核黃素在鍍鉑鉛筆芯熱電極上的電致化學(xué)發(fā)光檢測(cè)

摘 要 利用電沉積方法制作了鍍鉑鉛筆芯熱電極（Pt/HPGE），用循環(huán)伏安法（CV）及掃描電鏡（SEM）對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行了表征。此電極具有價(jià)廉易得、重現(xiàn)性好及溫度響應(yīng)靈敏等特點(diǎn)。在此電極上研究了核黃素（RF）對(duì)Ru（bpy）32＋C2O42－電致化學(xué)發(fā)光體系的猝滅作用，并推測(cè)了可能的機(jī)理，據(jù)此建立了靈敏檢測(cè)RF的新方法。電極溫度升高到58℃時(shí)，檢出限可達(dá)1.9×10－10 mol/L（S/N＝3），比室溫時(shí)明顯降低。應(yīng)用于維生素藥片中RF含量的測(cè)定，平均回收率為102.8%。

關(guān)鍵詞 鍍鉑； 鉛筆芯； 熱電極； 核黃素； 電致化學(xué)發(fā)光

1 引 言

黃素是7，8二甲基異咯嗪的衍生物，根據(jù)異咯嗪環(huán)上N（10）位置所連基團(tuán)的不同，主要分為核黃素（RF）、黃素腺嘌呤單核苷酸（FMN）和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）[1]。作為動(dòng)植物中廣泛存在的黃素蛋白的輔基，RF參與了食物的吸收利用以及身體內(nèi)能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程。如果人體缺乏RF，細(xì)胞生長(zhǎng)將會(huì)明顯受損，而且會(huì)出現(xiàn)一些眼部及皮膚方面的疾病。RF廣泛存在于生物、藥物及食物中[2]，因而對(duì)它的檢測(cè)具有重要意義。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法有熒光法[3]、毛細(xì)管電泳或高效液相色譜熒光檢測(cè)法[4，5]、電化學(xué)方法[6]、化學(xué)發(fā)光法[7，8]等。電致化學(xué)發(fā)光法（ECL）結(jié)合了電化學(xué)和化學(xué)發(fā)光的特點(diǎn)，具有選擇性好、快速靈敏、儀器簡(jiǎn)單便宜等優(yōu)點(diǎn)［9］。利用ECL法測(cè)定RF的文獻(xiàn)已有報(bào)道[10～12]。

熱電極技術(shù)只對(duì)電極加熱，因此具有能產(chǎn)生熱對(duì)流而增強(qiáng)傳質(zhì)，促進(jìn)電極反應(yīng)等特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于電分析領(lǐng)域。Sun等詳細(xì)研究了鉛筆芯熱電極（HPGE）的電極直徑與升溫性能的關(guān)系[13]，并在該電極上利用吸附溶出法測(cè)定了RF[14]。Lin等將熱電極技術(shù)引入到ECL分析系統(tǒng)，通過(guò)研究電極表面溫度對(duì)Ru（bpy）32＋[15]、光澤精[16]和魯米諾[17] ECL行為的影響，發(fā)現(xiàn)升高電極表面溫度能加快物質(zhì)的擴(kuò)散速度、降低電極表面的污染、提高發(fā)光信號(hào)的重現(xiàn)性。

鉛筆芯熱電極（HPGE）具有升溫性能良好、電勢(shì)窗口寬和易于進(jìn)行表面修飾等特點(diǎn)，但是由于電極結(jié)構(gòu)的多孔性，表面吸附性較強(qiáng)。Pt絲熱電極表面不易吸附，但是電極制作技術(shù)要求較高，而且價(jià)格相對(duì)昂貴。本研究結(jié)合了HPGE和Pt熱電極的優(yōu)點(diǎn)，制備了鍍鉑鉛筆芯熱電極（Pt/HPGE），在此電極上研究了溫度對(duì)Ru（bpy）32＋C2O42－ ECL體系的影響。利用核黃素對(duì)Ru（bpy）32＋C2O42－ ECL體系的猝滅作用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)RF的靈敏檢測(cè)， 并成功應(yīng)用于實(shí)際維生素片中RF的定量檢測(cè)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

