木犀草素在钯-石墨烯复合材料修饰电极上的电化学测定

温校勇，牛学良，陈晓琴，张伟丽，李小宝*，韩 林，张义亮，马冬雪，孙 伟

（1.热带药用植物化学教育部重点实验室，海南师范大学 化学与化工学院，海南 海口 571158；2.齐鲁医药学院 药学院，山东 淄博 255213）

木犀草素在钯-石墨烯复合材料修饰电极上的电化学测定

温校勇1，牛学良1，陈晓琴1，张伟丽2，李小宝1*，韩 林1，张义亮1，马冬雪1，孙 伟1

（1.热带药用植物化学教育部重点实验室，海南师范大学 化学与化工学院，海南 海口 571158；2.齐鲁医药学院 药学院，山东 淄博 255213）

用正己基吡啶六氟磷酸盐作为粘合剂制备了离子液体修饰碳糊电极（CILE），将钯-石墨烯（Pd-GR）复合材料修饰于CILE表面制得修饰电极（Pd-GR/CILE），并利用循环伏安法和示差脉冲伏安法（DPV）对木犀草素在该修饰电极上的电化学行为进行研究.结果表明在pH 1.5的磷酸盐缓冲溶液中木犀草素在该电极上循环伏安扫描得一对峰形良好的氧化还原峰，说明木犀草素的电化学反应得以实现.在优化条件下木犀草素的氧化峰电流与其浓度在1.0×10-9～1.0×10-6mol/L内存在线性关系，检测限为3.3×10-10mol/L（3σ）.利用本方法测定独一味胶囊中木犀草素的含量，回收率在95.6%～104.8%范围内，相对标准偏差（RSD）低于3.43%.

钯-石墨烯复合材料；离子液体修饰碳糊电极；木犀草素；循环伏安法

木犀草素（3，4，5，7-四羟基黄酮）是一种具有代表性的黄酮类化合物，具有杀菌、消炎、抗氧化和抗病毒等药理作用[1]，在青椒，芹菜，紫苏叶等多种植物中的含量较高[2].据报道木犀草素对肿瘤细胞的增殖

具有良好抑制作用，还可以减缓DNA脂质，蛋白质及碳水化合物的氧化速度等[3-4].因此有必要建立一种灵敏快速准确的检测木犀草素含量的方法.目前对木犀草素含量检测的方法主要有毛细管电泳法[5]、分光光度法[6]、高效液相色谱法[7]和电化学方法[8]等.在木犀草素的结构中含有电化学活性的酚羟基结构，赖文婷等制作了电沉积石墨烯修饰电极对木犀草素含量进行测定[9]，Zeng等利用多孔碳修饰电极测定了木犀草素[10]，Pang等利用石墨烯和羟基磷灰石复合材料修饰玻碳电极对木犀草素进行了电化学测定[11].石墨烯复合材料具有比表面积大、优良的吸附性能、电子迁移率高等优点，已被广泛应用于电化学传感器的应用[12].纳米钯具有加快电子转移，易形成良好的电化学界面等优点，已被用于制备修饰电极[13].以石墨烯为载体负载纳米钯得到的钯-石墨烯（Pd-GR）复合材料，具有石墨烯和纳米钯优良性质的同时具有较好的协同作用.

本文以Pd-GR复合材料修饰电极为工作电极，对木犀草素的电化学行为进行研究.在最佳实验条件下木犀草素的氧化峰电流与浓度在1.0×10-9mol/ L到1.0×10-6mol/L范围内具有线性关系，由此建立了一种新的电化学检测方法，并进一步应用于独一味胶囊中木犀草素含量的测定.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

CHI 660D型电化学工作站（上海辰华仪器有限公司），采用以Pd-GR/CILE为工作电极，饱和甘汞电极（SCE）为参比电极，铂丝电极为辅助电极的三电极系统进行电化学分析.

木犀草素（西安玉泉生物科技有限公司）；石墨粉(上海华谊集团华原化工有限公司)；正己基吡啶六氟磷酸盐（HPPF6，兰州雨陆精细化工有限公司）；Pd-GR纳米复合材料（南京先丰纳米材料有限公司）；0.1 mol/L不同pH的磷酸盐缓冲溶液.所用其它试剂为分析纯；实验用水为二次蒸馏水.

1.2 电极制备方法

离子液体修饰碳糊电极（CILE）按照文献方法制备[14]，准确称取0.8g HPPF6和1.6g石墨粉，置于玛瑙研钵中研磨使其混合均匀，将混合物填充至电极管中并压实，同时插入铜丝作为电极导线即可得到CILE，实验使用前将电极表面在称量纸上打磨成镜面.移取8μL浓度为1.5 mg/mL的Pd-GR混合液均匀滴涂到CILE表面，自然晾干后即得到Pd-GR/ CILE.

1.3 实验方法

在电位窗口0.0 V～1.0 V之间对木犀草素溶液进行循环伏安（CV）扫描来研究木犀草素的电化学行为；考察缓冲液pH以及扫描速度对木犀草素电化学行为的影响，计算相关的电化学参数，利用示差脉冲伏安法（DPV）测定不同浓度的木犀草素溶液，绘制出木犀草素的工作曲线.

