專利名稱：一種利用膨脹石墨糊電極測定莧菜紅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電化學(xué)分析測試方法，特別涉及一種電化學(xué)分析檢測莧菜紅的方法。
背景技術(shù)：
莧菜紅是一種人工合成的偶氮類色素，由于其色澤鮮艷，被廣泛添加到葡萄酒、糖果、糖漿等食品中。根據(jù)我國食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB 2760-1996)，莧菜紅的平均日攝入量(ADI)是介于Omg Kg—1和O. 5mg Kg—1之間。然而，過多食用會引起高的遺傳毒性、細(xì)胞
毒性等危害。
目前國內(nèi)外有關(guān)莧菜紅的檢驗檢測技術(shù)主要有高效液相色譜法，熒光法，分光光度法等。這些方法檢測精度雖高，但樣品前處理復(fù)雜，儀器昂貴，需要專業(yè)的操作人員，耗時長。電化學(xué)法以其高靈敏、易于小型化和低成本，成為莧菜紅現(xiàn)場檢測的極好方法。電化學(xué)法測定莧菜紅，電極材料是最關(guān)鍵的，選擇合適的電極材料，對于提高莧菜紅檢測的靈敏度、選擇性和穩(wěn)定性等主要性能，具有重要的現(xiàn)實意義和學(xué)術(shù)價值。疏松多孔結(jié)構(gòu)的膨脹石墨具有比表面積大，高電化學(xué)活性和低成本等特性，成為一種優(yōu)良的電極材料。目前還沒有利用膨脹石墨作為電極材料對莧菜紅進(jìn)行電化學(xué)檢測的相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有食品中莧菜紅的檢測方法大都需要大型的實驗儀器且實驗操作條件苛刻，樣品前處理復(fù)雜、成本高的缺點，提供一種簡單、快速、成本低、靈敏度高、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好的檢測莧菜紅的電化學(xué)方法。為解決這一問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是本發(fā)明提供了一種利用膨脹石墨糊電極測定莧菜紅的方法，其具體步驟為( I)膨脹石墨糊電極的制備通過化學(xué)氧化法制備膨脹石墨，然后稱取質(zhì)量比為99:1的膨脹石墨和固體石蠟于燒杯中，在電爐上加熱使石蠟全熔并攪拌使兩者混合均勻，冷卻至室溫后，將混合物填入玻璃管一端，然后插入一段銅絲，形成電路連接；該電極可通過在空白BR緩沖溶液中循環(huán)伏安掃描10圈實現(xiàn)電極的更新；作為優(yōu)選，電爐加熱達(dá)到的溫度為60-70°C ；(2)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制將步驟(I)得到的膨脹石墨糊電極作為工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極，鉬片電極作為輔助電極，組成三電極體系；將該三電極體系置于含有不同濃度莧菜紅的BR緩沖溶液中，于電位O. 4V時攪拌富集400s，靜置30s后，采用方波伏安技術(shù)在O. 4V到I. OV的電位范圍內(nèi)掃描，記錄I-E曲線(如說明書附1)，并讀出氧化峰峰電流值；所得數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計后，以莧菜紅的濃度為橫坐標(biāo)，峰電流平均值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，推算出相應(yīng)的線性回歸方程；
作為優(yōu)選，不同濃度莧菜紅的濃度分別為:1. 0X10_8mol/L,3. 0X10_8mol/L,5. OX l(T8mol/L，8. OX l(T8mol/L，I. 0 X l(T7mol/L，3· 0 X l(T7mol/L，5. OX l(T7mol/L，8. OX l(T7mol/L，1.0X l(T6mol/L，I. 5X l(T6mol/L，3. OX l(T6mol/L 和 4. 0X l(T6mol/L。(3)樣品的檢測將樣品過濾后置于BR緩沖溶液中，按照與步驟(2)相同的電化學(xué)測試方法，方波溶出伏安法對待測樣品溶液進(jìn)行測試，以獲得氧化峰電流值，所得電流值用步驟(2)所得標(biāo)準(zhǔn)曲線所對應(yīng)的線性回歸方程計算出待檢測樣品中莧菜紅的濃度。作為優(yōu)選，步驟(2)或步驟(3)中的BR緩沖溶液的濃度為O. 05mol/L, pH為7. O。作為優(yōu)選，步驟(2)或步驟(3)中的方波伏安法的參數(shù)為電位增量0.001V ;振幅
