本發(fā)明屬于分析化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種快速測(cè)定日落黃的電化學(xué)傳感器、制備方法及在測(cè)定日落黃中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

日落黃，是我國(guó)批準(zhǔn)允許使用的人工合成食用著色劑，又名夕陽(yáng)黃，晚霞黃，化學(xué)名為1-(4′-磺基-1′-苯偶氮)-2-萘酚-6-磺酸二鈉，是一種含有苯環(huán)或氧雜蒽結(jié)構(gòu)的水溶性有機(jī)化合物。由于在食品中添加適量的日落黃不僅可以改變食品的外觀，還可在食品加工和貯存中維持食品本身的色澤，性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，因而日落黃被廣泛用于一些食品和藥品的著色劑。但是，日落黃如果攝入過(guò)量會(huì)對(duì)肝細(xì)胞造成損害，嚴(yán)重時(shí)可引起腎衰竭，對(duì)人體健康造成很大的危害。因此，開(kāi)發(fā)一種快速、簡(jiǎn)單、成本低廉的日落黃檢測(cè)方法具有非常重要的意義。

到目前為止，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)食品中日落黃的方法有高效液相色譜法、薄層色譜法、極譜法，也有文獻(xiàn)報(bào)道用分光光度法和熒光光度法等方法測(cè)定。這些方法通常步驟繁瑣、費(fèi)時(shí)，并且往往要求使用一些價(jià)格非常昂貴的大型分析儀器來(lái)完成實(shí)驗(yàn)的測(cè)定，而且還需要對(duì)測(cè)定的樣品進(jìn)行預(yù)處理，很難滿足快速測(cè)定的要求。然而電化學(xué)測(cè)試有速度快，操作方便，成本比較低及靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。目前，有關(guān)于使用納米材料修飾電極的快速檢測(cè)日落黃一些文獻(xiàn)報(bào)道。

乙炔黑質(zhì)輕，導(dǎo)電性能好，吸附能力強(qiáng)，比表面積大等特點(diǎn)。由于納米顆粒的性質(zhì)與其顆粒的大小密切相關(guān)，如體積效應(yīng)，表面效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)等，以至于產(chǎn)生與相應(yīng)材料不同的光學(xué)、磁學(xué)、電學(xué)以及催化性能，并且逐漸廣泛在電分析化學(xué)電場(chǎng)分析領(lǐng)域被關(guān)注。而聚L-天冬氨酸成膜性好具有良好的導(dǎo)電性等優(yōu)良特性，與乙炔黑兩者協(xié)同作用，產(chǎn)生了具有高靈敏度和良好的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)的生物傳感器。因而可以用于修飾電極制備成電化學(xué)傳感器 測(cè)定日落黃。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種快速測(cè)定日落黃的電化學(xué)傳感器、該電化學(xué)傳感器的制備方法及在測(cè)定日落黃中的應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種快速測(cè)定日落黃的電化學(xué)傳感器，該傳感器為聚L-天冬氨酸/乙炔黑層層組裝材料修飾的玻碳電極L-ASP/AB/GCE，通過(guò)滴涂法和電聚合法制備而成。

所述的電化學(xué)傳感器的制備方法，具體包括以下步驟：將乙炔黑修飾電極放置于含有L-天冬氨酸的PBS緩沖溶液中，在-0.8～2.0V范圍內(nèi)以掃速為100mV/s進(jìn)行循環(huán)伏安掃描15圈，使電極表面聚上一層均勻的L-天冬氨酸膜，然后將該電極用蒸餾水沖洗干凈，并用高純氮?dú)獯蹈?，即制得聚L-天冬氨酸/乙炔黑層層組裝修飾玻碳電極的傳感器L-ASP/AB/GCE。

所述傳感器的對(duì)比電極乙炔黑玻碳電極AB/GCE制備方法如下：將處理好的裸玻碳電極放置于含有L-天冬氨酸的PBS緩沖溶液中，在-0.8～2.0V范圍內(nèi)以掃速為100mV/s進(jìn)行循環(huán)伏安掃描15圈，使電極表面聚上一層均勻的聚合的天冬氨酸膜，然后將該電極用蒸餾水沖洗干凈，并用高純氮?dú)獯蹈?，制得聚L-天冬氨酸修飾玻碳電極。

