聚色氨酸／鎳復合膜修飾電極測定抗壞血酸的研究

王燕，畢春燕

(山東師范大學化學化工與材料科學學院，濟南 250014)

抗壞血酸(維生素C)是維持機體正常生理功能的一種重要的水溶性維生素，它參與人體內的一系列新陳代謝活動及氧化還原反應。體內缺乏抗壞血酸會導致壞血病、軟組織出血及免疫力低下等多種病癥[1]。因此，對抗壞血酸測定方法的研究具有重要的理論和實際意義。常用測定抗壞血酸的方法有分光光度法[2]、熒光法[3]、毛細管電泳法[4]、滴定分析法[5]等。近年來，根據抗壞血酸的電化學活性而建立起來的電化學分析方法也有報道，但由于抗壞血酸在固體電極上的過電位較大，因此用未修飾過的固體電極進行測定的靈敏度一般較低。化學修飾電極能降低過電位并可增加抗壞血酸氧化的可逆性，從而提高了測定的靈敏度和選擇性。目前用化學修飾電極測定抗壞血酸的研究已有不少報道[6-8]，但尚未有抗壞血酸在聚色氨酸／鎳復合修飾電極上的電化學行為及其分析應用的文獻報道。筆者采用循環伏安法在玻碳電極表面電聚合制備了聚色氨酸／鎳復合膜，詳細研究了抗壞血酸在此修飾電極上的電化學行為，優化了抗壞血酸的測定條件，在此基礎上建立了用于痕量抗壞血酸測定的電化學新方法。該修飾電極制備簡單，靈敏度高，線性范圍寬，重現性好，已成功地用于藥片中抗壞血酸的準確測定。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

電化學工作站：LK2005型微機電化學分析系統，天津市蘭力科化學電子高科技有限公司；

三電極體系：玻碳電極(?4 mm)及聚色氨酸／鎳復合膜修飾玻碳電極為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑片電極為輔助電極；

色氨酸、抗壞血酸、NiCl2：AR，國藥集團化學試劑有限公司；

維生素C片：100 mg／片，山東新華制藥股份有限公司；

實驗用水為二次蒸餾水。

1.2 修飾電極的制備

將裸玻碳電極(GCE)在金相砂紙上打磨后用0.05 μm Al2O3拋光至鏡面，然后分別用HNO3溶液(1∶1)，無水乙醇，二次蒸餾水超聲清洗各10 min，在0.3 mol／L的NaOH溶液中在0～1.5 V范圍內用循環伏安法掃描活化電極直至伏安圖穩定。將活化后的GCE置于含2.0×10-3mol／L 色氨酸的磷酸鹽緩沖液(pH 6.0)中在-0.6～1.6 V范圍內循環掃描30圈，即制成了聚色氨酸修飾玻碳電極。最后將此電極在含5.0×10-3mol／L NiCl2的KCl底液(0.1 mol／L)中，在0～0.6V范圍內循環掃描50圈，即制成了聚色氨酸／鎳復合膜修飾玻碳電極。

1.3 實驗方法

采用三電極體系，以pH 6.2的Na2HPO4-KH2PO4緩沖溶液為分析底液，記錄抗壞血酸在工作電極上的循環伏安圖及線性掃描伏安圖。電位區間為-0.2～0.4 V，掃描速率為100 mV／s。

2 結果與討論

2.1 聚色氨酸／鎳復合膜修飾電極的電化學性質

圖1為聚色氨酸／鎳復合膜電極在0.1 mol／L的NaOH溶液中的循環伏安圖。圖1中顯示的一對準可逆的氧化還原峰對應Ni(III)／Ni(II)的氧化還原過程。該氧化還原峰的峰電流隨著掃描速度的增大而增大，氧化峰電流與掃描速度的平方根成正比，說明該修飾電極膜內電荷的傳輸符合擴散規律。以上實驗結果表明在復合膜電極上分散了大量的氧化還原中心Ni(III)／Ni(II)，該氧化還原中心是良好的電子轉移媒介體，具有電催化的特性。

2.2 抗壞血酸在修飾電極上的伏安特性

圖2顯示了3.0×10-4mol／L 抗壞血酸在裸電極(A)及修飾電極(B)上的循環伏安圖。抗壞血酸在裸電極上出現一個弱的氧化峰，峰電位為0.22 V，說明抗壞血酸在裸電極上的電化學反應是不可逆的，具有緩慢的電子轉移速率。然而在修飾電極上，抗壞血酸產生一個強的氧化峰，峰電位負移150 mV，而且峰電流明顯增大。由此可見修飾電極對抗壞血酸有顯著的電催化作用。經過實驗發現，聚色氨酸修飾膜對抗壞血酸沒有電催化作用，而聚色氨酸膜上鍵合的大量氧化還原中心Ni(III)／Ni(II)，作為電子轉移媒介體，加快了抗壞血酸在復合修飾膜上的電子傳遞速率，從而催化了抗壞血酸的氧化反應，因此修飾后氧化峰電流顯著增大，過電位降低，電極反應的可逆性顯著增強。