超微弱化學(xué)發(fā)光檢測(cè)儀 （中科院生物物理研究所）；CHI 440電化學(xué)工作站（上海辰華儀器公司）。Ru（bpy）3Cl2#8226;6H2O （St. Louis， MO， USA），以水配成4×10－3 mol/L溶液，于4 ℃保存?zhèn)溆茫缓它S素（AR，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），以0.10 mol/L醋酸溶液配成2.657×10－4 mol/L儲(chǔ)備液，4 ℃避光保存?zhèn)溆茫褂脮r(shí)用0.1 mol/L KCl稀釋至所需濃度。其它試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純，未做進(jìn)一步純化。實(shí)驗(yàn)用水均為Millipore MiliQ系統(tǒng)凈化超純水（18.2 MΩ#8226;cm， Millipore， Bedford， MA， USA）。

鉛筆芯（Φ 0.38 mm， Hi Polymer 300 EB， Japan）分別用不同粗細(xì)的金相砂紙打磨至Φ 100

SymbolmA@ m。設(shè)計(jì)制作好一定規(guī)格的PCB板，將打磨好的鉛筆芯用銀導(dǎo)電膠固定到PCB板上（電極長(zhǎng)度為單邊5 mm），烘干后封膠，并于70 ℃下烘烤至密封膠完全固化，得鉛筆芯熱電極（HPGE）。鍍鉑液的組成為3.0 mmol/L H2PtCl6#8226;6H2O和0.5 mol/L H2SO4。實(shí)驗(yàn)前， 溶液通氮除氧15 min。采用循環(huán)伏安法，掃描電位0～－0.3 V（vs. SCE），掃速為100 mV/s， 掃描50圈，即得鍍鉑鉛筆芯熱電極（Pt/HPGE）。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

采用三電極系統(tǒng)，鉑片電極（99.9%，Goodfellow， UK）為對(duì)電極， 飽和甘汞電極（上海辰華儀器公司）為參比電極。工作電極在PBS（pH 7.4）中0～0.8 V循環(huán)掃描10圈更新。將發(fā)光池清洗干凈，移取10 mL PBS（pH 7.4）緩沖液于發(fā)光池中，分別加入1 mL 1.0 mol/L KCl，100

SymbolmA@ L 4.0 mmol/L Ru（bpy）32＋及100

SymbolmA@ L 0.1 mmol/L C2O42－。工作電極和對(duì)電極固定好后置于溶液中，工作電極正對(duì)著光電倍增管PMT （高壓設(shè)為 －750 kV。對(duì)電極施加0.4～1.4 V 的電位掃描，同時(shí)記錄發(fā)光信號(hào)。以一定電位下發(fā)光峰的峰值為ECL 強(qiáng)度，并以加入核黃素前后的發(fā)光信號(hào)差（ΔI＝I0－ Is）對(duì)核黃素定量分析。

樣品預(yù)處理：取10片維生素片（VB2）研細(xì)，稱取適量粉末，用水溶解后超聲20 min， 以3000 r/min離心20 min， 取上層清液過(guò)濾，以水稀釋至RF濃度約為0.2 mmol/L， 于4 ℃冰箱保存。檢測(cè)時(shí)，以PBS稀釋至所需濃度。

 分 析 化 學(xué)第39卷

第12期吳愛(ài)紅等： 核黃素在鍍鉑鉛筆芯熱電極上的電致化學(xué)發(fā)光檢測(cè) 

3 結(jié)果與討論

3.1 Pt/HPGE的表征

將HPGE和Pt/HPGE分別置于0.5 mol/L H2SO4溶液中，在室溫下考察其循環(huán)伏安行為（圖1A）。HPGE在H2SO4溶液中基本上沒(méi)有電化學(xué)響應(yīng)，而在Pt/HPGE上則明顯觀察到Pt的特征峰，即活性物質(zhì)氧和氫的吸附和脫附峰，說(shuō)明該電極具有與純Pt電極類似的電化學(xué)性質(zhì)，即Pt已經(jīng)成功地修飾到電極表面。用SEM表征鍍鉑前后電極的表面形貌（圖1B），在鉛筆芯電極表面均勻地鍍上了一層Pt粒子，其粒徑約為150～200 nm。Pt鍍層的存在，極大增加了電極的有效面積。[TS（][HT5”SS]圖1 A. HPGE和Pt/HPGE在0.1 mol/L H2SO4中的CV圖; B. 電極升溫曲線; C. 電極表面SEM表征圖

