专利名称：一种利用膨胀石墨糊电极测定苋菜红的方法
技术领域：
本发明涉及一种电化学分析测试方法，特别涉及一种电化学分析检测苋菜红的方法。
背景技术：
苋菜红是一种人工合成的偶氮类色素，由于其色泽鲜艳，被广泛添加到葡萄酒、糖果、糖浆等食品中。根据我国食品添加剂使用卫生标准(GB 2760-1996)，苋菜红的平均日摄入量(ADI)是介于Omg Kg—1和O. 5mg Kg—1之间。然而，过多食用会引起高的遗传毒性、细胞
毒性等危害。
目前国内外有关苋菜红的检验检测技术主要有高效液相色谱法，荧光法，分光光度法等。这些方法检测精度虽高，但样品前处理复杂，仪器昂贵，需要专业的操作人员，耗时长。电化学法以其高灵敏、易于小型化和低成本，成为苋菜红现场检测的极好方法。电化学法测定苋菜红，电极材料是最关键的，选择合适的电极材料，对于提高苋菜红检测的灵敏度、选择性和稳定性等主要性能，具有重要的现实意义和学术价值。疏松多孔结构的膨胀石墨具有比表面积大，高电化学活性和低成本等特性，成为一种优良的电极材料。目前还没有利用膨胀石墨作为电极材料对苋菜红进行电化学检测的相关报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有食品中苋菜红的检测方法大都需要大型的实验仪器且实验操作条件苛刻，样品前处理复杂、成本高的缺点，提供一种简单、快速、成本低、灵敏度高、稳定性和重现性好的检测苋菜红的电化学方法。为解决这一问题，本发明提供的技术方案是本发明提供了一种利用膨胀石墨糊电极测定苋菜红的方法，其具体步骤为( I)膨胀石墨糊电极的制备通过化学氧化法制备膨胀石墨，然后称取质量比为99:1的膨胀石墨和固体石蜡于烧杯中，在电炉上加热使石蜡全熔并搅拌使两者混合均匀，冷却至室温后，将混合物填入玻璃管一端，然后插入一段铜丝，形成电路连接；该电极可通过在空白BR缓冲溶液中循环伏安扫描10圈实现电极的更新；作为优选，电炉加热达到的温度为60-70°C ；(2)标准曲线的绘制将步骤(I)得到的膨胀石墨糊电极作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，钼片电极作为辅助电极，组成三电极体系；将该三电极体系置于含有不同浓度苋菜红的BR缓冲溶液中，于电位O. 4V时搅拌富集400s，静置30s后，采用方波伏安技术在O. 4V到I. OV的电位范围内扫描，记录I-E曲线(如说明书附1)，并读出氧化峰峰电流值；所得数据经统计后，以苋菜红的浓度为横坐标，峰电流平均值为纵坐标，绘制标准曲线，推算出相应的线性回归方程；
作为优选，不同浓度苋菜红的浓度分别为: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)样品的检测将样品过滤后置于BR缓冲溶液中，按照与步骤(2)相同的电化学测试方法，方波溶出伏安法对待测样品溶液进行测试，以获得氧化峰电流值，所得电流值用步骤(2)所得标准曲线所对应的线性回归方程计算出待检测样品中苋菜红的浓度。作为优选，步骤(2)或步骤(3)中的BR缓冲溶液的浓度为O. 05mol/L, pH为7. O。作为优选，步骤(2)或步骤(3)中的方波伏安法的参数为电位增量0.001V ;振幅
0.OlV ;频率=IOHz ;静止时间30s。采用上述的技术方案后，在I. 0Χ1(Γ8-1. OX l(T7mol/L区间和1.0X10_7-4.0X10_6mol/L这两段范围内得到氧化电流与苋菜红浓度分别呈两条良好的线性关系(如说明书附2)，线性方程分别为I(yA)=2.52C (ymol/L)+3. 16(线性相关系数 R=O. 996)和 I (μ A) =31. OOC ( μ mol/L)-O. 23 (线性相关系数 R=O. 999)，其中C为苋菜红的浓度(如说明书附2所对应的数据点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 为氧化峰峰电流值；利用标准曲线法对食品中苋菜红进行分析检测。本发明的有益效果是本发明利用了膨胀石墨疏松多孔的结构、优良的导电性、较强的吸附能力，提高了电极对苋菜红的电催化氧化性能，该膨胀石墨糊电极对苋菜红检测的线性范围为I. O X 10-^4. O X 10_6mol/L，宽于目前所报道的技术。在
