楚朝暉+孫雪梅

摘 要：該實(shí)驗(yàn)為延長(zhǎng)碳纖維簇微盤(pán)電極使用壽命，同時(shí)提高電極靈敏度，采用電解法在其表面修飾聚二烯丙基二甲基氯化銨保護(hù)的納米普魯士藍(lán)粒子，并建立了區(qū)帶毛細(xì)管電泳-電化學(xué)檢測(cè)法同時(shí)分離測(cè)定三種β2-腎上腺素受體激動(dòng)劑用以驗(yàn)證該電極。實(shí)驗(yàn)最終確定的最佳修飾條件為0.9 V電解250 s；最佳電泳條件為：硼酸-鹽酸緩沖體系（pH=6.0，25 mmol·L-1），電泳電壓為10 kV，檢測(cè)電位為+1.0 V。在該條件下對(duì)豬肉樣品進(jìn)行測(cè)定，證明新法制備的修飾電極比裸電極具有給高的靈敏度，使用壽命更長(zhǎng)，且抗干擾能力更強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：碳纖維簇微盤(pán)電極 區(qū)帶毛細(xì)管電泳 化學(xué)修飾電極 β2-腎上腺素受體激動(dòng)劑

中圖分類(lèi)號(hào)：R974+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）07（c）-0209-04

毛細(xì)管電泳是一種具有耗樣少、效率高等優(yōu)點(diǎn)的分離方法，在各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1-2]。碳纖維簇微盤(pán)電極是一種電化學(xué)檢測(cè)法較為常用的微電極[3-4]，但是由于其具有較強(qiáng)的吸附性而不耐用，因而對(duì)其進(jìn)行修飾改進(jìn)既可以延長(zhǎng)單個(gè)電極的使用壽命，也可以提高毛細(xì)管電泳電化學(xué)檢測(cè)法的檢測(cè)性能。該實(shí)驗(yàn)采用電解法對(duì)自制碳纖維簇微盤(pán)電極進(jìn)行修飾，采用沙丁胺醇（SAL）、克倫特羅（CLB）和萊克多巴胺（RAC）作為驗(yàn)證待測(cè)物，運(yùn)用毛細(xì)管電泳電化學(xué)檢測(cè)法分離檢測(cè)豬肉樣品中上述3種待測(cè)物，證明該修飾電極比裸電極使用壽命更長(zhǎng)，檢測(cè)限更低，穩(wěn)定性更好。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

MPI-A型毛細(xì)管電泳電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)儀（西安瑞邁分析儀器有限公司）；KQ118型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；25 μm彈性石英毛細(xì)管（外徑375 μm，永年縣銳灃色譜器件有限公司）；250 μm彈性石英毛細(xì)管（外徑625 μm，永年縣銳灃色譜器件有限公司）；三電極體系：自制修飾碳纖維簇微盤(pán)電極（工作電極），鉑片電極（輔助電極），飽和甘汞電極（參比電極）。

1.2 材料與試劑

碳纖維（山東工業(yè)大學(xué)碳纖維研究中心），沙丁胺醇（中國(guó)食品藥品檢定研究院，99.7 %），鹽酸克侖特羅（阿拉丁，98 %），鹽酸萊克多巴胺（Dr.Ehrenstorfer，98 %），硼酸（AR，天津市博迪化工有限公司），四硼酸鈉（AR，天津市鼎盛鑫化工有限公司），氫氧化鈉（AR，天津市博迪化工有限公司），聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDDA）（Mw=100 000-200000 g·mol-1，20%水溶液，Aldrich），鐵氰化鉀（AR，天津市廣成化學(xué)試劑），氯化鐵（AR，天津市瑞金特化學(xué)品有限公司），502膠，改性丙烯酸酯膠粘劑（302膠）。

實(shí)驗(yàn)用水均為FBZ6002-UP 型純水機(jī)（富勒姆）制備所得二次超純水。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 碳纖維簇微盤(pán)電極的制備與處理

裁取一簇5 cm長(zhǎng)的碳纖維約20根，浸于無(wú)水乙醇中超聲清洗5 min后，晾干備用。裁取250 μm彈性石英毛細(xì)管約3 cm，將碳纖維滴涂丙酮后塞滿(mǎn)其中。將充滿(mǎn)碳纖維的毛細(xì)管一端接觸502膠幾秒鐘取出晾干，插入銅絲用302膠固定。以302膠包裹電極外側(cè)用于保護(hù)[5]。

1.3.2 修飾電解液的配制

A液：25 mmol·L-1的鐵氰化鉀溶液。

B液：0.025 mmol·L-1的PDDA與6.25 mmol·L-1的氯化鐵混合溶液。

修飾電解液：按照體積比A∶B=1∶4的比例分別取A液和B液，混勻，現(xiàn)用現(xiàn)配。

1.3.3 PDDA保護(hù)的納米普魯士藍(lán)修飾碳纖維簇微盤(pán)電極的制備

以打磨清洗好的CFMBE為工作電極組裝三電極體系，置于修飾電解液中在0.9 V電壓下電解250 s，用水清洗后晾干即得PDDA保護(hù)的納米普魯士藍(lán)修飾碳纖維簇微盤(pán)電極（P-PB/CFMBE）。