0.OlV ;頻率=IOHz ;靜止時間30s。采用上述的技術(shù)方案后，在I. 0Χ1(Γ8-1. OX l(T7mol/L區(qū)間和1.0X10_7-4.0X10_6mol/L這兩段范圍內(nèi)得到氧化電流與莧菜紅濃度分別呈兩條良好的線性關(guān)系(如說明書附2)，線性方程分別為I(yA)=2.52C (ymol/L)+3. 16(線性相關(guān)系數(shù) R=O. 996)和 I (μ A) =31. OOC ( μ mol/L)-O. 23 (線性相關(guān)系數(shù) R=O. 999)，其中C為莧菜紅的濃度(如說明書附2所對應(yīng)的數(shù)據(jù)點1. OX 10_8mol/L，3. OX 10_8mol/L，5· O X l(T8mol/L，8. OX l(T8mol/L，1.0X l(T7mol/L，3. OX l(T7mol/L，5. OX l(T7mol/L，8. 0Xl(T7mol/L，I. 0 X l(T6mol/L，I. 5 X l(T6mol/L，3. 0 X l(T6mol/L 和 4. 0 X 10_6mol/L), I 為氧化峰峰電流值；利用標(biāo)準(zhǔn)曲線法對食品中莧菜紅進(jìn)行分析檢測。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明利用了膨脹石墨疏松多孔的結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的導(dǎo)電性、較強的吸附能力，提高了電極對莧菜紅的電催化氧化性能，該膨脹石墨糊電極對莧菜紅檢測的線性范圍為I. O X 10-^4. O X 10_6mol/L，寬于目前所報道的技術(shù)。在
1.0X10_8 1. 0X10_7mol/L區(qū)間和I. OX 10_7 4. OX 10_6mol/L區(qū)間內(nèi)對應(yīng)的靈敏度分別為15.853A (mol/U^nT2 和 194. 983A (mol/L K1CnT2,檢測限為5. OX l(T9mol/L。本發(fā)明中的膨脹石墨糊電極相當(dāng)于一種新型的電化學(xué)傳感器，其制備方法簡單、成本低、快速、易操作。用于實際樣品葡萄酒中莧菜紅的測定，本測試方法具有較高的靈敏度、較好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。


圖I膨脹石墨糊電極在不同濃度莧菜紅的BR緩沖溶液中富集后的方波伏安曲線圖，莧菜紅的濃度由內(nèi)到外依次為:1.0X10_8mol/L,3.0X10_8mol/L,5.0X10_8mol/L，8. O X l(T8mol/L，1.0X l(T7mol/L，3. OX l(T7mol/L，5. OX l(T7mol/L，8. OX l(T7mol/L，1.0X l(T6mol/L，I. 5X l(T6mol/L，3. OX l(T6mol/L 和 4. 0 X l(T6mol/L圖2莧菜紅的氧化峰電流值與其濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖
具體實施例方式現(xiàn)在結(jié)合附圖和以下實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但應(yīng)了解的是，這些實施例僅為例示說明之用，而不應(yīng)被解釋為本發(fā)明實施的限制。本實施例中，膨脹石墨糊電極的制備及對莧菜紅溶液濃度的測定方法步驟如下( I)膨脹石墨糊電極的制備