图1 在pH 1.5的PBS缓冲液中1.0μmol/L木犀草素在Pd-GR/CILE（a）和CILE（b）上的循环伏安图，扫速100 mV/sFig.1 Cyclic voltammetric curves of 1.0μmol/L luteolin on Pd-GR/CILE(a)and CILE(b)in pH 1.5 PBS at the scan rate of 100 mV/s

2 实验结果与讨论

2.1 木犀草素的电化学行为研究

3)基于人工智能、车联网等技术的应用普及，通过人脸识别、语音识别等技术，未来出行者方式更加多样，交通管理者执法方式也多样化，进而全方位地提高交通管理的效率.

在pH为1.5的PBS溶液中研究了1.0μmol/L木犀草素在不同工作电极上的电化学行为，循环伏安曲线如图1所示.从图中可以看出在两种电极上均出现了一对氧化还原峰，为木犀草素的典型电化学行为.木犀草素在CILE上的氧化峰电位（Epa）为0.61 V，还原峰电位（Epc）为0.55 V，氧化峰电流值（Ipa）为6.18μA，还原峰电流值（Ipc）为4.93μA.在Pd-GR/CILE上木犀草素的氧化峰电流明显增大，Ipa为11.77μA，Ipc为9.64μA，这是由于Pd-GR复合材料的存在增大了电极的比表面积，同时也提高了界面的导电性，在木犀草素的电极反应中可以作为有效的催化剂.因此Pd-GR复合材料修饰电极表现了良好的电化学性能，并且可以用于木犀草素的灵敏检测.

2.2 电极修饰过程中石墨烯复合材料量的优化

通过对比木犀草素的电化学信号来优化电极表

面修饰的Pd-GR复合材料的用量.当Pd-GR复合材料的浓度从0.5 mg/mL升高到1.5 mg/mL时，木犀草素在电极上氧化还原峰电流随之增大，当Pd-GR复合材料浓度大于1.5 mg/mL之后，木犀草素的氧化还原峰电流开始降低.其原因在于当Pd-GR复合材料用量过少时，不能够吸附足够的木犀草素到电极表面参与反应，而Pd-GR复合材料用量过大会在电极表面团聚，使电极表面的修饰层太厚而导致电子传递的路径变长，使反应减缓.因此本实验选择Pd-GR复合材料的浓度为1.5 mg/mL.

图2 （A）1.0μmol/L的木犀草素在Pd-GR/CILE上不同pH PBS中的循环伏安曲线(从a到h：1.0，1.5，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，7.0)，扫速：100 mV/s；（B）氧化还原峰电流随缓冲溶液pH的变化曲线；（C）式电位随缓冲溶液pH的变化曲线Fig.2 (A)Cyclic voltammetric curves of 1.0μmol/L luteolin on Pd-GR/GILE in different pH PBS with the scan rate of 100 mV/s(from a to h:1.0，1.5，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，7.0);(B)the relationship of redox peak current against pH;(C)the relationship of E0′against pH

2.3 缓冲溶液酸度的影响

不同pH的PBS缓冲溶液对木犀草素电化学行为的影响如图2A所示，在pH 1.0到7.0的范围内木犀草素的循环伏安曲线都出现一对明显的氧化还原峰，且峰电流和峰电位随着pH的改变而变化.图2B和2C中分别给出了氧化还原峰电流值与pH的关系和式电位与pH之间的关系.从图2中可以看出，当pH为1.5时，氧化还原峰电流达到最大值，因此选择pH 1.5为测定酸度.式电位随着pH的增大而减小，这说明有质子参与了电极反应，两者之间呈现良好的线性关系，线性回归方程为E0′() V=0.672-0.0555 pH（γ=0.999），方程的斜率为-55.5 mV/pH，接近于理论值-59.0 mV/pH，表明为等电子等质子反应.

图3 （A）不同扫速下1.0μmol/L木犀草素在Pd-GR/CILE上的循环伏安曲线（从a到i：20，50，100，150，200，250，300，400，500 mV/s）；（B）氧化还原峰电流随扫速的变化关系；（C）氧化还原峰电位与扫速的关系Fig.3 (A)Cyclic voltammetric curves of 1.0μmol/L luteolin on Pd-GR/CILE at various scan rates(a-i:20,50,100,150, 200,250,300,400,500 mV/s,respectively);(B)the relationship of Ip against scan rate;(C)the relationship of redox potential against scan rate

2.4 扫描速率的影响

在pH 1.5PBS中1.0μmol/L的木犀草素溶液在不同扫速下的循环伏安曲线如图3A所示.木犀草素

的氧化还原峰电流与扫速在20～500 mV/s范围内呈现良好的线性关系（见图3B），线性回归方程为Ipa（μA）=-1.770-111.50 υ（V/s）（γ=0.998）和Ipc（μA）=0.820+95.70 υ（V/s）（γ=0.999），由此表明木犀草素在Pd-GR/CILE上是吸附控制的电极反应.

