专利名称：三聚氰胺分子印记电化学传感器的制备和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用电化学方法在金电极上电聚合制备分子印记材料，此新型膜 材料对三聚氰胺有特征识别性能。属于利用电化学方法制备新型材料用于食品安全检测的 技术领域。
背景技术：
三聚氰胺(Melamine，MAM)是一种三嗪类含氮杂环有机化合物，通常被用作化工 原料。由于三聚氰胺的含氮量高达66. 63%，而目前测定牛奶中蛋白质的含量是采用食品行 业通行的“凯氏定氮法(Kjeldahl method)”，即通过测定食品中氮原子的含量而间接推算 的方法，无法将蛋白质与其他含氮物质如三聚氰胺区分开，因而无法正确判断食品蛋白质 含量是否达标。三聚氰胺不易被机体代谢，具有肾毒性与致癌作用。2008年的“三鹿奶粉” 事件引起了全国甚至世界范围内对乳剂乳制品中添加三聚氰胺的重视，因此对奶粉中三聚 氰胺进行快速检测研究具有非常重要的意义。目前，国标GB/T22388-2008中原料乳与乳制 品中三聚氰胺检测方法有三种高效液相色谱法、液相色谱_质谱/质谱法和气相色谱_质 谱联用法。该方法的检测限极低且测量结果准确，但由于设备昂贵，样品前处理复杂等的限 制而不宜普及推广。电聚合制备分子印迹传感器敏感膜具有一定的报道。目前用电聚合法制备三聚氰 胺分子印迹膜传感器还未见报道。用分子印迹方法分离和测定奶制品中的三聚氰胺已有文 献报道。2006年Analytica Chimica Acta 576卷第1期67页报道了以三聚氰胺为模板分 子，甲基丙烯酸为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，制备了三聚氰胺离子选择电 极膜。该膜电极在5. OX 1(Γ6-1. OX 10_2mOl/L范围对质子化的三聚氰胺显示能斯特响应，电 极响应16秒，二个月保持稳定。2009年分析测试学报28卷第6期687页报道了一种三聚氰胺分子印迹聚合物的 制备及奶制品中三聚氰胺分离的方法。采用分子印迹技术，以三聚氰胺为模板分子，甲基丙 烯酸为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，合成了对三聚氰胺具有较好选择性的 分子印迹聚合物可以从奶粉、纯牛奶等奶制品中选择性地分离、富集三聚氰胺，并有效地去 除奶制品中的复杂基质。2010年化学通报第6期545页报道了对三聚氰胺分子印迹整体柱的制备。研究中 以三聚氰胺为模板分子，甲基丙烯酸为功能单体，二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂，原位聚 合法制备了对MAM有很强选择性识别能力的分子印迹整体柱，此印迹整体柱作为固相萃取 柱，在线或离线选择性富集样品中的MAM。本发明是以用等摩尔的间苯二酚和邻氨基酚为功能单体，以三聚氰胺为模板分 子，构建了对三聚氰胺具有专一选择特性的分子印迹电化学传感器，并以K3Fe(CN)6为印迹 电极和底液间的探针，实现了对液态奶中三聚氰胺的检测。
发明内容