優(yōu)選的，天冬氨酸溶液的濃度為2×10^-3mol/L，PBS緩沖溶液的pH為7，濃度為0.1mol/L PBS。

優(yōu)選的，所述乙炔黑修飾電極的制備方法如下：稱取乙炔黑加入到二次蒸餾水中，超聲處理2小時(shí)使其產(chǎn)生的1mg/ml黑色懸浮液更加均勻，用微量進(jìn)樣器準(zhǔn)確吸取5μL懸浮液均勻滴涂在處理好的玻碳電極上，紅外燈烘干即制得乙炔黑修飾玻碳電極AB/GCE。

優(yōu)選的，所述處理好的玻碳電極的處理方法為：先將有效直徑3mm的玻碳電極GCE，在1800#砂紙上打磨，然后依次用倒有0.3μm和0.05μm的氧化鋁粉末及麂皮拋光至呈鏡 面，然后依次在無(wú)水乙醇和二次蒸餾水中超聲清洗2min，用二次蒸餾水沖洗干凈，備用。

本發(fā)明利用循環(huán)伏安法測(cè)定以PBS為底液的日落黃在修飾電極上的電化學(xué)行為。利用差分脈沖伏安法測(cè)定出不同濃度的日落黃對(duì)氧化峰電流產(chǎn)生的影響，同時(shí)也對(duì)阻抗、掃速、pH等進(jìn)行分析測(cè)定，整個(gè)測(cè)定過(guò)程在室溫下進(jìn)行。

優(yōu)選的，所述PBS緩沖溶液的pH為6.0，6.5，7.0，7.5，8.0，8.5，8.9，9.5。

優(yōu)選的，所述PBS緩沖溶液pH優(yōu)選8.9。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：本發(fā)明所制備的電化學(xué)傳感器制備方法簡(jiǎn)單、快速且穩(wěn)定性好，由于該電極能夠有效地提高日落黃在此修飾電極上的氧化峰的電流，因此該電極對(duì)日落黃的氧化還原反應(yīng)具有良好的電催化性能以及良好的導(dǎo)電性能，顯著地提高了分析方法的靈敏度。測(cè)定日落黃的靈敏度較高、易制備、成本低廉、重現(xiàn)性好，在對(duì)日落黃的檢測(cè)方面有較好的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為日落黃在不同修飾電極上的循環(huán)伏安圖

(a：GCE，b：AB/GCE，c：L-ASP/GCE，d：L-ASP/AB/GCE，注：GCE為玻碳電極，AB/GCE為乙炔黑修飾電極，L-ASP/GCE為聚L-天冬氨酸修飾電極，L-ASP/AB/GCE為聚L-天冬氨酸/乙炔黑層層組裝材料修飾玻碳電極，下同)；

圖2為不同材料修飾電極的電化學(xué)阻抗譜圖(a：GCE，b：AB/GCE，c：L-ASP/GCE，d：L-ASP/AB/GCE)；

圖3掃速不同的情況下日落黃在層層組裝材料的電極L-ASP/AB/GCE上的循環(huán)伏安圖(掃描速度：(a-m)：100，120，180，200，300，400mV/s)；

圖4為在L-ASP/AB/GCE電極上pH值對(duì)日落黃循環(huán)伏安行為的影響圖(a～h：pH＝6.0，6.5，7.0，7.5，8.0，8.5，8.9，9.5)；

圖5不同濃度日落黃的循環(huán)伏安圖(日落黃濃度a to g：0.3，0.5，0.8，1.0，3.0，5.0，10mg/L)；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。

若無(wú)特別說(shuō)明外，本實(shí)施例中的電化學(xué)行為的測(cè)試均分別用玻碳電極(GCE)、聚L-天冬氨酸修飾電極(L-Asp/GCE)、乙炔黑修飾電極(AB/GCE)、工作電極：聚L-天冬氨酸/乙炔黑層層組裝材料修飾玻碳電極(L-ASP/AB/GCE)，以飽和甘汞電極(SCE)為參比電極，輔助電極：鉑電極，構(gòu)成三電極體系。

