本發(fā)明涉及電化學分析測試技術或食品安全領域，具體地說是以金屬蝕刻方法制備的多孔石墨烯為電極修飾材料，采用電化學手段檢測食品中莧菜紅的方法。

背景技術：

利用電化學檢測食品添加劑、藥物以及生物分子的發(fā)展導致一系列生物傳感器、食品傳感和環(huán)境傳感器的快速出現(xiàn)。由于其高的靈敏度、價格低昂、操作簡單以及容易小型化等優(yōu)點，電化學檢測技術已經(jīng)成功應用于蛋白質分析、生物監(jiān)測、藥物分析、以及食品分析等領域。為了引起大家的食欲，莧菜紅等色素經(jīng)常被添加到甜點、糖果、飲料等食品中。根據(jù)食品衛(wèi)生組織（FAO）以及世界衛(wèi)生組織（WHO）規(guī)定，莧菜紅的日攝入量為0~0.5mg/kg。然而，為了引起消費者的消費欲望以增加暴利，不法商販經(jīng)常把過量的莧菜紅添加到產(chǎn)品中。因此，實現(xiàn)對食品中莧菜紅的高效檢測迫在眉睫。當然，電化學傳感器優(yōu)異性能的發(fā)揮取決于電極材料的設計。多孔石墨烯由于具有大的表面積和高的導電性，成為一種性能優(yōu)良的電極材料。

技術實現(xiàn)要素：

基于上述現(xiàn)有技術，本發(fā)明的目的是提供一種利用多孔石墨烯修飾玻碳電極檢測莧菜紅的方法。利用金屬蝕刻方法制備了多孔石墨烯修飾玻碳電極傳感器，利用多孔石墨烯的大的比表面積和極好的傳質效應，對食品中的莧菜紅進行了快速檢測。

本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)的：

一種利用多孔石墨烯檢測食品中莧菜紅的方法，包括如下步驟：

（1）、多孔石墨烯制備

將硝酸鎳粉末溶解在去離子水中，然后在攪拌條件下將氧化石墨GO溶液添加到上述硝酸鎳溶液中，控制GO與Ni元素的質量比為10：1；將上述混合溶液超聲后，迅速將混合溶液轉移進冷凍干燥器中，于低于0℃的溫度下用液氮真空冷凍48h，接著將得到的粉末以10℃/min速率在管式爐中從室溫加熱至800℃，并在流動的Ar氣氛中保持1h，得到了黑色固體粉末；最后，用稀鹽酸對得到的黑色粉末進行清洗使得石墨烯表面的孔洞顯現(xiàn)出來后，用去離子水洗滌，真空干燥，制得多孔石墨烯PG。

（2）、多孔石墨烯修飾玻碳電極PG/GCE

將玻碳電極GCE用α-Al₂O₃粉濁液作拋光處理，接著清洗干凈玻碳電極；將PG分散在高純水中并超聲，制得PG分散液，將PG分散液滴涂在清洗干凈的GCE表面并在紅外燈下烘干獲得電極PG/GCE。

（3）、利用多孔石墨烯修飾玻碳電極檢測食品中莧菜紅

將PG/GCE作為工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極，鉑絲電極作為輔助電極，組成三電極體系；將該三電極體系首先置于含有5.0×10^-6mol·L^-1莧菜紅的pH為7.0的BR緩沖溶液中，于開路條件下攪拌富集210s，靜置10s后，在0.5V到1.0V的電位范圍內(nèi)利用循環(huán)伏安法進行掃描，記錄循環(huán)伏安曲線，研究莧菜紅在PG/GCE表面的電化學行為，可知莧菜紅在PG/GCE上的氧化峰電流獲得了明顯的增強；進一步利用方波溶出伏安法在0.5V到1.0V的電位范圍內(nèi)掃描不同濃度的莧菜紅，方波伏安法的參數(shù)設定如下：電位增量為4mV；振幅為25mV；頻率為10Hz；記錄方波伏安曲線，并讀出莧菜紅的氧化峰電流值；所得數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計后，以莧菜紅的濃度為橫坐標，峰電流值為縱坐標，在5.0×10^-9mol/L~1.0×10^-6mol/L范圍內(nèi)繪制標準曲線，檢測限為0.8×10^-10mol/L，推算出莧菜紅對應的線性回歸方程為I(μA)=45.77×C(μM)–0.18，該方程用來測定實際樣品中莧菜紅的濃度。