1.0X10_8 1. 0X10_7mol/L区间和I. OX 10_7 4. OX 10_6mol/L区间内对应的灵敏度分别为15.853A (mol/U^nT2 和 194. 983A (mol/L K1CnT2,检测限为5. OX l(T9mol/L。本发明中的膨胀石墨糊电极相当于一种新型的电化学传感器，其制备方法简单、成本低、快速、易操作。用于实际样品葡萄酒中苋菜红的测定，本测试方法具有较高的灵敏度、较好的稳定性和重现性。
图I膨胀石墨糊电极在不同浓度苋菜红的BR缓冲溶液中富集后的方波伏安曲线图，苋菜红的浓度由内到外依次为: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图2苋菜红的氧化峰电流值与其浓度的标准曲线图
具体实施例方式现在结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细的说明，但应了解的是，这些实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为本发明实施的限制。本实施例中，膨胀石墨糊电极的制备及对苋菜红溶液浓度的测定方法步骤如下( I)膨胀石墨糊电极的制备
通过化学氧化法制备膨胀石墨，准确称取质量比为99:1的膨胀石墨和固体石蜡于烧杯中，在电炉上微热至65°C左右使石蜡全熔并搅拌使两者混合均匀，冷却至室温后，将混合物填入直径为5_的玻璃管一端，然后插入一段直径为2_的铜丝实现电路连接；该电极可通过在空白电解质中循环伏安扫描10圈实现电极的更新；(2)标准曲线的绘制将步骤(I)得到的膨胀石墨糊电极作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，钼片电极作为辅助电极，组成三电极体系；将该三电极体系置于含有不同浓度苋菜红(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 值为 7. 0 的伯瑞特-罗宾森(Britton-Robinson) BR缓冲溶液中，于电位O. 4V时搅拌富集400s，停止搅拌，采用方波伏安法在O. 4V到I. OV的电位范围内扫描，扫描参数为电位增量0. OOlV ;振幅0. OlV ;频率IOHz ;静止时间30s ;得到膨胀石墨糊电极对觅菜红催化氧化的峰电流值,记录I-E曲线，并读出氧化峰电流值；所得数据经统计后，以苋菜红的浓度为横坐标，峰电流平均值为纵坐 标，绘制标准曲线，在I. OX 1(Γ8 I. OX l(T7mol/L区间和I. O X 10_7 4. O X 10_6mol/L这两段范围内得到氧化电流与苋菜红浓度分别呈两条良好的线性关系，进而获得相应的线性回归方程Ι(μ A) =2. 52C ( μ mol/L)+3. 16 (线性相关系数 R=O. 996)和 I ( μ A) =31. OOC ( μ mol/L) -O. 23(线性相关系数R=O. 999)，其中C为苋菜红的浓度，I为氧化峰电流值。(3)样品的检测市售葡萄酒无须特别处理。用O. 45 μ m的滤膜过滤后取O. 5mL滤液置于IOOmL容量瓶中，用pH为7. O的BR缓冲液定容至IOOmL ;按照与步骤(2)相同的电化学测试方法方波伏安法对待测样品溶液进行测试，以获得氧化峰电流值，所得电流值用步骤(2)所得标准曲线所对应的线性回归方程计算出待检测样品中苋菜红的浓度。测定结果表明测得的氧化峰电流值为零，即所测样品中不含有苋菜红。