1.3.4 分離檢測(cè)條件

實(shí)驗(yàn)選擇pH=6.0、濃度為25 mmol·L-1的硼酸-鹽酸體系為緩沖液，采用的分離電壓為10 kV，檢測(cè)電勢(shì)為+1.0 V，12 kV電動(dòng)進(jìn)樣10 s。

2 結(jié)果與討論

2.1 納米普魯士藍(lán)修飾電極的優(yōu)勢(shì)

2.1.1 納米普魯士藍(lán)對(duì)β2-腎上腺素激動(dòng)劑的電催化作用

在SAL、CLB和RAC的濃度均為1.2×10-4 mol·L-1、pH為9.3以及硼酸根離子濃度為50 mmol·L-1的硼砂-硼酸溶液中，分別以CFMBE和P-PB/CFMBE為工作電極進(jìn)行循環(huán)伏安測(cè)試，所得曲線(xiàn)如圖1所示。由圖可以清晰地看出，修飾后的電極信號(hào)響應(yīng)（曲線(xiàn)2）比裸電極（曲線(xiàn)1）高出將近一個(gè)數(shù)量級(jí)。對(duì)比可見(jiàn)，電解法可以有效修飾上納米普魯士藍(lán)，且納米普魯士藍(lán)具有很優(yōu)秀的電催化氧化效應(yīng)；但此pH下帶負(fù)電荷的RAC離子被靜電屏蔽效應(yīng)屏蔽[6]，峰型更不明顯。綜上，P-PB/CFMBE具有優(yōu)秀的電催化能力，同時(shí)要想做到同步檢測(cè)必須調(diào)整pH使三種β2-腎上腺素激動(dòng)劑均帶正電荷。

2.1.2 電極穩(wěn)定性

為驗(yàn)證修飾電極的穩(wěn)定性，將CFMBE與P-PB/CFMBE分別置于鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液中進(jìn)行循環(huán)伏安掃描若干圈，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。由圖可知，P-PB/CFMBE在連續(xù)工作條件下具有更優(yōu)秀的穩(wěn)定性，電極壽命更長(zhǎng)。

2.2 修飾時(shí)間的選擇

將不同修飾時(shí)間得到的P-PB/CFMBE置于鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液中進(jìn)行循環(huán)伏安測(cè)試。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在50～250 s之間，隨著修飾時(shí)間延長(zhǎng)（除200 s外），氧化還原峰電位差減小，峰電位整體負(fù)移；當(dāng)修飾時(shí)間大于300 s時(shí)，在選定窗口（-0.2～+0.8 V）內(nèi)沒(méi)有氧化還原峰。綜合上述及實(shí)際分離實(shí)驗(yàn)，修飾時(shí)間選250 s。

2.3 檢測(cè)緩沖液的選擇

2.3.1 緩沖液pH的選擇

根據(jù)SAL等三種待測(cè)物的pKa[7]以及三價(jià)鐵離子沉淀pH，該實(shí)驗(yàn)研究了pH 4.0～8.0對(duì)三種物質(zhì)的峰電流（ip）、遷移時(shí)間（tm）和實(shí)際分離檢測(cè)效果的影響。SAL的峰電流隨著pH的增大先升高后降低，在pH=5.5時(shí)有極大值；CLB的峰電流隨pH的增大而降低，但降低速率很??；RAC的峰電流隨pH的增大先升高后急速降低，在pH=5.0時(shí)有極大值，當(dāng)7.06.0時(shí)，RAC的遷移時(shí)間急速增加；pH=6.5時(shí)，RAC與CLB的遷移時(shí)間最接近；pH=7.0時(shí)，RAC與SAL的遷移時(shí)間差異最??；pH>7.0時(shí)，SAL等三種待測(cè)物的出峰順序由最初的RAC、CLB、SAL轉(zhuǎn)變?yōu)镃LB、SAL、RAC，峰間距逐漸變大。因此，7.0

綜上，雖然在堿性環(huán)境中更有利于SAL等三種待測(cè)物的分離檢測(cè)，但RAC的特征峰很可能被雜質(zhì)峰掩蔽，因此實(shí)際上不利于復(fù)雜條件下的同步檢測(cè)。因此，實(shí)驗(yàn)選擇pH=6.0作為檢測(cè)緩沖液的pH條件。

2.3.2 緩沖液種類(lèi)的選擇

該實(shí)驗(yàn)考察了磷酸鹽和硼酸-鹽酸兩種緩沖體系對(duì)待測(cè)物進(jìn)行了考察。雖然磷酸鹽體系的譜圖基線(xiàn)更加穩(wěn)定，但是其具有管壁吸附效應(yīng)，不利于實(shí)際應(yīng)用。因此，實(shí)驗(yàn)選擇硼酸-鹽酸體系作為檢測(cè)緩沖液。

