染料木素在碳糊电极上的电化学行为及其测定

白　敏

(西安石油大学化学化工学院，陕西　西安　710065)



染料木素在碳糊电极上的电化学行为及其测定

白敏

(西安石油大学化学化工学院，陕西西安710065)

在pH=3.0的磷酸盐缓冲液中，通过循环伏安法研究了染料木素在碳糊电极(CPE)上的电化学行为，并探讨了其电化学反应机理。结果表明：染料木素在+1.14 V和+0.746 V处出现了两个氧化峰。氧化峰电流(Ip1)在浓度范围为4.0×10-9～2.0×10-6mol/L内呈线性关系，检出限为6.5×10-9mol/L。对8.0×10-7mol/L的染料木素平行测定6次的相对标准偏差为2.8%。该方法可用于对人体内服用过染料木素后的药物代谢含量进行测定，回收率在97%～102%之间。

染料木素；伏安性质；电化学

染料木素(Genistein 4’,5,7-三羟基异黄酮)又名染料木黄酮，金丝异黄酮，具有黄酮醇结构，存在于豆科植物金雀花与广豆根部。具有抗肿瘤、治疗骨质疏松等多种生理活性，是一种很有潜力的癌症化学预防剂，其抗癌作用及机制具有广泛的应用前景[1-2]。目前测定染料木素的方法主要有高效液相色谱法[3-4]、紫外可见分光光度法(UV)[5-6]、流动注射化学发光法[7]、高效毛细管电泳法[8]、薄层扫描法[9]、液质-联用法(LC-MS)[10]等。上述方法虽然各有所长但由于其仪器及测定条件等要求特殊使得其应用范围受到了限制。碳糊电极具有简单易得、电位窗口宽、重现性好等特点，应用较广。张宏芳[11]通过循环伏安法对染料木素的电化学性质及其氧化还原机理进行了大致的谈论。而本文将通过三电极系统采用伏安法对染料木素的伏安行为进行分析，考察了染料木素在碳糊电极上伏安行为并探讨了反应机理。

1　实验部分

1.1仪器与试剂

CHI660电化学工作站(上海辰华)；三电极体系：碳糊电极(自制)工作电极，饱和甘汞电极参比电极，铂丝辅助电极；超声波清洗仪(SK3300)；pH酸度计(PB10)。

石墨粉(光谱纯),国药集团化学试剂有限公司；液体石蜡(化学纯),天津化学试剂有限公司； 1×10-2mol/L染料木素标准溶液：准确称取染料木素对照品0.135 g，用5 mL的NaOH溶解，高纯水定容到50 mL；其余试剂均为分析纯，水为高纯水。

1.2电极的制备

碳糊电极制备： m(石墨粉):m(液体石蜡)=5:1，混合调成糊状，填入内径3 mm的PVC管压紧，一端插入铜丝作为导线，另一端在抛光纸上抛光备用。

1.3实验方法

把10 mL含有染料木素标准液的pH=3.0的PBS缓冲溶液加入电解池，插入三电极，开路搅拌90 s，在-0.4～1.5 V电位范围内进行扫描，记录伏安图。每次扫描测定后，工作电极都需用二次蒸馏水冲洗，并更新抛光备用。测定前需将电极插入空白底液中在-0.4～1.5 V连续扫描至基线稳定。

2　结果与讨论

2.1染料木素在碳糊电极上的伏安行为及其氧化还原机理

染料木素在碳糊电极上的循环伏安图，如图1所示。在pH=3.0的PBS缓冲液，于电位范围为-0.4～1.5 V循环扫描，在空白底液中扫描时并未出现氧化还原峰，当加入一定量的染料木素后，分别在电位+1.14 V(IP1)和+0.746 V(IP2)左右出了两个氧化峰，并未出现对应的还原峰，而在低电位+0.189 V(IP3)出现一还原峰，进行多次循环伏安扫描，扫描第一圈是染料木素的氧化还原峰电流最大，随着扫描次数的增加，峰电流不断减小，最后达到稳定。

图1　染料木素的循环伏安图

2.2pH值对染料木素测定的影响

将染料木素在pH值从1.0～10.0的PBS缓冲液中从-0.4～1.5 V之间进行伏安扫描，比较不同pH值下峰电流的大小，实验结果表明：当pH=6.0时峰电流值达到最大。同时随着pH的增大，峰电位不断负移，所得线性方程EP1(V)=1.30-0.048pH(R=0.993)，直线的斜率为0.048 V/pH，由此可以得出该过程为等电子等质子参加的反应过程。根据能斯特方程的斜率可计算得出反应的质子数[12]为2。故将pH=3.0的PBS缓冲液定为测定的最佳pH缓冲液，结果如图2所示。

