基于碘離子增強過氧化物酶樣活性的銅離子檢測

黃少白　姜翠鳳　張聰　楊孟達

【摘 要】銅離子具有過氧化物酶樣活性，我們發現，碘離子能增強這種活性。基于此，利用TMB-H2O2 體系，采用紫外分光光度法，實現了銅離子的靈敏檢測。該方法操作簡便，速度快，有望應用于環境中銅離子的現場檢測。

【關鍵詞】銅離子；檢測；過氧化物酶樣活性；碘離子

中圖分類號： O657.3 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）02-0004-002

【Abstract】Copper ions have peroxidase activity， and we have found that iodide can enhance this activity. Based on this， using TMB-H2O2 system， ultraviolet spectrophotometry is adopted to realize the sensitive detection of copper ions. The method is easy to operate and fast， and it is expected to be applied to the field detection of copper ions in the environment.

【Key words】Copper ion；Detection；Peroxidase activity；Iodine ion

0 前言

作為生命體中一種必需的微量元素，銅離子對心臟、大腦抗癌以及造血具有重要作用，在生命活動中扮演著非常重要的角色。1然而，過量的銅離子卻會給健康帶來危害，比如，會引起腎病、缺血性心臟病，貧血等疾病，而且還會增加內臟負擔，帶來嚴重的健康問題。2-3因此，銅離子的檢測對于環境、食品安全以及人類健康都具有重要意義。本文基于碘離子能夠增強銅離子過氧化物酶樣活性的原理，構建了一種檢測銅離子的簡單方法。

1 實驗

1.1 溶液的制備

用CuSO4和去離子水配制不同濃度的銅離子溶液，用KI和去離子水配制不同濃度的碘離子溶液。

1.2 過氧化物酶樣活性的表征

過氧化物酶樣活性的表征采用TMB-H2O2顯色體系進行。TMB（3，3'，5，5'-四甲基聯苯胺）是一種顯色底物，在雙氧水存在的情況下，具有過氧化物酶樣活性的物質能使其由無色變成藍色，在652nm處出現特征吸收峰。實驗中，取不同濃度的硫酸銅溶液，然后加入KI溶液與之反應5min，隨后加入TMB和雙氧水，3min后，進行紫外可見光譜分析。UV-Visible 紫外可見吸收光譜由Shimadzu公司UV-2600紫外可見分光光譜儀測得。

1.3 檢測實驗

先配制不同濃度的硫酸銅溶液，然后加入KI溶液與之反應，反應5 min后，加入TMB溶液和雙氧水，繼續充分反應3 min， 進行紫外可見光譜分析。

2 結果與討論

2.1 驗證KI能增強Cu2+ 的活性

將 KI， CuSO4， CuSO4+ KI分別與TMB溶液和雙氧水體系反應，然后進行紫外可見光譜分析，結果發現（圖1），KI加入后，能使Cu2+-TMB-H2O2體系顏色變得更深，同時，652nm處的吸收峰強度也顯著增高。這些結果表明，碘離子能夠增強Cu2+的活性。圖1b表明，Cl-和Br-對銅離子的過氧化物酶樣活性也具有增強作用，但增強效果不如I-。因此，我們選擇碘離子來進行下面的實驗。

2.2 銅離子的檢測

基于碘離子能夠增強銅離子的過氧化物酶樣活性，更少的銅離子即可以使TMB-H2O2體系顯色，因此，我們設計了檢測銅離子的傳感器。將不同濃度的銅離子與碘離子混合反應后，加入TMB-H2O2，對其進行紫外可見吸收光譜分析，結果如圖2a所示，隨著銅離子濃度的增加，在652nm處的吸收逐漸增強，直到13.6μM，之后，吸收值隨銅離子濃度的增高而降低。另外，實驗中我們發現，更高濃度的銅離子（>20.3μM）加入后，溶液中會出現黑色沉淀。圖2b是在波長為652 nm時，吸收值vs濃度的折線圖。可見，隨著銅離子濃度的增加，吸收值逐漸增加。當濃度達到13.6μM時，吸收值最高，之后，隨著銅離子濃度的增加，吸收值逐漸降低。在0-1.7μM濃度范圍內，銅離子的濃度與其吸收值成良好的線性關系，線性回歸方程為y=-0.003+0.032x（R2=0.974），檢測限為0.1μM（S/N=3）。

2.3 選擇性實驗

通過以上實驗，證明KI，TMB，雙氧水體系用于檢測銅離子這一方案可行。但是，不能排除其他和銅離子相似的金屬離子的干擾，所以我們進行了選擇性實驗。我們選擇了Na+，K+，Ca2+，Hg2+，Al3+，Fe3+等常見金屬離子，對所設計的傳感體系進行測試，結果如圖3所示，從圖中可以看出，加入銅離子的吸收峰是最高的。其它金屬離子雖相較于空白有所增高，但其增高倍數遠小于銅離子的增高倍數。說明KI，TMB，雙氧水體系可以用于銅離子檢測，不會被其他金屬離子干擾。

圖3 不同濃度其他金屬離子的紫外光譜（左）

和吸收值對不同金屬離子的柱狀圖（右）

3 結論

碘離子能夠增強銅離子的過氧化物酶樣活性，基于此，設計了檢測銅離子的檢測體系。檢測限為0.1μM。其它金屬離子不會干擾銅離子的檢測。該種檢測方法速度快，操作方便，可應用范圍廣泛。

【參考文獻】

[1]李敏，孔慧芳，郭志慧.基于銅離子與DNA相互作用的銅離子檢測[J].高等學校化學學報，2016，37（7）：1269-1275.

[2]羅宗乾，張艮，劉芳玲，王榮.含氮碳量子點的電化學制備及其在銅離子檢測中的應用[J].化學傳感器，2014，30（1）：30-36.

[3]張浩琪，梁國熙，吳向陽，潘宏程.熒光金納米團簇的制備及其在銅離子檢測中的應用[J].分析科學學報，2012，28（5）： 608-612.