢測(cè)樣品中莧菜紅的濃度。作為優(yōu)選，步驟(2)或步驟(3)中的BR緩沖溶液的濃度為O. 05mol/L, pH為7. O。作為優(yōu)選，步驟(2)或步驟(3)中的方波伏安法的參數(shù)為電位增量0.001V ;振幅
0.OlV ;頻率=IOHz ;靜止時(shí)間30s。采用上述的技術(shù)方案后，在I. 0Χ1(Γ8-1. OX l(T7mol/L區(qū)間和1.0X10_7-4.0X10_6mol/L這兩段范圍內(nèi)得到氧化電流與莧菜紅濃度分別呈兩條良好的線(xiàn)性關(guān)系(如說(shuō)明書(shū)附2)，線(xiàn)性方程分別為I(yA)=2.52C (ymol/L)+3. 16(線(xiàn)性相關(guān)系數(shù) R=O. 996)和 I (μ A) =31. OOC ( μ mol/L)-O. 23 (線(xiàn)性相關(guān)系數(shù) R=O. 999)，其中C為莧菜紅的濃度(如說(shuō)明書(shū)附2所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)1. OX 10_8mol/L，3. OX 10_8mol/L，5· O X l(T8mol/L，8. OX l(T8mol/L，1.0X l(T7mol/L，3. OX l(T7mol/L，5. OX l(T7mol/L，8. 0Xl(T7mol/L，I. 0 X l(T6mol/L，I. 5 X l(T6mol/L，3. 0 X l(T6mol/L 和 4. 0 X 10_6mol/L), I 為氧化峰峰電流值；利用標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法對(duì)食品中莧菜紅進(jìn)行分析檢測(cè)。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明利用了膨脹石墨疏松多孔的結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的導(dǎo)電性、較強(qiáng)的吸附能力，提高了電極對(duì)莧菜紅的電催化氧化性能，該膨脹石墨糊電極對(duì)莧菜紅檢測(cè)的線(xiàn)性范圍為I. O X 10-^4. O X 10_6mol/L，寬于目前所報(bào)道的技術(shù)。在
1.0X10_8 1. 0X10_7mol/L區(qū)間和I. OX 10_7 4. OX 10_6mol/L區(qū)間內(nèi)對(duì)應(yīng)的靈敏度分別為15.853A (mol/U^nT2 和 194. 983A (mol/L K1CnT2,檢測(cè)限為5. OX l(T9mol/L。本發(fā)明中的膨脹石墨糊電極相當(dāng)于一種新型的電化學(xué)傳感器，其制備方法簡(jiǎn)單、成本低、快速、易操作。用于實(shí)際樣品葡萄酒中莧菜紅的測(cè)定，本測(cè)試方法具有較高的靈敏度、較好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。


圖I膨脹石墨糊電極在不同濃度莧菜紅的BR緩沖溶液中富集后的方波伏安曲線(xiàn)圖，莧菜紅的濃度由內(nèi)到外依次為:1.0X10_8mol/L,3.0X10_8mol/L,5.0X10_8mol/L，8. O X l(T8mol/L，1.0X l(T7mol/L，3. OX l(T7mol/L，5. OX l(T7mol/L，8. OX l(T7mol/L，1.0X l(T6mol/L，I. 5X l(T6mol/L，3. OX l(T6mol/L 和 4. 0 X l(T6mol/L圖2莧菜紅的氧化峰電流值與其濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)圖
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在結(jié)合附圖和以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，但應(yīng)了解的是，這些實(shí)施例僅為例示說(shuō)明之用，而不應(yīng)被解釋為本發(fā)明實(shí)施的限制。本實(shí)施例中，膨脹石墨糊電極的制備及對(duì)莧菜紅溶液濃度的測(cè)定方法步驟如下( I)膨脹石墨糊電極的制備
