检测溶液中丙烯酰胺浓度的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化学检测技术领域，尤其涉及一种检测溶液中丙烯酰胺浓度的方法。
【背景技术】
[0002]丙烯酰胺在体内和体外试验均表现有致突变作用，可引起哺乳动物体细胞和生殖细胞的基因突变和染色体异常，如微核形成、姐妹染色单体交换、多倍体、非整倍体和其他有丝分裂异常等，显性致死试验阳性。并证明丙烯酰胺的代谢产物环氧丙酰胺是其主要致突变活性物质。动物试验研究发现，丙烯酰胺可致大鼠多种器官肿瘤，包括乳腺、甲状腺、睾丸、肾上腺、中枢神经、口腔、子宫、脑下垂体等。国际癌症研究机构(IARC) 1994年对其致癌性进行了评价，将丙烯酰胺列为2类致癌物(2A)即人类可能致癌物，其主要依据为丙烯酰胺在动物和人体内均可代谢转化为其致癌活性代谢产物环氧丙酰胺。因此，丙烯酰胺的分析检测显得尤为重要。迄今为止，丙烯酰胺的检测方法主要有高效液相色谱法、液相色谱耦合质谱法、荧光光谱法等。但这些方法有前处理过程繁琐、分析时间长、仪器及药品成本高等不足。因此，建立简单、快速且灵敏度高的丙烯酰胺检测方法逐渐成为研究重点。
[0003]丙烯酰胺进入体内后，会在体内与DNA上的鸟嘌呤结合形成加合物，导致基因突变等遗传物质损伤。因此可以以特征单链DNA作为传感平台，利用电化学技术检测丙烯酰胺，迄今为止，将特征单链DNA修饰玻碳电极用于丙烯酰胺检测的相关报道仍未见。
[0004]针对以上问题，我们研究了一种基于羧基化石墨烯和特征单链DNA修饰的玻碳电极检测丙烯酰胺的新方法，该方法操作简单、检测快速且灵敏度高，能进行丙烯酰胺的高灵敏识别。
【发明内容】
[0005]作为各种广泛且细致的研究和实验的结果，本发明的发明人已经发现，采用羧基化石墨烯及特征单链DNA修饰的玻碳电极，利用示差脉冲伏安法检测丙烯酰胺，有助于提高丙烯酰胺检测的灵敏度。基于这种发现，完成了本发明。
[0006]本发明的一个目的是研究了丙烯酰胺浓度的检测的方法。
[0007]本发明还有一个目的是通过利用示差脉冲伏安法，将修饰电极作为工作电极采用三电极体系检测丙烯酰胺的浓度，建立了一种简单、快速且灵敏度高的丙烯酰胺检测新方法。
[0008]本发明还有一个目的是在三电极体系中使用经羧基化石墨烯及特征单链DNA修饰的电极为工作电极，它将电化学信号传导的高灵敏性和特征单链DNA的高亲和性相结合。本发明的三电极体系制备简便、易修饰、灵敏高、测试费用低、适于联机化、稳定性好和结合目标物范围广等优点。
[0009]本发明提供的技术方案为:
[0010]一种检测溶液中丙烯酰胺浓度的方法，包括:
[0011]使用三电极体系通过示差脉冲伏安法对待检测液中的丙烯酰胺进行检测，根据丙烯酰胺的线性方程得到待检测液中丙烯酰胺的浓度，其中，三电极体系中的工作电极为羧基化石墨烯及特征单链DNA修饰的玻碳电极，特征单链DNA的序列为5’-AAA AAA AAA GGAAAA AAA AA- (CH2) 6_SH_3，。
[0012]优选的是，所述的检测溶液中丙烯酰胺浓度的方法中，包括以下步骤:
[0013]步骤一、制备所述工作电极，配制丙烯酰胺的浓度为O-lOnmol/L的多份标准溶液；
[0014]步骤二、采用所述工作电极，利用示差脉冲伏安法对步骤一中配制的每份标准溶液进行检测，得到每份标准溶液的示差脉冲伏安曲线，在此过程中分别记录每份标准溶液的示差脉冲伏安曲线中电流强度的峰值；
[0015]步骤三、以步骤二中得到的每一份标准溶液的示差脉冲伏安曲线对应的标准溶液的电流强度的峰值与丙烯酰胺浓度为Onmol/L时的标准溶液的电流强度的峰值的差值除以该份标准溶液的电流强度的峰值为纵坐标，以每一份标准溶液的浓度为横坐标绘制标准曲线并计算线性方程；
[0016]步骤四、采用所述工作电极，利用示差脉冲伏安法对未知浓度的丙烯酰胺的待检测液进行检测，得到待检测液的示差脉冲伏安曲线，将待检测液的示差脉冲伏安曲线对应的待检测液的电流强度的峰值与丙烯酰胺浓度为0nmol/L的标准溶液的电流强度的峰值的差值除以待检测液的电流强度的峰值代入步骤三中得到的线性方程中，计算得到待检测液中丙烯酰胺的浓度。