对样品进行加标回收，分别取I. OmL,2. OmL,3. OmL浓度为100 μ mol/L的苋菜红标准溶液及O. 5mL处理后的市售的三种葡萄酒滤液，置于IOOmL容量瓶中，用pH为7.0的BR缓冲液定容至IOOmL,加入葡萄酒样品中的苋菜红标准溶液浓度分别为I. 00 μ mol L-1，2. 00 μ mol L-1和3. 00 μ mol L—1，用制备的膨胀石墨糊电极做工作电极对上述样品进行方波伏安法检测，三个样品中苋菜红标准溶液对应的峰电流值分别为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。把每个峰电流值代入标准曲线方程计算得出觅菜红的浓度分别为 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、计算加标回收率并将本方法的检测结果与HPLC检测结果进行对比，检测结果如如表I所示。表I样品加标回收测定结果
权利要求
1.一种利用膨胀石墨糊电极测定苋菜红的方法，其特征是包括如下步骤 (1)膨胀石墨糊电极的制备 通过化学氧化法制备膨胀石墨，然后称取质量比为99:1的膨胀石墨和固体石蜡于烧杯中，在电炉上加热使石蜡全熔并搅拌使两者混合均匀，冷却至室温后，将混合物填入玻璃管的一端，然后插入一段铜丝，形成电路连接； (2)标准曲线的绘制 将步骤(I)得到的膨胀石墨糊电极作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，钼片电极作为辅助电极，组成三电极体系；将该三电极体系置于含有不同浓度苋菜红的BR缓冲溶液中，于电位0. 4V时搅拌富集400s，静置30s后，采用方波伏安技术在0. 4V到I. OV的电位范围内扫描，记录I-E曲线，并读出氧化峰峰电流值；所得数据经统计后，以苋菜红的浓度为横坐标，峰电流平均值为纵坐标，绘制标准曲线，推算出相应的线性回归方程； (3)样品的检测 将样品过滤后置于BR缓冲溶液中，按照与步骤(2)相同的电化学测试方法，方波溶出伏安法对待测样品溶液进行测试，以获得氧化峰电流值，所得电流值用步骤(2)所得标准曲线所对应的线性回归方程计算出待检测样品中苋菜红的浓度。
2.根据权利要求I所述的利用膨胀石墨糊电极测定苋菜红的方法，其特征在于步骤(1)中所述的电炉加热达到的温度为60-70°C。
3.根据权利要求I所述的利用膨胀石墨糊电极测定苋菜红的方法，其特征在于步骤(2)中所述的不同浓度苋菜红的浓度分别为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.根据权利要求I所述的利用膨胀石墨糊电极测定苋菜红的方法，其特征在于步骤(2)或步骤(3)中所述的BR缓冲溶液的浓度为0.05mol/L, pH为7. O。
5.根据权利要求I所述的利用膨胀石墨糊电极测定苋菜红的方法，其特征在于步骤(2)或步骤(3)中所述的方波伏安法的参数为电位增量0. OOlV ;振幅0. OlV ;频率10Hz ；静止时间30s。
全文摘要
本发明涉及一种利用膨胀石墨糊电极测定苋菜红的方法，属电化学分析检测技术领域。首先分别将工作电极膨胀石墨糊电极、参比电极饱和甘汞电极、辅助电极铂丝电极置于含有不同浓度苋菜红的伯瑞特-罗宾森BR缓冲溶液(以下简称BR缓冲溶液)中，采用方波伏安技术，得到苋菜红的氧化峰电流值，该氧化峰电流值与苋菜红的浓度具有良好的线性关系，再按照同样的方法测得样品溶液的氧化峰电流值，根据标准曲线和相应的线性回归方程得到样品中苋菜红的浓度，该方法操作简单，方便快速，检测成本低，灵敏度高、稳定性和重现性好，同时实现了对苋菜红的直接检测。
文档编号G01N27/30GK102778496SQ201210291159
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者张静, 王文昌, 王美玲, 陈智栋 申请人:常州大学