通過(guò)化學(xué)氧化法制備膨脹石墨，準(zhǔn)確稱(chēng)取質(zhì)量比為99:1的膨脹石墨和固體石蠟于燒杯中，在電爐上微熱至65°C左右使石蠟全熔并攪拌使兩者混合均勻，冷卻至室溫后，將混合物填入直徑為5_的玻璃管一端，然后插入一段直徑為2_的銅絲實(shí)現(xiàn)電路連接；該電極可通過(guò)在空白電解質(zhì)中循環(huán)伏安掃描10圈實(shí)現(xiàn)電極的更新；(2)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制將步驟(I)得到的膨脹石墨糊電極作為工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極，鉬片電極作為輔助電極，組成三電極體系；將該三電極體系置于含有不同濃度莧菜紅(I. OX l(T8mol/L、3. O X l(T8mol/L、5. O X l(T8mol/L、8. O X l(T8mol/L、I. OX l(T7mol/L、3. OX l(T7mol/L、5. 0 X l(T7mol/L、8. 0 X l(T7mol/L、I. 0 X l(T6mol/L、I. 5X l(T6mol/L、3. OX l(T6mol/L、和 4. 0 X l(T6mol/L、)的 0. 05mol/L pH 值為 7. 0 的伯瑞特-羅賓森(Britton-Robinson) BR緩沖溶液中，于電位O. 4V時(shí)攪拌富集400s，停止攪拌，采用方波伏安法在O. 4V到I. OV的電位范圍內(nèi)掃描，掃描參數(shù)為電位增量0. OOlV ;振幅0. OlV ;頻率IOHz ;靜止時(shí)間30s ;得到膨脹石墨糊電極對(duì)覓菜紅催化氧化的峰電流值,記錄I-E曲線(xiàn)，并讀出氧化峰電流值；所得數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)后，以莧菜紅的濃度為橫坐標(biāo)，峰電流平均值為縱坐 標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，在I. OX 1(Γ8 I. OX l(T7mol/L區(qū)間和I. O X 10_7 4. O X 10_6mol/L這兩段范圍內(nèi)得到氧化電流與莧菜紅濃度分別呈兩條良好的線(xiàn)性關(guān)系，進(jìn)而獲得相應(yīng)的線(xiàn)性回歸方程Ι(μ A) =2. 52C ( μ mol/L)+3. 16 (線(xiàn)性相關(guān)系數(shù) R=O. 996)和 I ( μ A) =31. OOC ( μ mol/L) -O. 23(線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)R=O. 999)，其中C為莧菜紅的濃度，I為氧化峰電流值。(3)樣品的檢測(cè)市售葡萄酒無(wú)須特別處理。用O. 45 μ m的濾膜過(guò)濾后取O. 5mL濾液置于IOOmL容量瓶中，用pH為7. O的BR緩沖液定容至IOOmL ;按照與步驟(2)相同的電化學(xué)測(cè)試方法方波伏安法對(duì)待測(cè)樣品溶液進(jìn)行測(cè)試，以獲得氧化峰電流值，所得電流值用步驟(2)所得標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的線(xiàn)性回歸方程計(jì)算出待檢測(cè)樣品中莧菜紅的濃度。測(cè)定結(jié)果表明測(cè)得的氧化峰電流值為零，即所測(cè)樣品中不含有莧菜紅。對(duì)樣品進(jìn)行加標(biāo)回收，分別取I. OmL,2. OmL,3. OmL濃度為100 μ mol/L的莧菜紅標(biāo)準(zhǔn)溶液及O. 5mL處理后的市售的三種葡萄酒濾液，置于IOOmL容量瓶中，用pH為7.0的BR緩沖液定容至IOOmL,加入葡萄酒樣品中的莧菜紅標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度分別為I. 00 μ mol L-1，2. 00 μ mol L-1和3. 00 μ mol L—1，用制備的膨脹石墨糊電極做工作電極對(duì)上述樣品進(jìn)行方波伏安法檢測(cè)，三個(gè)樣品中莧菜紅標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)應(yīng)的峰電流值分別為5. 73 μ Α，8. 20 μ A, 10. 72 μ A ；5. 81 μ A,8. 22 μ A, 10. 90 μ A ；5. 60 μ A, 8. 17 μ A, 10. 67 μ A。把每個(gè)峰電流值代入標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)方程計(jì)算得出覓菜紅的濃度分別為 I. 02 μ mol L1,1. 89 μ mol L S 2. 91 μ mol L1 ； I. 03 μ molL S