通過化學(xué)氧化法制備膨脹石墨，準(zhǔn)確稱取質(zhì)量比為99:1的膨脹石墨和固體石蠟于燒杯中，在電爐上微熱至65°C左右使石蠟全熔并攪拌使兩者混合均勻，冷卻至室溫后，將混合物填入直徑為5_的玻璃管一端，然后插入一段直徑為2_的銅絲實現(xiàn)電路連接；該電極可通過在空白電解質(zhì)中循環(huán)伏安掃描10圈實現(xiàn)電極的更新；(2)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制將步驟(I)得到的膨脹石墨糊電極作為工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極，鉬片電極作為輔助電極，組成三電極體系；將該三電極體系置于含有不同濃度莧菜紅(I. OX l(T8mol/L、3. O X l(T8mol/L、5. O X l(T8mol/L、8. O X l(T8mol/L、I. OX l(T7mol/L、3. OX l(T7mol/L、5. 0 X l(T7mol/L、8. 0 X l(T7mol/L、I. 0 X l(T6mol/L、I. 5X l(T6mol/L、3. OX l(T6mol/L、和 4. 0 X l(T6mol/L、)的 0. 05mol/L pH 值為 7. 0 的伯瑞特-羅賓森(Britton-Robinson) BR緩沖溶液中，于電位O. 4V時攪拌富集400s，停止攪拌，采用方波伏安法在O. 4V到I. OV的電位范圍內(nèi)掃描，掃描參數(shù)為電位增量0. OOlV ;振幅0. OlV ;頻率IOHz ;靜止時間30s ;得到膨脹石墨糊電極對覓菜紅催化氧化的峰電流值,記錄I-E曲線，并讀出氧化峰電流值；所得數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計后，以莧菜紅的濃度為橫坐標(biāo)，峰電流平均值為縱坐 標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，在I. OX 1(Γ8 I. OX l(T7mol/L區(qū)間和I. O X 10_7 4. O X 10_6mol/L這兩段范圍內(nèi)得到氧化電流與莧菜紅濃度分別呈兩條良好的線性關(guān)系，進(jìn)而獲得相應(yīng)的線性回歸方程Ι(μ A) =2. 52C ( μ mol/L)+3. 16 (線性相關(guān)系數(shù) R=O. 996)和 I ( μ A) =31. OOC ( μ mol/L) -O. 23(線性相關(guān)系數(shù)R=O. 999)，其中C為莧菜紅的濃度，I為氧化峰電流值。(3)樣品的檢測市售葡萄酒無須特別處理。用O. 45 μ m的濾膜過濾后取O. 5mL濾液置于IOOmL容量瓶中，用pH為7. O的BR緩沖液定容至IOOmL ;按照與步驟(2)相同的電化學(xué)測試方法方波伏安法對待測樣品溶液進(jìn)行測試，以獲得氧化峰電流值，所得電流值用步驟(2)所得標(biāo)準(zhǔn)曲線所對應(yīng)的線性回歸方程計算出待檢測樣品中莧菜紅的濃度。測定結(jié)果表明測得的氧化峰電流值為零，即所測樣品中不含有莧菜紅。對樣品進(jìn)行加標(biāo)回收，分別取I. OmL,2. OmL,3. OmL濃度為100 μ mol/L的莧菜紅標(biāo)準(zhǔn)溶液及O. 5mL處理后的市售的三種葡萄酒濾液，置于IOOmL容量瓶中，用pH為7.0的BR緩沖液定容至IOOmL,加入葡萄酒樣品中的莧菜紅標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度分別為I. 00 μ mol L-1，2. 00 μ mol L-1和3. 00 μ mol L—1，用制備的膨脹石墨糊電極做工作電極對上述樣品進(jìn)行方波伏安法檢測，三個樣品中莧菜紅標(biāo)準(zhǔn)溶液對應(yīng)的峰電流值分別為5. 73 μ Α，8. 20 μ A, 10. 72 μ A ；5. 81 μ A,8. 22 μ A, 10. 90 μ A ；5. 60 μ A, 8. 17 μ A, 10. 67 μ A。把每個峰電流值代入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計算得出覓菜紅的濃度分別為 I. 02 μ mol L1,1. 89 μ mol L S 2. 91 μ mol L1 ； I. 03 μ molL S
