本發(fā)明屬于食品分析檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種用于5’-鳥苷酸二鈉濃度測(cè)定的復(fù)合材料修飾電極及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

食物風(fēng)味多種多樣，除甜味、苦味、咸味和酸味這四大基本味覺外，還有第五種基本味-鮮味。鮮味是許多食品中常見的一種風(fēng)味，鮮味劑對(duì)蔬菜、肉、禽、乳類、水產(chǎn)類乃至酒類都起著良好的增味作用。5’-鳥苷酸二鈉(5’-GMP)是一種常見的鮮味核苷酸，常作為食品添加劑的成分，與谷氨酸鈉合用具有很強(qiáng)的協(xié)同作用。

目前，5’-GMP的傳統(tǒng)檢測(cè)方法主要有紫外分光光度法、毛細(xì)管電泳法、離子交換色譜法和離子對(duì)反向高效液相色譜法等，但這些方法要么準(zhǔn)確度不高，要么檢測(cè)成本高、步驟繁瑣。電化學(xué)方法同樣可以用來檢測(cè)5’-GMP，并且因操作簡(jiǎn)便、選擇性好、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)而備受人們青睞，研究大多集中與碳糊電極和玻碳電極，但碳糊電極總會(huì)出現(xiàn)重復(fù)性較差、制作繁瑣等缺點(diǎn)，玻碳電極的研究也多局限于單一的修飾材料，因此很有必要制備一種新的穩(wěn)定的復(fù)合材料修飾電極。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于測(cè)量5’-鳥苷酸二鈉濃度的復(fù)合材料修飾電極及應(yīng)用，本發(fā)明能夠快速靈敏實(shí)現(xiàn)5’-鳥苷酸二鈉的濃度測(cè)定，且操作簡(jiǎn)便、響應(yīng)靈敏，具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種用于測(cè)量5’-鳥苷酸二鈉濃度的復(fù)合材料修飾電極，該復(fù)合材料修飾電極通過以下方法制備得到：

(1)在麂皮上依次使用第一拋光液和第二拋光液將玻碳電極打磨至鏡面，第一拋光液由粒徑為300nm的α-Al₂O₃拋光粉與去離子水按質(zhì)量體積比(mg/ml)1:1-3混合均勻制得，第二拋光液由粒徑為50nm的α-Al₂O₃拋光粉與去離子水按質(zhì)量體積比(mg/ml)1:1-3混合均勻制得，之后依次應(yīng)用無(wú)水乙醇和去離子水超聲洗滌電極1～2min；然后再將清洗過的玻碳電極置于濃度為0.4～0.8mol/L的稀硫酸溶液中應(yīng)用循環(huán)伏安法活化，直至響應(yīng)穩(wěn)定；最后用去離子水將玻碳電極沖洗干凈，并晾干備用。

(2)將步驟(1)預(yù)處理后的玻碳電極置于貴金屬鹽溶液中，貴金屬鹽溶液選自硝酸銀溶液、氯鉑酸溶液、氯金酸溶液和氯化鈀溶液，貴金屬鹽溶液濃度為1～2mmol/L，溶劑為去離子水；采用電流時(shí)間法進(jìn)行恒電位沉積，制得貴金屬納米粒子修飾電極，電流時(shí)間法沉積電位為-0.3～-0.1V，沉積時(shí)間為200～300s。

(3)將碳納米材料加入到分散液中，碳納米材料選自碳納米管、碳納米球、石墨烯和富勒烯，分散液選自二甲基甲酰胺(DMF)、十二烷基硫酸鈉(SDS)、乙醇和丙酮，碳納米材料與分散液的質(zhì)量體積比(mg/ml)為1-6:2；超聲40～60min，得到分散混合均勻的懸浮液，將懸浮液滴涂在步驟(2)制備的貴金屬納米粒子修飾電極表面，碳納米材料懸浮液滴涂量為8～14μL；在紅外燈下10～15cm處烤60～90min，即得貴金屬/碳納米復(fù)合材料修飾電極。