1.分子印迹传感器敏感膜的制备金电极为工作电极，等摩尔的间苯二酚和邻氨基酚为功能单体，用0. 05moL/L的 高氯酸溶解，用0. ImoL/L的氢氧化钠或氢氧化钾调节pH值4. 5-6. 5，按比例加入三聚氰 胺。用循环伏安法电位为-0. 2 1. 2V，平衡时间为10秒范围内扫描25-35圈，扫描速度 为50mv/s。电聚合过程氮气保护。聚合膜沉积在电极的表面，用去甲醇溶液进行超声洗脱 5-lOmin，将模板分子从电极上除去，制成留有模板分子构型空穴的分子印迹高分子印迹聚 合物薄膜。在电聚合扫描过程中，模板和单体作用，在金电极表面电聚合成分子印迹膜。在 初始阶段，电极表面与K3Fe(CN)6接触，故有电流响应，紧接着电聚合膜的形成，阻碍了 K3Fe (CN)6与电极的接触，故K3Fe (CN)6在电极表面就没有峰电流响应。在三聚氰胺分子印迹膜的形成过程中，等摩尔的间苯二酚和邻氨基酚单体与模板 三聚氰胺作用，通过电聚合的方式，进而在电极表面形成一层不导电的电聚合膜，然后洗脱 模板分子，形成具有特殊识别位点的空穴，用以检测三聚氰胺分子。单体上的酚羟基，可与 三聚氰胺上的氨基发生氢键和离子键作用。而三聚氰胺上的氨基，是良好的氢键供体，而单 体上的C = N为氢键受体，可发生离子键或氢键作用。分子印迹膜对模板分子三聚氰胺有 三维孔穴的识别作用，K3Fe(CN)6分子通过孔穴扩散至传感器表面，发生电化学反应。为了 证明洗脱过程中没有对电聚合膜进行破坏，将洗脱后电极在含三聚氰胺的溶液中进行充分 印迹后，重新检测电极对指示剂的示差脉冲响应，可以看到K3Fe(CN)6分子的氧化峰又明显 降低，说明制备的印迹电极对三聚氰胺有比较好的印迹能力。电极对特定结构的物质具有识别性能，对实际样品的测定不需要预处理。电极响 应时间小于10秒。使用30次内保持稳定。2.实验材料和装置三聚氰胺(纯度> 99%，分析级)、间苯二酚(纯度> 99%，分析级)、邻氨基酚 (纯度> 99 %，分析级)、铁氰化钾(纯度> 99. 5 %，分析级)、高氯酸(纯度> 72 %，分 析级)、氢氧化钠(纯度>99%，分析级)、甲醇(纯度>99.5%，分析级)氮气(纯度> 99. 999% ) ο金电极的预处理电聚合前，金电极先在0.3μπι的Al2O3粉末上打磨，直至出现光 滑的镜面，然后依次用稀HNO3(体积比为1 1)，甲醇，蒸馏水超声洗涤，每次5分钟，取出 电极，待用。实验方法采用三电极装置印迹分子传感器为工作电极，钼电极为对电极，饱和甘 汞电极为参比电极。将所配制组装液通入氮气，通氮气时间为5分钟，然后在继续通入氮 气的基础上进行电聚合，之后进行洗脱，检测。在室温条件下，将印迹电极浸入到5. Ommol/ LK3Fe (CN) 6溶液中，当背景电流达到稳定后，加入三聚氰胺标准溶液或实际待测样品。采用 循环伏安法对分子印迹传感器进行电化学表征。以示差脉冲法对三聚氰胺印迹传感器的分 子印迹效应进行定量计算。3.分子印记三聚氰胺传感器的应用利用制备好的印迹电极对不同浓度三聚氰胺进行检测。反应条件分别为，单体/ 模板质量比为0. 54/1，pH值为5. 5，温度为30°C，氮气保护。用去甲醇溶液进行超声洗脱
46min，将模板分子从电极上除去，制成留有模板分子构型空穴的分子印迹高分子印迹聚合 物薄膜。在5. OOmmol/L铁氰化钾溶液进行示差脉冲扫描，记录峰电流的变化。三聚氰胺浓 度的在0.5-7. 5mg/L范围内呈线性关系；相关系数R2 = 0. 996。测定下限为0. 5mg/L。检 测相同浓度的三聚氰胺(η = 5)，计算结果表明相对标准偏差分别为6. 45-6. 13%。加标回 收率为 87. 5-109%。