2.3.3 緩沖液濃度的選擇

該實(shí)驗(yàn)在緩沖液濃度范圍在5～200 mmol·L-1的區(qū)間內(nèi)緩沖液濃度對(duì)SAL等三種待測(cè)物的遷移時(shí)間的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，SAL等的遷移時(shí)間均隨著緩沖液濃度的升高而變長(zhǎng)。當(dāng)緩沖液濃度過(guò)低時(shí)，不利于分離；當(dāng)濃度過(guò)高時(shí)，基線(xiàn)很不穩(wěn)定。綜合基線(xiàn)穩(wěn)定程度等實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)本著盡量縮減檢測(cè)時(shí)間的原則將緩沖液濃度定為25 mmol·L-1。

2.4 分離電壓的選擇

分離電壓（VS）越高，SAL等三種待測(cè)物的遷移時(shí)間越短。但是當(dāng)電壓高于12 kV時(shí)，焦耳熱效應(yīng)明顯，基線(xiàn)穩(wěn)定性下降。因此，實(shí)驗(yàn)選擇10 kV作為分離電壓。

2.5 進(jìn)樣電壓與進(jìn)樣時(shí)間的選擇

我們考察了進(jìn)樣電壓2～15 kV、進(jìn)樣時(shí)間3～10 s分別對(duì)峰電流和峰形的影響。結(jié)果表明，進(jìn)樣電壓12 kV、進(jìn)樣時(shí)間10 s即可滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求。

2.6 線(xiàn)性方程、相關(guān)系數(shù)、線(xiàn)性范圍和檢測(cè)限

配制濃度范圍為10-2～10-10 mol·L-1的SAL、CLB和RAC混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，在選定的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行分離檢測(cè)；每個(gè)濃度平行進(jìn)樣5次，各組分平均峰高記作ip，以-lg c對(duì)-lg ip做線(xiàn)性回歸，計(jì)算所得的線(xiàn)性方程、線(xiàn)性范圍及檢測(cè)限等如表1所示。在其他實(shí)驗(yàn)條件相同的條件下，采用CFMBE作為工作電極，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，相關(guān)數(shù)據(jù)同列于表1。對(duì)比可知，P-PB/CFMBE的性能更優(yōu)秀。鑒于該實(shí)驗(yàn)條件并非以CFMBE為工作電極的最佳實(shí)驗(yàn)條件，參考對(duì)比本實(shí)驗(yàn)室以前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[8]可知，該實(shí)驗(yàn)制得的P-PB/CFMBE具有更低的檢測(cè)限。

2.7 樣品測(cè)定和回收率

在選定的實(shí)驗(yàn)條件下，將新鮮制備的豬肉提取液進(jìn)行電泳分析，電泳圖如圖3中曲線(xiàn)I所示。另取少量制備出的提取液，加入適量SAL、CLB和RAC，平行5次進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。豬肉樣品溶液加標(biāo)電泳結(jié)果如圖3中曲線(xiàn)III所示，曲線(xiàn)II為采用CFMBE為工作電極的對(duì)比試驗(yàn)。如圖3中曲線(xiàn)IV所示，三種β2-腎上腺素受體激動(dòng)劑成功有效分離，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)加入法確定了a峰、b峰、c峰分別為RAC、CLB和SAL的特征峰，a峰為RAC的副峰。曲線(xiàn)III與曲線(xiàn)II相比，三種待測(cè)物的信號(hào)響應(yīng)明顯增強(qiáng)，證明納米普魯士藍(lán)對(duì)該三種物質(zhì)的電化學(xué)反應(yīng)確有催化作用；使用P-PB/CFMBE的基線(xiàn)比使用CFMBE時(shí)更加穩(wěn)定，證明納米普魯士藍(lán)可以屏蔽豬肉提取液中帶負(fù)電荷的雜質(zhì)粒子。

通過(guò)待測(cè)物的樣品加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)可知，待測(cè)物的平均回收率在99%～102 %之間，說(shuō)明本方法制備的修飾電極具有較高的準(zhǔn)確度，重現(xiàn)性較好。

3 結(jié)語(yǔ)

該實(shí)驗(yàn)采用電解法在碳纖維簇微盤(pán)電極表面修飾聚二烯丙基二甲基氯化銨保護(hù)的納米普魯士藍(lán)，用制備所得的納米普魯士藍(lán)修飾電極檢測(cè)三種β2-腎上腺素受體激動(dòng)劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該方法制得的修飾電極可以有效屏蔽負(fù)離子雜質(zhì)的干擾，具有更長(zhǎng)的使用壽命，更好的重現(xiàn)性，更低的檢測(cè)限，在檢測(cè)工作中可以替代裸碳纖維簇微盤(pán)電極。

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