（4）、實際樣品檢測

取樣品置于容量瓶中，用pH為7.0的BR緩沖溶液定容；按照與步驟（3）相同的電化學測試方法即方波溶出伏安法對待測樣品溶液進行測試，以獲得待測溶液中莧菜紅的氧化峰電流值，將所得到的電流值代入用步驟（3）得到的線性回歸方程中進行計算，得出待檢測樣品中莧菜紅的濃度。

本發(fā)明中合成的多孔石墨烯具有納米尺寸的孔洞，且孔隙均勻，這種結構使得該多孔石墨烯作為電極材料時，不僅具有大的比表面積，同時還有很好的傳質效應，可以充分發(fā)揮二維多孔石墨烯的獨特性質，制備的電極材料明顯提高了對莧菜紅的電化學響應。與現(xiàn)有電化學檢測莧菜紅的技術相比，該方法檢測效果更好，檢測限更低，且操作簡單，省時，應用前景廣闊。

附圖說明

圖1表示本發(fā)明多孔石墨烯的TEM圖。

圖2表示GCE電極(b)、G/GCE電極(c)和PG/GCE電極(d)在包含5.0×10^-6mol·L^-1莧菜紅的0.1mol·L^-1的pH為7.0的BR緩沖溶液中的循環(huán)伏安圖；表示PG/GCE電極(a)在不包含莧菜紅的0.1mol·L^-1的pH為7.0的BR緩沖溶液中的循環(huán)伏安圖，掃描速度為100mV·s^-1。

圖3a表示本發(fā)明中不同濃度的莧菜紅在PG/GCE電極上的方波伏安圖。

圖3b表示本發(fā)明中以莧菜紅濃度為橫坐標、峰電流值為縱坐標的線性關系圖。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的具體實施方式作出進一步的說明。

一種利用多孔石墨烯檢測食品中莧菜紅的方法，包括如下步驟：

（1）、多孔石墨烯制備

將一定量的硝酸鎳（II）粉末溶解在15mL去離子水中，然后在攪拌條件下將10mL濃度為4mg·mL ^-1的氧化石墨（GO）溶液添加到上述硝酸鎳溶液中?？刂艷O與Ni元素的質量比為10：1。將上述混合溶液超聲10min后，迅速將混合溶液轉移進冷凍干燥器中，于低于0℃的溫度下用液氮真空冷凍48h，接著將得到的粉末以10℃/min速率在管式爐中從室溫加熱至800℃，并在流動的Ar氣氛中保持1h，得到了黑色固體粉末。最后，用稀鹽酸對得到的黑色粉末進行清洗使得石墨烯表面的孔洞顯現(xiàn)出來后，用大量去離子水洗滌，真空干燥，制得多孔石墨烯（PG）。附圖1為PG的TEM圖，本制備方法中可以通過調(diào)整GO與Ni的質量比以調(diào)整多孔石墨烯基面中的孔隙和孔隙密度的大小。

（2）、多孔石墨烯修飾玻碳電極獲得PG/GCE電極

將玻碳電極（GCE）在麂皮上依次用1.0，0.3和0.05μM的α-Al₂O₃粉濁液作拋光處理，接著依次用去離子水、質量比為1:1的HNO₃和丙酮分別超聲3min清洗獲得干凈的玻碳電極。將5.0mg PG分散在2.5mL高純水中并超聲30min，制得濃度為2.0mg/mL的PG分散液。接下來，用量程為5.0μL的注射器將5.0μL PG分散液滴涂在清洗干凈的GCE表面并在紅外燈下烘干獲得PG/GCE電極。

