单壁碳纳米管修饰玻碳电极测定核黄素含量

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(咸阳师范学院 化学与化工学院 , 陕西 咸阳 712000)

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单壁碳纳米管修饰玻碳电极测定核黄素含量

周琴,尚永辉*,毛茹,商娟,杨会议,冯克逸

(咸阳师范学院 化学与化工学院 , 陕西 咸阳 712000)

应用循环伏安法研究了核黄素在单壁碳纳米管修饰玻碳电极上的电化学行为，实验发现核黄素在pH值为3.2的磷酸氢二钠—柠檬酸底液中产生良好的循环伏安曲线，氧化峰、还原峰峰电位分别为-0.106 3、-0.276 2 V，核黄素在修饰电极上的峰电流明显高于玻碳裸电极，建立了测定核黄素的电化学新方法，方法应用与维生素片中核黄素测定，样品回收率在96%～104.8%, 结果令人满意。

单壁碳纳米管 ； 玻碳电极 ； 核黄素

核黄素又称维生素B2，是人体内的13种维生素之一，微溶于水，易溶于氢氧化钠，能够在强酸溶液中稳定地存在，是动植物中黄素酶辅基的主要组成部分，核黄素参与机体复杂的生物氧化过程和食物的吸收以及利用，同时还参与身体内部的能量的转化过程，与细胞的生长代谢，与机体内铁的吸收储存和动员有关，它是黄素根据异咯嗪环上N(10)位置上所连集团的不同，是核黄素的主要组成部分[1-4]。它还具有抗氧化性，因此它在人体中具有非常重要生理作用。缺乏核黄素也会使人体出现不适，人体的新陈代谢将会变慢，细胞生长将会受到阻碍，甚至使得视网膜脱落。核黄素还可以预防炎症并对相应的病变有着较好的抑制作用，随着对核黄素深入地研究，除这些典型的核黄素缺乏病外，更多的研究表明像癌症、高血压等都与核黄素的缺乏有着密切的关系[5]。此外，核黄素可作为辅助药材，对进一步研究药物作用的机理有着重要的意义，所以说核黄素的研究在医学上也占据着重要的地位，它的发展也将决定着它的前景。目前测定核黄素的常见方法有：荧光光谱法、电化学检测法、化学发光法、高效液相色谱法等[6-10]。

本研究在考察核黄素在单壁碳纳米管修饰玻碳电极上的电化学行为基础上探索核黄素测定的电化学新方法。

1 实验部分

1.1药品试剂与仪器设备

1.00×10-3mol/L核黄素溶液的配制：准确称取0.018 8 g的样品于25 mL小烧杯中，取5 .00 mL 0.20 mol/L氢氧化钠溶液，加入5.00 mL冰醋酸溶解完全，定量转移至50 mL容量瓶中，用二次蒸馏水定容至刻度线，摇匀，保存备用。

CH2250电子天平﹙北京赛多利斯仪器系统有限公司﹚、CHI660C型电化学工作站﹙上海辰华仪器公司﹚、三电极构成的电极系统：工作电极是碳纳米管修饰玻碳电极；参比电极是饱和甘汞电极；辅助电极是铂丝电极、KQ5200DE数控超声波清洗震荡器﹙昆山市超声仪器有限公司﹚

1.2实验方法

1.2.1单壁碳纳米管修饰玻碳电极的制备

准确称取一定量的单壁碳纳米管粉末，加入9 mL的混合酸(硫酸∶硝酸=3∶1)将超声清洗器温度调至21 ℃，超声震荡12 h，取出后降温至室温，缓慢滴加6 mol/L盐酸，在滴加过程中一定要缓慢进行(浓盐酸具有挥发性，碳具有吸附性温度过高会使碳吸附出来导致实验失败)继续超声震荡6 h，将所得溶液离心分离，将所得的沉淀用二次蒸馏水洗至中性，烘干备用。在烘箱中烘干，温度保持40 ℃左右，取烘干单壁碳纳米管粉末5 mg超声分散于DMF中，使其分散成为均一的黑色备用液，接着将打磨后的玻碳裸电极在蒸馏水中超声清洗15 min，取单壁碳纳备用液滴加10 μL在玻碳电极上，烘干备用。