一種上述復(fù)合材料修飾電極在測(cè)量5’-鳥苷酸二鈉濃度中的應(yīng)用。所述應(yīng)用具體為：將貴金屬/碳納米復(fù)合材料修飾電極作為工作電極、銀電極或氯化銀電極作為參比電極、鉑柱電極作為輔助電極構(gòu)成三電極系統(tǒng)，置于含有5’-鳥苷酸二鈉的待測(cè)緩沖液中，緩沖液選自磷酸鹽水溶液或醋酸鹽水溶液，磷酸鹽水溶液和醋酸鹽水溶液的濃度為0.1～0.2mol/L，并用氫氧化鈉水溶液或稀硫酸微調(diào)pH值至2.5～4，5’-鳥苷酸二鈉先通過電化學(xué)富集，富集電位為0.3～0.8V，富集時(shí)間為200～400s；然后應(yīng)用線性掃描伏安法測(cè)定該待測(cè)緩沖液的氧化峰峰電流，低電位為0.5～0.7V，高電位為1.4～1.6V，掃描速度為60～180mV/s；將該氧化峰峰電流值代入公式i＝0.6921c+2.0290，得到鳥苷酸二鈉溶液的濃度，其中濃度c的單位是μmol/L，峰電流i的單位是μA。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明用于5’-GMP測(cè)定的貴金屬/碳納米復(fù)合材料修飾電極比單一碳納米材料修飾電極效果更好。貴金屬納米材料具有增強(qiáng)電極導(dǎo)電性、催化性和生物相容性等優(yōu)點(diǎn)；碳納米材料不僅催化性能優(yōu)異，而且其導(dǎo)電性能夠大大加快電極電子轉(zhuǎn)移速率。因此該修飾電極對(duì)5’-GMP表現(xiàn)出了更好的催化效果，不僅顯著提高了響應(yīng)電流信號(hào)，而且增強(qiáng)了電極穩(wěn)定性和重復(fù)性等性能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)5’-GMP濃度便捷高效的測(cè)定。

附圖說明

圖1為SMWCNT/GCE的掃描電鏡圖；

圖2為Au/SMWCNT/GCE的掃描電鏡圖；

圖3為GCE(a)和Au/SMWCNT/GCE(b)在5mmol/L[Fe(CN)6]^3-/4-(含0.1mol/L KCl)溶液中的電化學(xué)阻抗譜圖；

圖4為不同電極在100μmol/L 5’-GMP溶液中循環(huán)伏安法檢測(cè)效果對(duì)比圖；

圖5為Au/PABSA/GCE電極在pH為2～9時(shí)對(duì)5’-GMP檢測(cè)的循環(huán)伏安對(duì)比圖；

圖6為Au/PABSA/GCE電極上5’-GMP氧化峰峰電流與pH值的關(guān)系；

圖7為Au/PABSA/GCE電極在掃描速度為20～380mV/s時(shí)對(duì)5’-GMP檢測(cè)的循環(huán)伏安掃描圖；

圖8為Au/PABSA/GCE電極在5’-GMP濃度為1×10^-5～6×10^-4mol/L范圍時(shí)的線性掃描伏安圖；

圖9為Au/PABSA/GCE電極上5’-GMP氧化峰峰電流與其濃度關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)曲線。

具體實(shí)施方式

碳納米材料是指分散相尺度至少有一維小于100nm的碳材料，具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。碳納米材料自身對(duì)5’-GMP具有優(yōu)異的催化活性。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，貴金屬納米材料比表面積大、導(dǎo)電性能優(yōu)良，對(duì)很多電活性物質(zhì)具有較強(qiáng)的催化活性。貴金屬納米材料的加入可以進(jìn)一步增大響應(yīng)電流值。為充分發(fā)揮上述兩種材料的優(yōu)勢(shì)，發(fā)明人制備了一種新的用于5’-GMP檢測(cè)的貴金屬/碳納米復(fù)合材料修飾電極，發(fā)現(xiàn)其催化性能要優(yōu)于碳納米材料單獨(dú)對(duì)電極修飾時(shí)的性能。