[0017]优选的是，所述的检测溶液中丙烯酰胺浓度的方法中，所述步骤一具体包括以下步骤:
[0018]步骤1.1、在打磨好的玻碳电极上滴加5 yL的羧基化石墨烯，于红外灯下干燥，待干燥后，得到羧基化石墨烯修饰的玻碳电极，备用。
[0019]步骤1.2、在步骤1.1中得到的羧基化石墨稀修饰的玻碳电极上滴加5 μ L浓度为I X 10 5mol/L的特征单链DNA的水溶液，并在5°C的冰箱中干燥，干燥后，得到所述羧基化石墨稀及特征单链DNA修饰的玻碳电极；
[0020]步骤1.3、向磷酸缓冲溶液中加入不同体积的浓度为2 μπιοΙ/L的丙烯酰胺标准溶液，分别得到含有丙烯酰胺的终浓度为Onmol/L的溶液a、含有丙烯酰胺的终浓度为lnmol/L的溶液b、含有丙烯酰胺的终浓度为2nmol/L的溶液C、含有丙烯酰胺的终浓度为5nmol/L的溶液d，所述溶液a、溶液b、溶液c和溶液d为四种标准溶液；其中所述磷酸缓冲溶液的pH 为 7.0，浓度为 0.2mol/Lo
[0021]优选的是，所述的检测溶液中丙烯酰胺浓度的方法中，所述步骤一中制备所述工作电极之前，还包括对玻碳电极进行预处理的步骤，其具体步骤为:
[0022]将玻碳电极依次放置在含有粒度分别为I μπι、0.3 μπι、0.05 μπι的抛光粉的抛光布上打磨，随后将所述玻碳电极依次放置在丙酮、浓度为0.5mol/L的硫酸溶液和超纯水中各超声I分钟，并在每次超声结束后使用超纯水冲洗0.5min。
[0023]优选的是，所述的检测溶液中丙烯酰胺浓度的方法中，所述步骤二具体包括以下步骤:
[0024]步骤2.1、将三电极体系分别置入所述四种标准溶液中，在室温下搅拌3min，静止3min ；
[0025]步骤2.2、扫描示差脉冲图谱，设置扫描初始电位为0V，终止电位为1.0V,电位增量为0.004V，脉冲宽度为0.05s，振幅为0.05V，脉冲周期0.5s，等待时间为2s ；
[0026]步骤2.3、分别测量并记录所述四种标准溶液的电流强度的峰值，建立所述四种标准溶液的示差脉冲伏安曲线。
[0027]优选的是，所述的检测溶液中丙烯酰胺浓度的方法中，所述三电极体系中的参比电极为Ag/AgCl电极，辅助电极为铂电极。
[0028]本发明至少包括以下有益效果:
[0029]本发明采用能与丙稀酰胺特异性相结合的羧基化石墨稀及特征单链DNA修饰的玻碳电极为工作电极，构建相关的传感界面作为三电极体系用于检测，提高了检测丙烯酰胺的灵敏性，最低可以检测出lmol/L的丙烯酰胺；
[0030]本发明作为基于特征单链DNA的电化学检测丙烯酰胺的一种方法，大大降低了检测成本，操作简单方便；
[0031]本发明一步快速检测丙烯酰胺，三电极体系制备完成后，仅需数分钟就可以实现一步检测出丙烯酰胺。
[0032]本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
[0033]本发明所涉及到的术语定义
[0034]除非另外定义，否则本文所用的所有技术及科学术语都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所了解相同的含义。虽然在本发明的实践或测试中可使用与本文所述者类似或等效的任何方法、装置和材料，但现在描述优选方法、装置和材料。
[0035]术语“DNA”即为是一种长链聚合物，组成单位为四种脱氧核苷酸，即腺嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸。而脱氧核糖与磷酸分子借由酯键相连，组成其长链骨架，排列在外侧，四种碱基排列在内侧。每个糖分子都与四种碱基里的其中一种相连，这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列，可组成遗传密码，指导蛋白质的合成。读取密码的过程称为转录，是以DNA双链中的一条单链为模板转录出一段称为mRNA的核酸分子。
[0036]术语“单链DNA”是指双链DNA经热或碱处理后由双螺旋结构变为单链结构。单链DNA在分子流体力学性质、吸收光谱、碱基反应性质等方面都和双链DNA不同。
[0037]“工作电极”又称研究电极，是指所研究的反应在该电极上发生。一般来