2.01 μ mol L \ 3. 07 μ mol L 1 ;0· 97 μ mol L1,1. 99 μ mol L \ 2. 98 μ mol L、計算加標(biāo)回收率并將本方法的檢測結(jié)果與HPLC檢測結(jié)果進(jìn)行對比，檢測結(jié)果如如表I所示。表I樣品加標(biāo)回收測定結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種利用膨脹石墨糊電極測定莧菜紅的方法，其特征是包括如下步驟 (1)膨脹石墨糊電極的制備 通過化學(xué)氧化法制備膨脹石墨，然后稱取質(zhì)量比為99:1的膨脹石墨和固體石蠟于燒杯中，在電爐上加熱使石蠟全熔并攪拌使兩者混合均勻，冷卻至室溫后，將混合物填入玻璃管的一端，然后插入一段銅絲，形成電路連接； (2)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 將步驟(I)得到的膨脹石墨糊電極作為工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極，鉬片電極作為輔助電極，組成三電極體系；將該三電極體系置于含有不同濃度莧菜紅的BR緩沖溶液中，于電位0. 4V時攪拌富集400s，靜置30s后，采用方波伏安技術(shù)在0. 4V到I. OV的電位范圍內(nèi)掃描，記錄I-E曲線，并讀出氧化峰峰電流值；所得數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計后，以莧菜紅的濃度為橫坐標(biāo)，峰電流平均值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，推算出相應(yīng)的線性回歸方程； (3)樣品的檢測 將樣品過濾后置于BR緩沖溶液中，按照與步驟(2)相同的電化學(xué)測試方法，方波溶出伏安法對待測樣品溶液進(jìn)行測試，以獲得氧化峰電流值，所得電流值用步驟(2)所得標(biāo)準(zhǔn)曲線所對應(yīng)的線性回歸方程計算出待檢測樣品中莧菜紅的濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用膨脹石墨糊電極測定莧菜紅的方法，其特征在于步驟(1)中所述的電爐加熱達(dá)到的溫度為60-70°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用膨脹石墨糊電極測定莧菜紅的方法，其特征在于步驟(2)中所述的不同濃度莧菜紅的濃度分別為1.0X10_8mOl/L，3.0X10_8mOl/L，5. OX l(T8mol/L，8. OX l(T8mol/L，I. 0 X l(T7mol/L，3. 0 X l(T7mol/L，5. OX l(T7mol/L，8. OX l(T7mol/L，1.0X l(T6mol/L，I. 5X l(T6mol/L，3. OX l(T6mol/L 和 4. 0X l(T6mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用膨脹石墨糊電極測定莧菜紅的方法，其特征在于步驟(2)或步驟(3)中所述的BR緩沖溶液的濃度為0.05mol/L, pH為7. O。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用膨脹石墨糊電極測定莧菜紅的方法，其特征在于步驟(2)或步驟(3)中所述的方波伏安法的參數(shù)為電位增量0. OOlV ;振幅0. OlV ;頻率10Hz ；靜止時間30s。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用膨脹石墨糊電極測定莧菜紅的方法，屬電化學(xué)分析檢測技術(shù)領(lǐng)域。首先分別將工作電極膨脹石墨糊電極、參比電極飽和甘汞電極、輔助電極鉑絲電極置于含有不同濃度莧菜紅的伯瑞特-羅賓森BR緩沖溶液(以下簡稱BR緩沖溶液)中，采用方波伏安技術(shù)，得到莧菜紅的氧化峰電流值，該氧化峰電流值與莧菜紅的濃度具有良好的線性關(guān)系，再按照同樣的方法測得樣品溶液的氧化峰電流值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線和相應(yīng)的線性回歸方程得到樣品中莧菜紅的濃度，該方法操作簡單，方便快速，檢測成本低，靈敏度高、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好，同時實現(xiàn)了對莧菜紅的直接檢測。
文檔編號G01N27/30GK102778496SQ201210291159
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者張靜, 王文昌, 王美玲, 陳智棟 申請人:常州大學(xué)