下面的實(shí)施實(shí)例可以使本專業(yè)普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但是本發(fā)明并不局限于此。

實(shí)施例1

制備用于5’-鳥苷酸二鈉濃度測(cè)定的金納米/羧基化多壁碳納米管復(fù)合材料修飾電極(Au/PABSA/GCE)，包括以下步驟：

(1)玻碳電極預(yù)處理：在麂皮上依次使用粒徑為300nm和50nmα-Al₂O₃拋光粉的糊狀拋光液將玻碳電極打磨至鏡面，糊狀拋光液中拋光粉與去離子水的質(zhì)量體積比(mg/ml)為1:1-3，之后依次應(yīng)用無(wú)水乙醇和去離子水中超聲洗滌電極1min，然后再將清洗過的玻碳電極置于0.5mol/L稀硫酸溶液中，在-0.5～1.2V電位區(qū)間以100mV/s的掃速進(jìn)行循環(huán)伏安活化，直至響應(yīng)穩(wěn)定，最后用去離子水將玻碳電極沖洗干凈，并晾干備用。

(2)在對(duì)玻碳電極修飾之前，電極需在1mmol/L K₃[Fe(CN)₆]溶液中(含0.1mol/L KCl)進(jìn)行循環(huán)伏安掃描以驗(yàn)證電極可逆性，其中循環(huán)電位區(qū)間設(shè)為-0.2～0.8V，掃速設(shè)為60mV/s。如果[Fe(CN)₆]^3-/4-在GCE上的氧化還原反應(yīng)峰電位差△Ep約為64mV,說明電極表面已達(dá)到清潔和活化的要求，去離子水沖洗電極晾干備用。

(3)預(yù)處理后的玻碳電極置于1.2mmol/L氯金酸(含有0.1mol/L硝酸鉀)溶液中，采用電流時(shí)間法進(jìn)行恒電位沉積。在-0.2V恒電位下沉積240s，制得金納米修飾電極(Au/GCE)。

(4)將5mg SMWCNT加入5mL DMF分散劑中，超聲50min，得到分散混合均勻的黑色懸浮液，并取10μL滴涂在Au/GCE修飾電極表面，紅外燈下12cm烤70min晾干即得Au/SMWCNT/GCE復(fù)合材料修飾電極。

步驟(3)中通過固定10μL碳納米管懸浮液滴涂量，在60～420s納米金恒電位沉積時(shí)間中優(yōu)化出最佳沉積時(shí)間為240s；步驟(4)中通過固定240s納米金恒電位沉積時(shí)間，在5～20μL碳納米管懸浮液滴涂量中優(yōu)化出最佳滴涂量為10μL。優(yōu)化過程在100μmol/L 5’-GMP磷酸鹽緩沖液中進(jìn)行。

圖1和圖2分別為SMWCNT/GCE和Au/SMWCNT/GCE電極的掃描電鏡圖?？梢钥吹皆趫D1中，碳納米管成功地沉積在GCE表面，而在圖2中，明顯觀察到有納米金顆粒摻雜在碳納米管中。

圖3為GCE(a)和Au/SMWCNT/GCE(b)在5mmol/L[Fe(CN)6]^3-/4-(含0.1mol/L KCl)溶液中的電化學(xué)阻抗譜圖。頻率范圍設(shè)置為0.1～10⁶Hz，其中Nyquist圖譜高頻部分半圓直徑反應(yīng)電荷傳遞電阻R_ct的大小，由曲線b得[Fe(CN)6]^3-/4-在Au/SMWCNT/GCE只有35Ω的電荷交換電阻，通過對(duì)比曲線a，說明復(fù)合材料修飾電極比裸電極具有更好的導(dǎo)電性，同時(shí)也表明修飾材料已成功地固定在電極表面。

