染料木素在碳糊電極上的電化學行為及其測定

白　敏

(西安石油大學化學化工學院，陜西　西安　710065)

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染料木素在碳糊電極上的電化學行為及其測定

白敏

(西安石油大學化學化工學院，陜西西安710065)

在pH=3.0的磷酸鹽緩沖液中，通過循環伏安法研究了染料木素在碳糊電極(CPE)上的電化學行為，并探討了其電化學反應機理。結果表明：染料木素在+1.14 V和+0.746 V處出現了兩個氧化峰。氧化峰電流(Ip1)在濃度范圍為4.0×10-9～2.0×10-6mol/L內呈線性關系，檢出限為6.5×10-9mol/L。對8.0×10-7mol/L的染料木素平行測定6次的相對標準偏差為2.8%。該方法可用于對人體內服用過染料木素后的藥物代謝含量進行測定，回收率在97%～102%之間。

染料木素；伏安性質；電化學

染料木素(Genistein 4’,5,7-三羥基異黃酮)又名染料木黃酮，金絲異黃酮，具有黃酮醇結構，存在于豆科植物金雀花與廣豆根部。具有抗腫瘤、治療骨質疏松等多種生理活性，是一種很有潛力的癌癥化學預防劑，其抗癌作用及機制具有廣泛的應用前景[1-2]。目前測定染料木素的方法主要有高效液相色譜法[3-4]、紫外可見分光光度法(UV)[5-6]、流動注射化學發光法[7]、高效毛細管電泳法[8]、薄層掃描法[9]、液質-聯用法(LC-MS)[10]等。上述方法雖然各有所長但由于其儀器及測定條件等要求特殊使得其應用范圍受到了限制。碳糊電極具有簡單易得、電位窗口寬、重現性好等特點，應用較廣。張宏芳[11]通過循環伏安法對染料木素的電化學性質及其氧化還原機理進行了大致的談論。而本文將通過三電極系統采用伏安法對染料木素的伏安行為進行分析，考察了染料木素在碳糊電極上伏安行為并探討了反應機理。

1　實驗部分

1.1儀器與試劑

CHI660電化學工作站(上海辰華)；三電極體系：碳糊電極(自制)工作電極，飽和甘汞電極參比電極，鉑絲輔助電極；超聲波清洗儀(SK3300)；pH酸度計(PB10)。

石墨粉(光譜純),國藥集團化學試劑有限公司；液體石蠟(化學純),天津化學試劑有限公司； 1×10-2mol/L染料木素標準溶液：準確稱取染料木素對照品0.135 g，用5 mL的NaOH溶解，高純水定容到50 mL；其余試劑均為分析純，水為高純水。

1.2電極的制備

碳糊電極制備： m(石墨粉):m(液體石蠟)=5:1，混合調成糊狀，填入內徑3 mm的PVC管壓緊，一端插入銅絲作為導線，另一端在拋光紙上拋光備用。

1.3實驗方法

把10 mL含有染料木素標準液的pH=3.0的PBS緩沖溶液加入電解池，插入三電極，開路攪拌90 s，在-0.4～1.5 V電位范圍內進行掃描，記錄伏安圖。每次掃描測定后，工作電極都需用二次蒸餾水沖洗，并更新拋光備用。測定前需將電極插入空白底液中在-0.4～1.5 V連續掃描至基線穩定。

2　結果與討論

2.1染料木素在碳糊電極上的伏安行為及其氧化還原機理

染料木素在碳糊電極上的循環伏安圖，如圖1所示。在pH=3.0的PBS緩沖液，于電位范圍為-0.4～1.5 V循環掃描，在空白底液中掃描時并未出現氧化還原峰，當加入一定量的染料木素后，分別在電位+1.14 V(IP1)和+0.746 V(IP2)左右出了兩個氧化峰，并未出現對應的還原峰，而在低電位+0.189 V(IP3)出現一還原峰，進行多次循環伏安掃描，掃描第一圈是染料木素的氧化還原峰電流最大，隨著掃描次數的增加，峰電流不斷減小，最后達到穩定。