1.2.2测定方法

分别移取一定量的核黄素标准溶液于25 mL比色管中，依次加入pH值为3.2的磷酸氢二钠—柠檬酸缓冲溶液3.00 mL，用蒸馏水定容至10 mL刻线，摇匀，然后转移适量上述溶液于10 mL电解池中，以三电极系统在CHI660C电化学工作站上记录循环伏安曲线和差分脉冲曲线。

2 结果与讨论

2.1核黄素在玻碳电极上电化学行为

按照试验方法测定核黄素储备液分别在玻碳裸电极，单壁碳纳米管修饰玻碳电极上的循环伏安曲线，如图1所示。

1.1.0 mol/L核黄素在单壁碳纳米管修饰玻碳电极 2.1.00×10-4 mol/L抗坏血酸在玻碳裸电极 3.1.00×10-4 mol/L在单壁碳纳米管修饰玻碳电极

由图1可知，核黄素在玻碳裸电极以及单壁碳纳米管修饰玻碳电极上都能产生明显的电化学信号，在-0.041 0 V和-0.295 9 V分别产生明显的氧化还原分电流，且氧化峰、还原峰电流均随核黄素浓度增加而增大。在碳纳米管修饰的玻碳电极上电化学信号更明显，其中氧化峰电流信号是裸电极上的5.6倍，表明单壁碳纳米管修饰玻碳电极有更好的电催化作用。

2.2最佳实验条件探索

2.2.1pH值的影响

实验考察了不同pH值的磷酸氢二钠—柠檬酸缓冲底液对核黄素在玻碳电极上电化学行为的影响，结果如图2所示。

图2 pH值对氧化峰电流测定的影响[c(核黄素)= 1.00×10-4 mol/L]

由如图2可知，随着pH值增加，氧化峰逐渐减小，结合峰形，本实验选择pH值为3.2进行实验。

2.2.2底液的影响

实验进一步选择pH值为3.2的伯瑞坦—罗宾森(Britton-Robinson)缓冲简称B-R，磷酸氢二钠—柠檬酸缓冲溶液、柠檬酸—柠檬酸钠、邻苯二甲酸氢钾—盐酸、醋酸—醋酸钠等5种缓冲底液对核黄素在单壁碳纳米管修饰玻碳电极上电化学行为的影响，结果发现在pH值为3.2的磷酸氢二钠—柠檬酸缓冲溶液中循环伏安图谱中峰电流最明显，且峰形最好。因此选用pH值为3.2的磷酸氢二钠—柠檬酸缓冲溶液作为底液。

2.3扫描速率对电化学行为的影响

取1.00 mL核黄素溶液3.00 mL，pH值为3.2磷酸氢二钠—柠檬酸缓冲溶液于比色管中，定容到10 mL摇匀。在最佳电位下，改变扫描速率，测定循环伏安图谱，如图3所示。1～10扫描速率依次为：0.05、0.1、......、0.45、0.5 V/s。

图3 不同扫描速率循环伏安图[c(核黄素)= 1.00×10-4 mol/L]

试验在最佳pH值最佳底液的条件下，改变扫描速率，测定循环伏安曲线，由图3可知，随着扫描速率不断增大，氧化峰电流、还原峰电流在不断增加，表明在电极上药品有吸附性。

由图3可知，随扫描速率增大，峰电流线性增大以氧化电流对扫描速率作图，如图3内嵌图所示，直线方程为：I(μA)= -354v-7.42(r=0.991 0)。表明核黄素在电极上具有吸附性。