从图3A中可以看出，增大扫速会导致氧化还原峰分别向正电位和负电位方向移动，峰电位差变大，说明木犀草素在Pd-GR/CILE上的反应为一个准可逆过程.氧化还原峰电位和扫速的对数之间呈现良好的线性关系，线性回归方程分别为Epa（V）= 0.650+0.0135 lnυ（γ=0.997）和Epc=0.496-0.0236 lnυ（γ=0.998）.

2.5 工作曲线

在选定的实验条件下用示差脉冲伏安法对不同浓度木犀草素溶液进行了测定.在浓度范围1.0～10.0 nmol/L和0.01～1.0μmol/L内，氧化峰电流随着木犀草素的浓度增大而线性增加，线性回归方程分别为Ipa（μA）=-0.623-2.195C（μmol/L）（γ= 0.999）和Ipa（μA）=-0.238-37.40 C（μmol/L）（γ= 0.999），检测限为3.3×10-10mol/L，这比赖文婷等[9]采用石墨烯修饰电极检测木犀草素的检测限（1.0×10-8mol/L）低两个数量级，说明Pd-GR复合材料比GR具有更好的导电性，其修饰电极具有更好的电化学性能.

2.6 重现性、稳定性和干扰离子的影响

在pH 1.5的PBS缓冲液中利用Pd-GR/CILE对1.0μmol/L的木犀草素循环伏安扫描400圈后，峰电流能够保持原来的94.6%，说明该修饰电极具有较好的稳定性.对1.0μmol/L的木犀草素溶液平行测定5次的相对标准偏差（RSD）为4.4%，说明电化学测定具有较好的重现性.向1.0μmol/L木犀草素溶液加入100.0μmol/L的常见共存物质组成混合溶液，考察了新建方法的抗干扰能力，结果表明Ba2+、Cd2+、Co2+、K+、Mn2+、Na+、赖氨酸、丙氨酸、苏氨酸、胱氨酸等物质的存在对木犀草素分析测定的相对偏差均小于4.9%，说明本方法的选择性较好.

2.7 样品测定

将Pd-GR/CILE用于测定独一味胶囊中木犀草素的含量.取6粒独一味胶囊（甘肃独一味生物制药股份有限公司）去除胶囊外壳，将胶囊内的药粉用无水乙醇浸泡一段时间，超声处理30 min后再对其进行提取，将透明的上清液用pH 1.5的PBS溶液进行稀释制得样品溶液.按照上述实验步骤进行样品测定，结果如表1所示.利用标准加入法进行回收率实验，结果表明回收率在95.6%～104.8%范围内，因此Pd-GR/CILE可以应用于独一味胶囊中木犀草素含量的测定.

表1 独一味胶囊中木犀草素含量的测定Tab.1 Determination of luteolin concentration in Duyiwei capsules（n=3）

3 结论

通过滴涂法制备了Pd-GR/CILE，采用循环伏安法和示差脉冲伏安法研究了木犀草素在该电极上的电化学行为.结果表明Pd-GR复合材料能够有效地提高电极界面的导电性，改善电极的性能，并由此建立了一种高灵敏度检测木犀草素的电化学方法.在所选实验条件下木犀草素的氧化峰电流与其浓度在1.0×10-9mol/L～1.0×10-6mol/L范围内有着良好的线性关系，检测限为3.3×10-10mol/L（3σ）.

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责任编辑：刘 红

Electrochemical Detection of Luteolin on Padallinm-graphene Composite Modified Electrode

WEN Xiaoyong1，NIU Xueliang1，CHEN Xiaoqin1，ZHANG Weili2，LI Xiaobao1*，HAN Lin1，ZHANG Yiliang1，MA Dongxue1，SUN Wei1
（1.Key Laboratory of Tropical Medicinal Plant Chemistry of Ministry of Education，School of Chemistry and Chemical Engineering，Hainan Normal University，Haikou 571158，China；2.School of Pharmacy，Qilu Medical University，Zibo 255213，China）

By using N-hexylpyridinium hexafluorophosphate as the binder,a carbon ionic liquid electrode（CILE）was fabricated and modified by palladium graphene（Pd-GR）nanocomposite.Electrochemical behaviors of luteolin on Pd-GR/ CILE were investigated by cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry.The results indicated that a pair of well-defined redox peaks appeared in pH 1.5 PBS on Pd-GR/CILE,which was ascribed to the realization of electron transfer of luteolin.Under the optimal conditions the oxidation peak of luteolin was in good linear relationship with the concentration in the range 1.0×10-9～1.0×10-6mol/L with the detection limit of 3.3×10-10mol/L（3σ）.This approach was successfully used to detect the luteolin amount in Duyiwei Capsule samples with the recovery of 95.6%～104.8%and the relative standard deviation（RSD）less than 3.43%.

palladium-graphene composite；carbon ionic liquid electrode；luteolin；cyclic voltammetry

O 657.1

A

1674-4942（2016）03-0286-04

2016-04-27

海南省自然科学基金（20162031）；山东省高校科研发展计划项目（J14LC59）；海南师范大学校级大学生创新创业训练计划项目（cxcyxj2015008）

*通讯作者