實(shí)施例1

1)電極的預(yù)處理

先將玻碳電極(GCE，d＝3.0mm)在1800#砂紙上打磨，然后依次用0.3μm和0.05μm的氧化鋁粉末及麂皮拋光至呈鏡面，然后依次在無(wú)水乙醇和二次蒸餾水中超聲清洗5min，用二次蒸餾水沖洗干凈，備用。

2)聚L-天冬氨酸修飾電極的制備

將準(zhǔn)備好的裸玻碳電極放置于含有2mmol/L L-天冬氨酸的0.1mol/L PBS(pH＝7.0)溶液中，在-0.8～2.0V范圍內(nèi)以掃速為100mV/s進(jìn)行循環(huán)伏安掃描15圈，使電極表面聚上一層均勻的L-天冬氨酸膜，然后將該電極用蒸餾水沖洗干凈，并用高純氮?dú)獯蹈?，即制得聚L-天冬氨酸修飾玻碳電極傳感器(L-ASP/GCE)。

3)乙炔黑修飾電極的制備

稱取1mg乙炔黑加入到1mL二次蒸餾水中，超聲處理2小時(shí)使其產(chǎn)生的黑色懸浮液更加均勻。用微量進(jìn)樣器準(zhǔn)確吸取5μL懸浮液均勻滴涂在處理好的玻碳電極上，紅外燈烘干即制得乙炔黑修飾玻碳電極(AB/GCE)。

4)聚L-天冬氨酸/乙炔黑層層組裝材料修飾玻碳電極的制備

將制得的乙炔黑修飾電極放置于含有2mmol/L L-天冬氨酸的0.1mol/L PBS(pH＝7.0)溶液中，在-0.8～2.0V范圍內(nèi)以掃速為100mV/s進(jìn)行循環(huán)伏安掃描15圈，使電極表面 聚上一層均勻的L-天冬氨酸膜，然后將該電極用蒸餾水沖洗干凈，并用高純氮?dú)獯蹈?，即制得聚L-天冬氨酸/乙炔黑層層組裝材料修飾玻碳電極(L-ASP/AB/GCE)。

5)本實(shí)施例制備的修飾電極的系列測(cè)試

利用循環(huán)伏安法測(cè)定以PBS為底液的日落黃在修飾電極上的電化學(xué)行為。利用差分脈沖伏安法測(cè)定出不同濃度的日落黃對(duì)氧化峰電流產(chǎn)生的影響，同時(shí)也對(duì)阻抗、掃速、pH等進(jìn)行分析測(cè)定，整個(gè)測(cè)定過(guò)程在室溫下進(jìn)行。

1.日落黃在不同材料修飾的電極上的循環(huán)伏安行為表征

在含有10mg/L日落黃(SY)的0.1mol/L的磷酸鹽緩沖溶液(pH＝8.9)中，研究了日落黃在不同材料修飾的電極上的循環(huán)伏安行為，如圖1。圖1中曲線a為日落黃在裸玻碳電極上的循環(huán)伏安曲線，出現(xiàn)一對(duì)較寬的矮小氧化還原峰；曲線b、c為SY在AB/GCE和L-ASP/GCE上的CV曲線，峰電流較裸電極有所提高，而在L-ASP/AB/GCE上，CV曲線的氧化還原峰電流顯著增強(qiáng)(曲線d)，相比裸電極提高了4倍多，峰形尖銳，對(duì)稱性好，可逆性增強(qiáng)。說(shuō)明乙炔黑和天冬氨酸的協(xié)同作用，改善了電極的表面性質(zhì)，提供了更多的反應(yīng)位點(diǎn)，加快了SY在電極上反應(yīng)電子傳遞的速率，提高了電極對(duì)日落黃的電催化效應(yīng)。