2.4线性关系

在最佳实验条件下测定不同浓度的差分脉冲曲线，分别记录峰电流值绘制核黄素的标准曲线，发现随着核黄素浓度增加，氧化峰电流、还原峰电流均线性增加越明显，其中氧化峰电流对浓度的标准曲线方程-I(μA) = 19.447c(核黄素)(10-4mol/L)+7.2222(R=0.997 1)；还原峰电流对浓度的标准曲线I(μA)=14.113c(核黄素)(10-4mol/L)+10.92(R=0.994 7)，线性范围均为1.00×10-6mol/L～1.00×10-4mol/L，检出限均为0.4×10-6mol/L。

3 样品测定

取5片维生素B2(国药准字H61020615，西安德天药业股份有限公司，标示量5 mg/片)，准确称量，研磨成粉状，正确称量1片的质量于50 mL小烧杯中，取5.00 mL浓度为0.20 mol/L氢氧化钠溶液，加入5.00 mL冰醋酸溶解完全，定量转移至100 mL容量瓶中，用二次蒸馏水定容至刻线，摇匀，保存备用用水溶解。取0.5 mL样品溶液按照试验方法测定循环伏安曲线，记录氧化峰电流值，带入标准曲线方程计算样品浓度为1.32×10-4mol/L折合成质量浓度为为4.84 mg/片。采用标准加入法测定回收率值，见表1所示。

表1 回收率结果

4 结论

通过考察核黄素在单壁碳纳米管修饰玻碳电极上的电化学行为基础上，建立了测定样品中核黄素的电化学新方法。实验发现，核黄素在单壁碳纳米管修饰玻碳电极上的电化学信号明显优于玻碳裸电极；进一步研究发现在pH值为3.2的磷酸氢二钠—柠檬酸底液中核黄素在单壁碳纳米管修饰玻碳电极上的氧化峰、还原峰电流均随核黄素浓度呈线性变化，线性范围均为1.00×10-6～1.00×10-4mol/L，检出限为0.4×10-6mol/L，方法应用于测定维生素B2片中的核黄素含量，样品回收率96%～104.8%, 结果令人满意。

[1] 尚永辉,李 华,孙家娟,等.核黄素与牛血清白蛋白相互作用的荧光光谱研究[J].分析科学学报,2010,26(1):67-70.

[2] 陈玉花,姜文博,王俊峰,等.小议 B 族维生素的命名及其性状特征[J].黑龙江科学,2017,8(4):42-44.

[3] 彭花萍,余美玲,刘 馨,等.金纳米粒子/聚多巴胺/碳纳米管修饰玻碳电极对核黄素的检测[J].电化学,2016,22(1):43-48.

[4] 吴子健,陶 琳.核黄素结合蛋白的性质及其功能[J].食品研究与开发,2010,31(11):224-227.

[5] 童朝阳,徐琪寿.核黄素的药理作用及应用前景[J].军事医学科院院刊,2003,27(3):223-226.

[6] 梁金虎,唐 英,张 进,等.维生素B2片中核黄素含量的快速测定[J].光谱实验室,2012,29(2):1370-1374.

[7] 申丽华,吴 波,于春侠,等.基于纳米TiO2的化学发光法检测核黄素[J].分析测试学报,2013,32(2):228-232.

[8] 尚永辉,刘又嘉,杨春宁.铅笔芯电极作为工作电极—导数伏安法测定核黄素[J].理化检验(化学分册),2014,50(12):1499-1502.

[9] 吴秀英,赵子龙,吴耀辉.ED光诱导化学发光法检测饮料中的核黄素[J].中国无机分析化学,2013,3(3):70-73.

[10] 黎 超,虞成华,印 杰,等.高效液相色谱法测定鸡精中核黄素[J].中国食品添加剂,2013(3):225-228.

O657.15

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1003-3467(2017)11-0041-03

2017-08-21

国家自然科学基金项目(21475113)；陕西省科技计划项目(2012JQ2013)；咸阳师范学院青蓝人才资助(XSYQL201507)；2016年陕西大学生创新创业训练计划项目(2435)；陕西省电分析化学重点实验室开放基金项目(201502)

周 琴(1995-)，女，在读本科，从事化学分析研究；联系人：尚永辉(1978-)，男，博士，副教授，从事环境分析研究工作，电话：15619562855。