2.3 掃描速度對峰電流的影響

用循環伏安法研究了掃描速度對峰電流的影響，結果表明在20～200 mV／s掃描速度范圍內，氧化峰電流(μA)與掃描速度(mV／s)的平方根呈良好的線性關系，回歸方程為ipa=0.4508ν1／2-0.0678，相關系數為0.9988。表明抗壞血酸在修飾電極上的電極反應過程受擴散速度控制。

2.4 底液的選擇與酸度的影響

分別選擇pH 3.0的HAc-NaAc緩沖液，pH 7.0的磷酸鹽緩沖液和pH 9.2的B-R緩沖液，對3.0×10-4mol／L抗壞血酸溶液進行循環伏安法掃描。實驗結果顯示，在中性的磷酸鹽緩沖液中，靈敏度高且峰形好，所以選擇磷酸鹽緩沖液為分析底液。在pH 5.6～7.2的磷酸鹽緩沖液中，對3.0×10-4mol／L抗壞血酸進行測定。結果表明，隨pH值增加，氧化峰的峰電位負移，表明有質子參與電極反應。抗壞血酸的氧化峰電流隨pH值增大而增大，當pH 值為6.2時達到最大值，隨著pH值繼續增大，峰電流有所降低。因此實驗選擇pH 6.2的磷酸鹽緩沖液為最佳底液。

2.5 線性范圍、檢出限及重復性

為了得到較好的靈敏度和重現性，選用線性掃描伏安法對抗壞血酸進行定量測定。在最佳實驗條件下抗壞血酸的氧化峰電流ipa(μA)與其 濃 度c(mol／L)在 2.0×10-6～1.0×10-3mol／L范圍內呈良好的線性關系，其線性回歸方程為ipa=9.531×10-5c+0.2029，線性相關系數 0.9976，檢出限為 5.0×10-7mol／L(S／N=3)。取同一支修飾電極對1.0×10-4mol／L的抗壞血酸溶液進行6次平行測定，氧化峰電流測定結果的相對標準偏差為1.9%，表明該修飾電極具有良好的重復性。

2.6 樣品分析與回收試驗

取維生素C片劑10片稱量取平均值為每片的質量。取2片研磨成粉末后稱取適量維生素C粉末(相當于1片藥劑量)，用二次水溶解后定容至100.0 mL，過濾取濾液作為樣品溶液。取1.00 mL樣品溶液加入到20.0 mL底液中，按實驗方法進行測定，測得抗壞血酸含量的平均值為99.85 mg／片，與標示標準含量(100.0 mg／片)相符。然后用標準加入法進行回收試驗，結果見表1。由表1可知，回收率為97.8%～101.2%，平均回收率為99.3%，表明該方法的準確度較高，滿足檢測要求。

3 結語

制備了聚色氨酸／鎳復合膜修飾玻碳電極，研究了抗壞血酸在該修飾電極上的電化學行為，并以此為基礎建立了測定痕量抗壞血酸的新方法。該修飾電極法具有良好的準確度、靈敏度及重現性，可用于生物樣品、食品及藥物中抗壞血酸的定量分析，具有廣闊的應用前景。

表1 回收試驗結果(n=3)

[1]李美茹，劉秀芬.維生素 C 的作用[J].生物學教學，2006，31(10): 75.

[2]黃光榮.甲苯胺藍分光光度法測定果樹中的抗壞血酸[J].食品工業科技，2005，26(5): 169-170.

[3]童裳倫.熒光光度法測定維生素C[J].浙江大學學報(自然科學版)，2001，28(5): 542-546.

[4]楊建洲，張榮莉.毛細管區帶電泳分析果蔬中的含量[J].分析化學，2002，30(1): 120-123.

[5]王琦，吳俊森.庫侖滴定法測定水果、蔬菜中VC含量的研究[J].山東師范大學學報(自然科學版)，2005，20(2): 54-56.

[6]吳婧，劉國東，董杉生，等. 2-氨基吡啶修飾電極的電化學性質及對抗壞血酸研究[J].分析化學，2001，29(10): 1140-1143.

[7]鄭蘭梅，周躍明，梁喜珍，等.聚中性紅／納米二氧化硅復合修飾電極直接測定抗壞血酸[J].分析實驗室，2012，31(4): 28-31.

[8]王朝霞，陳美鳳，馬心英.石墨烯修飾玻碳電極用于循環伏安法測定抗壞血酸[J].理化檢驗：化學分冊，2012，48(3): 321-327.