（3）、利用多孔石墨烯修飾玻碳電極檢測食品中莧菜紅

將PG/GCE作為工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極，鉑絲電極作為輔助電極，組成三電極體系；將該三電極體系首先置于含有5.0×10^-6mol·L^-1莧菜紅的pH為7.0的BR（Britton-Robinson）緩沖溶液中，于開路條件下攪拌富集210s，靜置10s后，在0.5V到1.0V的電位范圍內(nèi)利用循環(huán)伏安法進行掃描，記錄循環(huán)伏安曲線，研究莧菜紅在PG/GCE表面的電化學行為。從附圖2可以看出，與裸GCE和石墨烯修飾玻碳電極（G/GCE）相比，莧菜紅在PG/GCE電極上的氧化峰電流獲得了明顯的增強。進一步利用方波溶出伏安法在0.5V到1.0V的電位范圍內(nèi)掃描不同濃度的莧菜紅，方波伏安法的參數(shù)設定如下：電位增量為4mV；振幅為25mV；頻率為10Hz；電化學工作站為上海辰華CHI 660D工作站。記錄方波伏安曲線（見附圖3a），并讀出莧菜紅的氧化峰電流值；所得數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計后，以莧菜紅的濃度為橫坐標，峰電流值為縱坐標，在5.0×10^-9mol/L~1.0×10^-6mol/L范圍內(nèi)繪制標準曲線（見附圖3b），檢測限為0.8×10^-10mol/L，推算出莧菜紅對應的線性回歸方程為I(μA)=45.77×C(μM)–0.18(線性相關系數(shù)R=0.996)，該方程可用來測定實際樣品中莧菜紅的濃度。

（4）、實際樣品檢測

市售紅酒和雞尾酒樣品無須特別處理。取1.0mL紅酒或雞尾酒樣品置于100mL容量瓶中，用pH為7.0的BR緩沖溶液定容至100mL；按照與步驟（3）相同的電化學測試方法即方波溶出伏安法對待測樣品溶液進行測試，以獲得待測溶液中莧菜紅的氧化峰電流值，將所得到的電流值代入用步驟（3）得到的線性回歸方程中進行計算，得出待檢測樣品中莧菜紅的濃度。測定結果表明：測得的紅酒和雞尾酒中莧菜紅的氧化峰電流值分別為2.23μA和2.05μA。即所測樣品中均含有莧菜紅，把峰電流值代入標準曲線方程計算，最后得出紅酒和雞尾酒中所含的莧菜紅的濃度應為3.2μg·mL^-1和2.9μg·mL^-1。

基于上述測驗結果，可以看到，本發(fā)明的方法對莧菜紅進行了快速檢測，該方法對莧菜紅檢測檢線性范圍寬，檢測限低，靈敏度高，操作簡單，能夠對紅酒和雞尾酒等樣品中的莧菜紅進行檢測準確的定量分析。

總之，本發(fā)明利用簡單的金屬蝕刻方法制備了多孔石墨烯，將多孔石墨烯的分散液滴涂在玻碳電極表面制備了多孔石墨烯修飾玻碳電極，由于多孔石墨烯具有大的比表面積，高的導電性、強的吸附能力及好的傳質效應，實驗利用該多孔石墨烯修飾玻碳電極對食品中的莧菜紅進行了檢測。本發(fā)明的檢測方法具有靈敏度較高，檢測限低，方法簡便和結果準確的優(yōu)點。

上述實施方式僅用于說明本發(fā)明的內(nèi)容，但這并非是對本發(fā)明的限制，本領域的相關技術人員，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，還可以做出相應的調(diào)整和變型，因此所有等同替換或等效變型的方式形成的技術方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。