图2　不同pH值下峰电流的变化

2.3扫速对其影响

图3　不同扫速下染料木素的循环伏安图

2.4富集时间、富集电位的影响

考察了富集时间对峰电流的影响，如图4所示，随着富集时间的增加，峰电流不断增大，当富集时间超过到90s后，峰电流值基本趋于稳定，故选择90s为最佳富集时间。在最佳富集时间下，选择富集电位在-0.5～+0.5V范围内变化，随着峰电位的变化，峰电流变化值很小，故选择富集电位在0V处进行富集。

图4　峰电流IP1随富集时间(t)的变化

2.5方波仪器参数的选择

由于方波伏安法具有比循环伏安法更高灵敏度且响应快，因此考查了方波伏安法下染料木素的电化学行为，而脉冲增量、振幅、频率等仪器参数均对氧化还原峰电流的测定有影响。实验得出振幅0.06V，频率40Hz，脉冲增量0.006V时，染料木素电流值达到最大。

2.6线性范围、检出限和精密度

测得染料木素浓度与其方波伏安峰电流Ip1在浓度4.0×10-9～2.0×10-6mol/L范围内呈线性关系，线性相关系数为0.999，线性方程为IP1(μA)=-0.0554+22.9c(mol/L)，检出限为6.5×10-9mol/L。对8.0×10-7mol/L的染料木素平行测定6次的相对标准偏差为2.8%，说明方法精密度较好。

2.7干扰实验

2.8样品分析

取志愿者空白新鲜尿样用pH=3的PBS缓冲液稀释数倍，取稀释后的尿样3 mL，加入一定量的染料木素标准液进行加标回收试验，结果如表1所示。

表1　尿样回收试验(n=4)

3　结　论

伏安分析法可灵敏的实现对痕量物质的分析检测，而染料木素胶囊作为一种还未市售，但已经由国家批准的一类新药，对骨质疏松的治疗将会非常有效，而本文通过对染料木素的伏安性质进行分析，可很好的实现对染料木素的定性定量检测，从而可为医学上药物的代谢提供有利依据。

[1]李华,余燕影,胡听,等.染料木素及其葡萄糖普与DNA相互作用的研究[J].光谱学与光谱分析,2008,28(8):1905-1909.

[2]Richard A Dixon,Daneel Ferreira. Phytochemistry,2002,60(3):205.

[3]李剑梅,桓明辉,王振丽,等. HLPC法检测黑豆乙醇提取物中活性成分的含量[J].食品研究与开发,2007,28(5):108-110.

[4]边清泉.槐角丸中两种有效成分含量的HPLC测定法[J].绵阳师范学院学报,2005,24(2):42-44.

[5]王剑波,顾宜,郭萍,等.紫外分光光度法测定染料木素胶囊含量及溶出度[J].药物分析杂志,2004,24(5):22-26.

[6]魏福华,张永忠,井乐刚,等.紫外分光光度法测定大豆中大豆异黄酮[J].理化检验化学分册,2006,42(6):461-463.

[7]尚芳红,黄玉明,李丽,等.流动注射化学发光法快速测定染料木素[J].西南师范大学学报(自然科学版),2007,32(2):52～55.

[8]吕元琦,华玉山,王月伶,等.环糊精修饰区带毛细管电泳法快速测定染料木苷,染料木素,山奈酚和芦丁[J].理化检验化学分册,2006,42(10):800-802.

[9]潘娓婕,张尊听,郑俊丽.薄层扫描法测定槐角及槐角丸中的染料木苷和总染料木素[J].分析试验室,2004,23(12):25-27.

[10]罗丽萍,高荫榆,洪雪娥,等.液质联用测定薯蔓中黄酮类化合物的构成[J]. 食品科学,2008,52(6):52-55.

[11]张宏芳.多酚和含氮有机化合物的电化学特性及其应用[D].西安:西北大学,2007.

[12]林洪,李明,李德良.利眠宁的二阶导数单扫描示波极谱测定及其电化学行为[J].理化检验化学分册,2007,43(7):585-587.

[13]李启隆. 电分析化学[M]. 北京：北京师范大学出版社,1997:240.

[14] Laviron E. Adsorptior, autoinhihitior and autocalys is in polamgraphy and in linear potential sweep voltarimetry[J]. Electroanal Chem,1974,52:355-393.

[15]龚兰新,魏翠梅,胡劲波,等.阿霉素在纳米钻修饰电极上的电化学行为及其应用[J].药学学报,2008,43(3):303-307.

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，硕士，从事电化学研究与学习。

O657.1

A

1001-9677(2016)02-0085-03