2.01 μ mol L \ 3. 07 μ mol L 1 ;0· 97 μ mol L1,1. 99 μ mol L \ 2. 98 μ mol L、計(jì)算加標(biāo)回收率并將本方法的檢測(cè)結(jié)果與HPLC檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，檢測(cè)結(jié)果如如表I所示。表I樣品加標(biāo)回收測(cè)定結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種利用膨脹石墨糊電極測(cè)定莧菜紅的方法，其特征是包括如下步驟 (1)膨脹石墨糊電極的制備 通過(guò)化學(xué)氧化法制備膨脹石墨，然后稱(chēng)取質(zhì)量比為99:1的膨脹石墨和固體石蠟于燒杯中，在電爐上加熱使石蠟全熔并攪拌使兩者混合均勻，冷卻至室溫后，將混合物填入玻璃管的一端，然后插入一段銅絲，形成電路連接； (2)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制 將步驟(I)得到的膨脹石墨糊電極作為工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極，鉬片電極作為輔助電極，組成三電極體系；將該三電極體系置于含有不同濃度莧菜紅的BR緩沖溶液中，于電位0. 4V時(shí)攪拌富集400s，靜置30s后，采用方波伏安技術(shù)在0. 4V到I. OV的電位范圍內(nèi)掃描，記錄I-E曲線(xiàn)，并讀出氧化峰峰電流值；所得數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)后，以莧菜紅的濃度為橫坐標(biāo)，峰電流平均值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，推算出相應(yīng)的線(xiàn)性回歸方程； (3)樣品的檢測(cè) 將樣品過(guò)濾后置于BR緩沖溶液中，按照與步驟(2)相同的電化學(xué)測(cè)試方法，方波溶出伏安法對(duì)待測(cè)樣品溶液進(jìn)行測(cè)試，以獲得氧化峰電流值，所得電流值用步驟(2)所得標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的線(xiàn)性回歸方程計(jì)算出待檢測(cè)樣品中莧菜紅的濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用膨脹石墨糊電極測(cè)定莧菜紅的方法，其特征在于步驟(1)中所述的電爐加熱達(dá)到的溫度為60-70°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用膨脹石墨糊電極測(cè)定莧菜紅的方法，其特征在于步驟(2)中所述的不同濃度莧菜紅的濃度分別為1.0X10_8mOl/L，3.0X10_8mOl/L，5. OX l(T8mol/L，8. OX l(T8mol/L，I. 0 X l(T7mol/L，3. 0 X l(T7mol/L，5. OX l(T7mol/L，8. OX l(T7mol/L，1.0X l(T6mol/L，I. 5X l(T6mol/L，3. OX l(T6mol/L 和 4. 0X l(T6mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用膨脹石墨糊電極測(cè)定莧菜紅的方法，其特征在于步驟(2)或步驟(3)中所述的BR緩沖溶液的濃度為0.05mol/L, pH為7. O。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用膨脹石墨糊電極測(cè)定莧菜紅的方法，其特征在于步驟(2)或步驟(3)中所述的方波伏安法的參數(shù)為電位增量0. OOlV ;振幅0. OlV ;頻率10Hz ；靜止時(shí)間30s。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用膨脹石墨糊電極測(cè)定莧菜紅的方法，屬電化學(xué)分析檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。首先分別將工作電極膨脹石墨糊電極、參比電極飽和甘汞電極、輔助電極鉑絲電極置于含有不同濃度莧菜紅的伯瑞特-羅賓森BR緩沖溶液(以下簡(jiǎn)稱(chēng)BR緩沖溶液)中，采用方波伏安技術(shù)，得到莧菜紅的氧化峰電流值，該氧化峰電流值與莧菜紅的濃度具有良好的線(xiàn)性關(guān)系，再按照同樣的方法測(cè)得樣品溶液的氧化峰電流值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)和相應(yīng)的線(xiàn)性回歸方程得到樣品中莧菜紅的濃度，該方法操作簡(jiǎn)單，方便快速，檢測(cè)成本低，靈敏度高、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)莧菜紅的直接檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N27/30GK102778496SQ201210291159
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者張靜, 王文昌, 王美玲, 陳智棟 申請(qǐng)人:常州大學(xué)