姚春雨，代鳳婷，王欣玙，王培龍，高慧，劉根，馬偉

（淮北師范大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，安徽 淮北 235000）

0 引言

人工色素一般是通過化學(xué)合成方法所制得的有機色素，因其溶解性好、穩(wěn)定性好、成本低、色澤持久等優(yōu)點，常常被用作食品添加劑［1-2］.此外，人工色素能夠耐光照、耐氧化、耐酸堿和微生物污染，可以和食品一起長時間保存［3-4］.日落黃（SY）作為一種可食用色素，在一些飲料和甜點中廣泛使用［5-7］.然而，SY分子中含有偶氮（N=N）官能團和芳香環(huán)結(jié)構(gòu)，過多食用，會引起頭痛、腹瀉、哮喘、過敏、甚至癌變［8-10］.因此，為指導(dǎo)食品加工過程中SY的用量，需要建立一種穩(wěn)定性好、靈敏度高、選擇性好的SY檢測方法.目前，酶聯(lián)免疫法［11］、紫外-可見光譜法［12-13］、熒光光譜法［14］、高效液相色譜法［15-16］等多種分析方法已應(yīng)用于食品中SY的測定.然而，這些方法往往需要昂貴的儀器作為檢測平臺，檢測耗時長且操作繁瑣.從檢測效果上看，存在靈敏度低、背景干擾嚴(yán)重等問題.而以化學(xué)修飾電極為代表的電分析技術(shù)憑借其簡單快捷的操作、電極制備方式多樣以及高靈敏檢測的優(yōu)勢，受到廣大分析工作者的青睞［17-18］.

魯米諾是一種強化學(xué)發(fā)光化合物，聚魯米諾通常是通過化學(xué)或電化學(xué)方法用單體氧化合成，其聚合過程與苯胺類似，一個魯米諾分子通過-NH2與另一個魯米諾分子上的碳原子組成一個聚合單元［19-20］.魯米諾可以在不同材質(zhì)的電極上形成電化學(xué)聚合膜，并表現(xiàn)出良好的電催化性能.比如可以實現(xiàn)對抗壞血酸和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）的催化氧化［21-22］.

本文制備聚魯米諾修飾玻碳電極（GCE/PLu），該電極制備過程簡單，測定SY的靈敏度高，線性范圍寬，重現(xiàn)性好，樣品分析結(jié)果比較理想.GCE/PLu在食品藥品分析中的應(yīng)用前景廣闊.

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

CHI760電化學(xué)分析系統(tǒng)（上海辰華）；pHS-3C型酸度計（上?？祪x儀器有限公司）；三電極系統(tǒng)，玻碳電極或GCE/PLu為工作電極，Ag/AgCl電極為參比電極，鉑絲電極為對電極.

魯米諾和日落黃購買于上海阿拉丁試劑公司，硫酸購買于國藥試劑公司.

魯米諾貯備液：1.00×10-2mol·L-1；日落黃貯備液：5.00×10-3mol·L-1；磷酸鹽緩沖溶液（PBS）：pH 2.5～9.5，用0.1 mol·L-1磷酸鹽按常規(guī)方法配制.其它試劑均為分析純，實驗用水為二次去離子水.

1.2 修飾電極的制備

玻碳電極（Ф=3 mm）的預(yù)處理按文獻［18］進行，然后將該電極放入含1.0×10-3mol·L-1和0.5 mol·L-1H2SO4的溶液中［23］，以Ag/AgCl電極為參比電極，鉑絲電極為對電極，在電位范圍為-0.8～1.2 V，以0.10 V·s-1的掃速循環(huán)掃描10周.聚合完成后，用二次去離子水淋洗電極，晾干后使用.

1.3 實驗方法

電解池中加入5.0 mL pH 2.5的PBS及5 mL一定濃度的SY標(biāo)準(zhǔn)溶液.GCE/PLu電極、Ag/AgCl電極以及鉑絲電極插入其中，進行電化學(xué)測定.循環(huán)伏安掃描的參數(shù)如下，電位范圍為0.3～1.1 V，掃描速率為0.10 V·s-1，記錄SY的峰電位和峰電流.差分脈沖伏安參數(shù)為電位增量：5 mV；脈沖幅度：50 mV；脈沖寬度：60 ms；脈沖間隔：200 ms.