圖4為不同電極在100μmol/L 5’-GMP磷酸鹽緩沖液中循環(huán)伏安法檢測(cè)效果對(duì)比圖。其中，GCE和Au/GCE電極響應(yīng)電流均比較微弱，并且對(duì)5’-GMP沒有催化作用，SMWCNT/GCE和Au/SMWCNT/GCE不僅響應(yīng)電流明顯增大，而且均出現(xiàn)了5’-GMP的氧化峰。通過對(duì)比SMWCNT/GCE和Au/SMWCNT/GCE的氧化峰大小，表明Au/SMWCNT/GCE對(duì)5’-GMP氧化催化性能更加優(yōu)異。

如圖5所示，循環(huán)伏安法優(yōu)化Au/SMWCNT/GCE檢測(cè)5’-GMP時(shí)的pH值，圖6清晰地表明5’-GMP氧化峰電流值和溶液pH的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)在含100μmol/L 5’-GMP且pH為2～9的磷酸鹽緩沖液進(jìn)行，通過對(duì)比不同pH時(shí)的氧化峰大小，選取pH＝3時(shí)作為5’-GMP檢測(cè)時(shí)的最佳pH值。

如圖7所示，循環(huán)伏安法優(yōu)化Au/SMWCNT/GCE檢測(cè)5’-GMP時(shí)的掃描速度。實(shí)驗(yàn)在20～380mV/s掃速下進(jìn)行，考慮到檢測(cè)時(shí)間不能太長(zhǎng)、峰形穩(wěn)定、電極消耗等因素，選自100mV/s作為檢測(cè)時(shí)的最佳掃描速度。

循環(huán)伏安法優(yōu)化Au/SMWCNT/GCE檢測(cè)5’-GMP時(shí)的富集電位和富集時(shí)間。通過比較0～0.8V富集電位區(qū)間內(nèi)5’-GMP氧化峰峰電流和峰形，得到0.6V作為最佳富集電位；通過比較0～420s富集時(shí)間區(qū)間內(nèi)5’-GMP氧化峰峰電流大小，發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)間大于330s后，峰電流基本不再變化甚至有所降低，故選自330s作為最佳富集時(shí)間。

在上述實(shí)驗(yàn)條件下，采用線性掃描伏安法在0.6～1.5V電位區(qū)間內(nèi)對(duì)已知濃度梯度為1×10^-5～6×10^-4mol/L的5’-GMP溶液進(jìn)行定量測(cè)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。在一定范圍內(nèi)，5’-GMP濃度越大，對(duì)應(yīng)的氧化峰電流值就越大，通過一系列峰電流值與濃度的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系繪制出反映氧化峰峰電流與濃度關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)曲線，圖9顯示5’-GMP峰電流大小與其濃度表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，線性方程為i＝0.6921c+2.0290，其中濃度c的單位是μmol/L，峰電流i的單位是μA，線性相關(guān)系數(shù)R＝0.9987，檢測(cè)限為1.5×10^-6mol/L(S/N＝3)。

根據(jù)上述獲得的線性方程，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)未知濃度的5’-GMP溶液樣品進(jìn)行濃度測(cè)定。將未知濃度的50mL 5’-GMP溶液加入電解池中，三電極體系為基礎(chǔ)，以本發(fā)明制備的修飾電極作為工作電極，銀/氯化銀電極為參比電極，鉑柱電極為輔助電極。實(shí)驗(yàn)在CHI660E電化學(xué)工作站上進(jìn)行，其附屬的計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)獲取，在0.6～1.5V電位范圍內(nèi)以100mV/s掃速進(jìn)行線性伏安掃描，將在5’-GMP溶液中獲得的氧化峰峰電流i帶入線性方程i＝0.6921c+2.0290，即可得到該5’-GMP溶液的濃度。