圖1　染料木素的循環伏安圖

2.2pH值對染料木素測定的影響

將染料木素在pH值從1.0～10.0的PBS緩沖液中從-0.4～1.5 V之間進行伏安掃描，比較不同pH值下峰電流的大小，實驗結果表明：當pH=6.0時峰電流值達到最大。同時隨著pH的增大，峰電位不斷負移，所得線性方程EP1(V)=1.30-0.048pH(R=0.993)，直線的斜率為0.048 V/pH，由此可以得出該過程為等電子等質子參加的反應過程。根據能斯特方程的斜率可計算得出反應的質子數[12]為2。故將pH=3.0的PBS緩沖液定為測定的最佳pH緩沖液，結果如圖2所示。

圖2　不同pH值下峰電流的變化

2.3掃速對其影響

圖3　不同掃速下染料木素的循環伏安圖

2.4富集時間、富集電位的影響

考察了富集時間對峰電流的影響，如圖4所示，隨著富集時間的增加，峰電流不斷增大，當富集時間超過到90s后，峰電流值基本趨于穩定，故選擇90s為最佳富集時間。在最佳富集時間下，選擇富集電位在-0.5～+0.5V范圍內變化，隨著峰電位的變化，峰電流變化值很小，故選擇富集電位在0V處進行富集。

圖4　峰電流IP1隨富集時間(t)的變化

2.5方波儀器參數的選擇

由于方波伏安法具有比循環伏安法更高靈敏度且響應快，因此考查了方波伏安法下染料木素的電化學行為，而脈沖增量、振幅、頻率等儀器參數均對氧化還原峰電流的測定有影響。實驗得出振幅0.06V，頻率40Hz，脈沖增量0.006V時，染料木素電流值達到最大。

2.6線性范圍、檢出限和精密度

測得染料木素濃度與其方波伏安峰電流Ip1在濃度4.0×10-9～2.0×10-6mol/L范圍內呈線性關系，線性相關系數為0.999，線性方程為IP1(μA)=-0.0554+22.9c(mol/L)，檢出限為6.5×10-9mol/L。對8.0×10-7mol/L的染料木素平行測定6次的相對標準偏差為2.8%，說明方法精密度較好。

2.7干擾實驗

2.8樣品分析

取志愿者空白新鮮尿樣用pH=3的PBS緩沖液稀釋數倍，取稀釋后的尿樣3 mL，加入一定量的染料木素標準液進行加標回收試驗，結果如表1所示。

表1　尿樣回收試驗(n=4)

3　結　論

伏安分析法可靈敏的實現對痕量物質的分析檢測，而染料木素膠囊作為一種還未市售，但已經由國家批準的一類新藥，對骨質疏松的治療將會非常有效，而本文通過對染料木素的伏安性質進行分析，可很好的實現對染料木素的定性定量檢測，從而可為醫學上藥物的代謝提供有利依據。

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Eletrochemical Behavior of Genistein at Carbon Paste Electrode and Its Determination

BAIMin

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Xi’an Shiyou University,Shaanxi Xi’an 710065, China)

The electrochemical behavior of genistein on carbon paste electrode (CPE) was studied by cyclic voltammetry in pH=3.0 phosphate buffer solution. The results showed that two oxidation peaks occurred in the +1.14 V and +0.746 V. Oxidation peak current (Ip1) in the concentration range of 4.0×10-9～2.0×10-6mol/L, the detection limit was 6.5×10-9mol/L. The relative standard deviation of 6 times of the 8.0×10-7mol/L of genistein was 2.8%. The method can be used for the determination of drug metabolism in the human body after taking over genistein, and the recovery rate was between 97%～102%.

genistein; voltammetric properties; electrochemistry

白敏(1990-)，女，碩士，從事電化學研究與學習。

O657.1

A

1001-9677(2016)02-0085-03