具体实施例方式金电极(直径=0. 8cm)在0. 3 μ m的Al2O3粉末上打磨，直至出现光滑的镜面。依 次用稀HNO3(体积比为1 1)，甲醇，去离子水超声洗涤5min.。取出电极，待用。等摩尔间苯二酚和邻氨基酚为功能单体(间苯二酚取0.0555g，邻氨基酚取 0. 0550g)用0. 05moL/L的高氯酸溶解，用0. 10moL/L的NaOH调节pH值5. 5，加入三聚氰胺 0. 20g。用循环伏安法电位为-0. 2 1. 2V，平衡时间为10秒的范围内扫描30圈，扫描速度 为50mv/s。聚合膜沉积在电极的表面，用甲醇进行超声洗脱6min.，将模板分子从电极上除 去，制成留有模板分子构型空穴的分子印迹高分子印迹聚合物薄膜。在电聚合过程中氮气 保护。 实际液态奶样品检测过程为取20mL液态奶样品，加入一定量的K3Fe (CN) 6固体，使 其溶液浓度为5. 0mmol/Lo用分子印迹电极为工作电极，钼电极为对电极，饱和甘汞电极为 参比电极。示差脉冲法扫描样品，响应时间小于10秒，并记下其电流值，平行测量三次。根 据标准工作曲线计算样品中三聚氰胺的含量。实施例1、例2、例3、例4、例5见表1。每次 测定完样品电极在甲醇溶液中超声洗脱6min.。表2液态奶样品中三聚氰胺的检测结果
权利要求
一种利用电化学方法制备三聚氰胺分子印迹电聚合化学传感器。金电极为工作电极，一定量摩尔比的间苯二酚和邻氨基酚为功能单体，用一定量的高氯酸溶解，用0.1moL/L的氢氧化钠或氢氧化钾调节pH值4.5～6.5，按比例加入三聚氰胺。用循环伏安法电位为 0.2～1.2V，平衡时间为10秒范围内扫描25～35圈，扫描速度为50mv/s。电聚合过程氮气保护。聚合膜沉积在电极的表面，用甲醇溶液进行超声洗脱5～10min，将模板分子从电极上除去，制成留有模板分子构型空穴的分子印迹高分子印迹聚合物薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种三聚氰胺分子印迹电聚合化学传感器制备方法，其特征 所述一定量摩尔比的间苯二酚和邻氨基酚的功能单体其摩尔比为1 1 1 1.5中的一 种。
3.根据权利要求1所述的一种三聚氰胺分子印迹电聚合化学传感器制备方法，其特征 所述用一定量的高氯酸为0. 05 0. 15moL/L中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种三聚氰胺分子印迹电聚合化学传感器制备方法，其特征 所述按比例加入三聚氰胺为功能单体/模板质量比为0. 55/1。
5.用权利要求1制备的三聚氰胺分子印迹电聚合化学传感器应用于实际液态奶样品 检测，电极对特定结构的物质具有识别性能，对实际样品的测定不需要预处理。电极响应时 间小于10秒。使用30次内保持稳定。
全文摘要
分子印迹电化学传感器测定液态奶中的三聚氰胺属于食品安全检测技术领域。以液态奶中的三聚氰胺为研究对象，用循环伏安法在金电极上电聚合制备了分子印迹聚合物。本发明是以用等摩尔间苯二酚和邻氨基酚的混合溶液为功能单体，以三聚氰胺为模板分子，并以K3Fe(CN)6为印迹电极和底液间的探针，构建了一种有选择性检测三聚氰胺的新方法。反应条件分别为，单体/模板质量比为0.55/1，pH值为5.5，温度为30℃。用甲醇溶液进行超声洗脱6min，将模板分子从电极上除去，制成留有模板分子构型空穴的分子印迹高分子印迹聚合物薄膜。通过示差脉冲法进行检测，线性范围为0.50-7.50mg/kg。响应时间为10秒。对实际液态奶样品进行检测，无需用预处理，选择性好，其加标回收率为87.5-109％。
文档编号C08J9/26GK101942086SQ20101028971
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月25日 优先权日2010年9月25日
发明者崔莉凤, 申晴, 赵硕 申请人:北京工商大学