實(shí)施例2

制備用于5’-鳥苷酸二鈉濃度測(cè)定的金納米/羧基化多壁碳納米管復(fù)合材料修飾電極(Au/PABSA/GCE)，包括以下步驟：

(1)玻碳電極預(yù)處理：在麂皮上依次使用粒徑為300nm和50nmα-Al₂O₃的糊狀拋光液將玻碳電極打磨至鏡面，之后依次應(yīng)用無(wú)水乙醇和去離子水中超聲洗滌電極90s，然后再將清洗過的玻碳電極置于0.6mol/L稀硫酸溶液中，在-0.6～1.3V電位區(qū)間以120mV/s的掃速進(jìn)行循環(huán)伏安活化，直至響應(yīng)穩(wěn)定，最后用去離子水將玻碳電極沖洗干凈，并晾干備用。

(2)預(yù)處理后的玻碳電極置于1.5mmol/L氯金酸(含有0.05mol/L硝酸鉀)溶液中，采用電流時(shí)間法進(jìn)行恒電位沉積。在-0.15V恒電位下沉積280s，制得金納米修飾電極(Au/GCE)。

(3)將5mg SMWCNT加入10mL DMF分散劑中，超聲45min，得到分散混合均勻的黑色懸浮液，并取14μL滴涂在Au/GCE修飾電極表面，紅外燈下10cm烤60min晾干即得Au/SMWCNT/GCE復(fù)合材料修飾電極。

用該實(shí)施例制備的復(fù)合材料修飾電極用實(shí)施例1所示的方法測(cè)量已知濃度的鳥苷酸二鈉溶液的氧化峰峰電流，再將該氧化峰峰電流值代入公式i＝0.6921c+2.0290，得到的鳥苷酸二鈉溶液的濃度與其實(shí)際濃度一致；且操作簡(jiǎn)便、響應(yīng)靈敏。

實(shí)施例3

制備用于5’-鳥苷酸二鈉濃度測(cè)定的金納米/羧基化多壁碳納米管復(fù)合材料修飾電極(Au/PABSA/GCE)，包括以下步驟：

(1)玻碳電極預(yù)處理：在麂皮上依次使用粒徑為300nm和50nmα-Al₂O₃的糊狀拋光液將玻碳電極打磨至鏡面，之后依次應(yīng)用無(wú)水乙醇和去離子水中超聲洗滌電極2min，然后再將清洗過的玻碳電極置于0.7mol/L稀硫酸溶液中，在-0.6～1.5V電位區(qū)間以140mV/s的掃速進(jìn)行循環(huán)伏安活化，直至響應(yīng)穩(wěn)定，最后用去離子水將玻碳電極沖洗干凈，并晾干備用。

(2)預(yù)處理后的玻碳電極置于2mmol/L氯金酸(含有0.15mol/L硝酸鉀)溶液中，采用電流時(shí)間法進(jìn)行恒電位沉積。在-0.25V恒電位下沉積200s，制得金納米修飾電極(Au/GCE)。

(3)將10mg SMWCNT加入5mL DMF分散劑中，超聲45min，得到分散混合均勻的黑色懸浮液，并取8μL滴涂在Au/GCE修飾電極表面，紅外燈下15cm處烤80min晾干即得Au/SMWCNT/GCE復(fù)合材料修飾電極。

用該實(shí)施例制備的復(fù)合材料修飾電極用實(shí)施例1所示的方法測(cè)量已知濃度的鳥苷酸二鈉溶液的氧化峰峰電流，再將該氧化峰峰電流值代入公式i＝0.6921c+2.0290，得到的鳥苷酸二鈉溶液的濃度與其實(shí)際濃度一致；且操作簡(jiǎn)便、響應(yīng)靈敏。

上述實(shí)施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。