2.不同材料修飾電極的電化學(xué)阻抗表征

電化學(xué)阻抗譜(EIS)可以表征修飾電極表面阻抗的變化過(guò)程。如圖2所示，曲線a為裸玻碳電極的交流阻抗譜，低頻區(qū)半圓較大，阻抗強(qiáng)。當(dāng)AB和L-ASP分別修飾到電極表面后，兩電極阻抗(曲線b、c)比裸電極減小。當(dāng)把AB和L-ASP依次修飾到電極表面后，EIS曲線近似呈現(xiàn)為直線(曲線d)，阻抗大大降低。這說(shuō)明L-ASP/AB/GCE導(dǎo)電性能很好，能夠很好地提高電極表面電子轉(zhuǎn)移的速率。

3.掃描速率對(duì)日落黃電化學(xué)行為的影響

在10mg/L的SY(PBS pH＝8.9)中，研究了不同電位掃描速度下，日落黃在L-ASP/AB/GCE電極上的電化學(xué)行為，如圖3。研究顯示，日落黃的氧化和還原峰電流與掃描速度平方 根呈良好的線性關(guān)系，線性方程分別為：I_pa(μA)＝-0.234v^1/2(mV/s)^1/2+0.537，相關(guān)系數(shù)R＝0.992；I_pc(μA)＝0.927v^1/2(mV/s)^1/2-6.83，R＝0.992。說(shuō)明日落黃在電極上的氧化還原反應(yīng)是一個(gè)質(zhì)子傳遞的過(guò)程，受擴(kuò)散速度控制。為了減小背景電流，提高信噪比，實(shí)驗(yàn)選擇100mV/s為實(shí)驗(yàn)掃描速率。

4.pH值對(duì)日落黃循環(huán)伏安行為的影響

在10mg/L的SY不同pH的0.1mol/L PBS溶液中，考察了在L-ASP/AB/GCE電極上pH值對(duì)日落黃循環(huán)伏安行為的影響，如圖4。結(jié)果顯示，當(dāng)磷酸鹽緩沖溶液的pH在6.0～8.9范圍時(shí)，隨著pH的增大，日落黃的氧化峰電流呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。然而當(dāng)磷酸鹽緩沖溶液的pH大于8.9時(shí)，隨著PH的增大，日落黃的氧化峰電流反而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，所以支持電解質(zhì)的最佳pH選擇pH＝8.9。且日落黃的氧化峰和還原峰的峰電位E_p與pH值呈良好的線性關(guān)系，分別滿足如下方程：E_pa(V)＝-0.0276pH+0.904，R＝0.992；E_pc(V)＝-0.0254pH+0.842，R＝0.988。

5.不同濃度日落黃的循環(huán)伏安行為測(cè)試

利用差分脈沖伏安法(DPV)考察日落黃峰電流與其濃度的關(guān)系，如圖5所示。圖5為當(dāng)掃速為100.0mV/s時(shí)，在pH＝8.9的PBS緩沖溶液中，L-ASP/AB/GCE在不同濃度的日落黃溶液中的DPV圖。結(jié)果表明，隨著日落黃濃度的增大，相應(yīng)的峰電流也逐漸增大。在日落黃的濃度為0.30mg/L～10.00mg/L的范圍內(nèi)，其峰電流與濃度之間呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，線性方程為I(μA)＝-0.290c(mg/L)-0.580，相關(guān)系數(shù)R為0.990，檢出限為0.1mg/L。

綜上所述，本發(fā)明以聚L-天冬氨酸/乙炔黑層層組裝材料修飾的玻碳電極作為電化學(xué)傳感器對(duì)日落黃進(jìn)行測(cè)定。該電化學(xué)傳感器制備方法簡(jiǎn)單、快速且穩(wěn)定性好，由于該電極能夠有效地提高日落黃在此修飾電極上的氧化峰的電流，因此該電極對(duì)日落黃的氧化還原反應(yīng)具有良好的電催化性能以及良好的導(dǎo)電性能，顯著地提高了分析方法的靈敏度。測(cè)定日落黃的靈敏度較高、易制備、成本低廉、重現(xiàn)性好，在對(duì)日落黃的檢測(cè)方面有較好的應(yīng)用前景。