2 結(jié)果與討論

2.1 聚合循環(huán)伏安曲線和交流阻抗圖譜

圖1是魯米諾在GCE上電化學(xué)聚合圖，采用循環(huán)伏安法連續(xù)掃描8圈，其中第1圈在0.57 V和0.82 V左右有明顯的的氧化峰，且氧化峰電流較大；在0.68 V和-0.45 V處各有一還原峰.從第2圈開始，峰電流逐漸減小，其中第2圈的氧化峰電流降低較為明顯，0.82 V處的氧化峰消失.聚合至第6圈，基本沒有變化，說明魯米諾已穩(wěn)定地聚合在GCE表面.對裸GCE和GCE/PLu進行電化學(xué)阻抗測定，交流阻抗圖譜（EIS）如圖2所示，高頻區(qū)GCE/PLu圓弧半徑要比裸GCE小很多，說明PLu膜能夠有效降低電化學(xué)阻抗，促進電子在電極/溶液界面?zhèn)鬟f.對GCE和GCE/PLu進行SEM表征，如圖3所示，GCE表面平整光滑，而GCE/PLu表面比較粗糙，凸起較多.這表明PLu面膜具有較大的比表面積，電活性位點較多.

圖1 魯米諾在GCE上的聚合循環(huán)伏安曲線

圖2 GCE和GCE/PLu在5.0×10-3 mol·L-1 K3［Fe（CN）6］和1.0 mol·L-1 KCl溶液中阻抗譜圖

圖3 GCE（A）和GCE/PLu（B）的掃描電子顯微鏡圖

2.2 SY在GCE和GCE/PLu上的循環(huán)伏安特性

圖4為1.00×10-4mol·L-1SY在GCE（a）和GCE/PLu（b）的循環(huán)伏安圖.其中掃速為0.05 V·s-1，酸度均為pH 2.5.SY在GCE上于0.782 V處有一氧化峰，在GCE/PLu上分別在0.708 V和0.506 V處產(chǎn)生氧化峰和還原峰.其中，GCE/PLu氧化電流遠大于GCE，且氧化峰電位較低.說明PLu膜能夠有效降低SY的過電位，加速電子在電極/溶液界面上的交換，因此GCE/PLu具有較強的電催化能力.

圖4 SY在GCE（a）和GCE/PLu（b）上的CV圖

2.3 pH的影響

本實驗探究不同酸度對1.00×10-4mol·L-1SY的影響.如圖5所示，在pH 2.5～9.5范圍內(nèi)，隨著pH增加，SY的峰電位負向移動，說明質(zhì)子參與SY的氧化還原過程.氧化峰電位與pH滿足線性方程為E=0.943 3-0.032 53 pH，r=0.990 9.其中，SY在pH 2.5時峰電流最大，所以本實驗選擇pH 2.5作為測定SY的最佳酸度.

圖5 SY在不同pH下的CV圖

2.4 掃速影響

圖6是不同掃速下1.00×10-4mol·L-1SY循環(huán)伏安響應(yīng)曲線，隨著掃描速率的增加，SY的峰電流逐漸增加，同時氧化峰電位正移，還原峰電位負移.在0.02～0.40 V·s-1范圍內(nèi)，其掃速與氧化峰電流滿足線性方程I=0.014 26+0.191 6v，r=0.998 4，說明SY在修飾電極上主要受吸附控制.

圖6 SY在不同掃速下的CV圖

2.5 工作曲線和重現(xiàn)性

在pH 2.5的PBS溶液中，用DPV技術(shù)對SY進行測定，結(jié)果見圖7.氧化峰電流與SY的濃度在5.00×10-7～5.00×10-3mol·L-1范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，線性方程為lgI=1.029+0.181 6 lgC（I：μA；C：mol·L-1），r=0.990 2，檢出限為2.50×10-7mol·L-1.對1.00×10-4mol·L-1的SY進行20次平行測定，峰電流的RSD為3.8%，表明該方法重現(xiàn)性較好.

圖7 測定SY的DPV曲線（A）及電流與濃度的工作曲線（B）

2.6 干擾實驗

5.00×10-4mol·L-1SY溶液中加入50倍濃度的MgCl2、CaCl2、草酸、檸檬酸和抗壞血酸；100倍的L-賴氨酸、L-苯丙氨酸、L-甘氨酸、莧菜紅、葡萄糖、蔗糖，SY的DPV信號仍保持在90%以上，說明這些物質(zhì)對SY的干擾較小.

2.7 樣品分析

取5.0 mL芬達橘子汁進行測定，通過標(biāo)準(zhǔn)加入法來評價方法的可行性.計算出實際樣品中SY的回收率.如表1，結(jié)果表明SY的回收率和精密度均達到較高水平.

表1 飲料中SY測定結(jié)果（n=5）

3 結(jié)論

本文成功地制備聚魯米諾修飾玻碳電極，研究日落黃在該電極上的電化學(xué)行為，建立差分脈沖伏安法測定日落黃的新方法.這種方法靈敏度高，線性范圍寬，對實際樣品檢測，結(jié)果令人滿意.