Fig．1 A. CVs of heated pencil graphite electrode （HPGE） and Pt/HPGE in 0.1 mol/L H2SO4; B. Relationship between temperature rise and heating current; C. SEM images[HT][TS）]

采用文獻(xiàn)[13]報(bào)道的電勢(shì)測(cè)溫法可得到電極表面溫度差（ΔT）與加熱電流平方（I2）的關(guān)系。如圖1C，在相同的加熱電流下， Pt/HPGE表面能夠上升的溫度明顯比HPGE高。這可能是由于金屬鉑比碳基底具有更好的導(dǎo)電性引起的。

3.5 電極的重現(xiàn)性

采用平行制備的5根電極測(cè)定Ru（bpy）32＋C2O42－的響應(yīng)情況，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.0%。對(duì)于同一根電極，由于RF在電極表面會(huì)有一定程度的吸附，因此需對(duì)工作電極進(jìn)行更新處理。如前所述，電極可以通過(guò)在PBS溶液（pH 7.4）中循環(huán)掃描而得到更新。分別在常溫18 ℃及加熱電極到38 ℃時(shí)，對(duì)1.33×10－8 mol/L RF進(jìn)行多次平行測(cè)定，每次重新測(cè)定前均用上述方法更新電極，ΔIECL相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD，n＝9）分別為5.4%和5.1%，表明電極具有良好的重現(xiàn)性。

3.6 干擾研究

研究了某些無(wú)機(jī)離子及生物活性物質(zhì)對(duì)核黃素ECL檢測(cè)的干擾情況。當(dāng)RF濃度固定為1.0

SymbolmA@ mol/L時(shí)，100倍的Ca2＋， Mg2＋， Fe2＋， Zn2＋， Cu2＋， SO42－和NO3－，50倍的抗壞血酸、煙酰胺、環(huán)糊精、淀粉、檸檬酸根、乳糖、葡萄糖和蔗糖對(duì)其測(cè)定都無(wú)明顯干擾（相對(duì)誤差<±5%）。

3.7 維生素片中核黃素含量的測(cè)定

當(dāng)電極表面溫度升高到58 ℃時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法對(duì)實(shí)際樣品進(jìn)行定量測(cè)定和回收率實(shí)驗(yàn)，（表1）。實(shí)驗(yàn)測(cè)得RF的回收率在97.0%～106.0% 之間，實(shí)際樣品中RF測(cè)得量平均為標(biāo)示含量的102.8%，說(shuō)明本方法可用于實(shí)際藥物中RF的分析檢測(cè)。

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Determination of Riboflavin by Electrochemiluminescence at

Platinum Coated Heated Pencil Graphite Electrode

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WU AiHong， SUN JianJun*， WU ShaoHua

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（Key Laboratory of Analysis and Detection Technology for Food Safety， Ministry of Education，

College of Chemistry and Chemical Engineering， Fuzhou University， Fuzhou 350002）

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Abstract A platinum coated heated pencil graphite electrode （Pt/HPGE） was fabricated and its properties were characterized by cyclic voltammetry （CV） and scanning electron microscopy （SEM）， etc. It was demonstrated that Pt/HPGE had unique properties such as cheapness， easy preparation， good reproducibility and sensitive temperature response. The Pt/HPGE was employed to detect riboflavin （RF） sensitively based on the quenching effect of RF on Ru（bpy）32＋/C2O42－ electrochemiluminescence （ECL） system. The limit of detection was 1.9×10－10 mol/L （S/N＝3） at an electrode temperature of 58 ℃， which clearly lower than that at room temperature. The method was applied to the determination of RF in vitamin pills with an average recovery of 102.8%.

Keywords Platinum coating; Pencil graphite; Heated electrode; Riboflavin; Electrochemiluminescence

（Received 26 March 2011; accepted 17 June 2011）