張慧慧，李錦州，劉 陽(yáng)

（哈爾濱師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025）

前 言

2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚簡(jiǎn)稱BHT，廣泛用于食品中的抗氧化劑。能夠抑制或延緩食品在空氣中氧化引起變質(zhì)，同時(shí)也作為化妝品、醫(yī)藥等的穩(wěn)定劑[1]。在正常情況下，人體可以通過(guò)身體代謝將其排掉，不產(chǎn)生危害。如果過(guò)量使用，會(huì)對(duì)人體肝，脾，腎等組織帶來(lái)傷害[2]。測(cè)定BHT的主要方法有氣相色譜法[3]、高效液相色譜法[4]和表面增加拉曼光譜法[5]等，這些方法靈敏度較高，但需要精密的設(shè)備儀器，且樣品的處理很耗時(shí)。電化學(xué)法操作簡(jiǎn)單，具有較高的靈敏度，響應(yīng)速度快，化學(xué)穩(wěn)定性較強(qiáng)[6]。聚2，2-聯(lián)吡啶（Pbpy）作為有機(jī)導(dǎo)電高分子材料，因參與電極的電子傳遞，提高對(duì)生物小分子的電催化作用引起關(guān)注[7]。酰基吡唑啉酮是一類β雙酮試劑，其互變烯醇式異構(gòu)體呈弱酸性，可增強(qiáng)生物分子的電信號(hào)，已用于電化學(xué)分析[8]。最近李錦州等報(bào)道了該試劑的鋅配合物作為修飾電極成分進(jìn)行腺嘌呤的電化學(xué)測(cè)定，檢出效果明顯提高[9]?；赑bpy和酰基吡唑啉酮稀土配合物分子的識(shí)別能力，本文首次制備了[GdL3（HL）]·H2O/Pbpy/GCE復(fù)合膜修飾電極，研究了食品添加劑BHT的電化學(xué)行為，并用于食物油的檢測(cè)。該方法簡(jiǎn)單、高效以及檢出限低，具有良好的應(yīng)用前景。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

電化學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)均在CHI 650電化學(xué)工作站（上海辰華儀器公司）上完成。采用三電極系統(tǒng)：飽和甘汞電極（SCE）為參比電極、鉑電極為對(duì)電極、[GdL3（HL）]·H2O/Pbpy/GCE（d=4mm）為工作電極。所有電位均相對(duì)于飽和甘汞電極。

2,2-聯(lián)吡啶（Bpy）（上海試劑廠），[GdL3（HL）]·H2O按文獻(xiàn)[10]方法合成，以無(wú)水乙醇為溶劑配成1×10-3mol·L-1的溶液備用；2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚（上海試劑廠）溶于水配成1×10-5mol·L-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用水稀釋成所需濃度；磷酸緩沖溶液（PBS）為0.1mol·L-1NaH2PO4和Na2HPO4兩種溶液混合而成。其他試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。實(shí)驗(yàn)室溫度為25℃。

1.2 修飾電極的制備

將0.1562g2,2-聯(lián)吡啶溶于無(wú)水乙醇中溶液定容至10mL，得到0.1mol·L-1的Bpy標(biāo)準(zhǔn)液。取1mL 0.1mol·L-1的 Bpy溶液和 3mL pH=7的 PBS，加入二次蒸餾水定容至10mL，配制成1×10-2mol·L-1的Bpy電解液。同樣方法制得1×10-3mol·L-1[GdL3（HL）]·H2O電解液。玻碳電極使用前經(jīng)Al2O3拋光成鏡面，依次用蒸餾水、HNO3水溶液（體積比為1∶1）、乙醇沖洗，干燥。掃描電位為-0.6～1.8V，在掃速為100mV·s-1條件下，循環(huán)伏安掃描20圈，電聚合沉積Bpy的效果最佳，制得Pbpy/GCE電極。制備[GdL3（HL）]·H2O/Pbpy/GCE電極是在干燥的Pbpy/G CE電極表面繼續(xù)沉積 [GdL3（HL）]·H2O電解液所得。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

將三電極體系浸入含有一定濃度的BHT的磷酸鹽緩沖溶液中，于-0.6～1.8V電位間進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，掃速為100mV·s-1。伏安掃描前需通入高純度N2約5min。.

2 結(jié)果與討論

2.1 BHT在[GdL3（HL）]·H2O/Pbpy/GCE的電化學(xué)行為

在磷酸的緩沖溶液為支撐電解質(zhì)的溶液中，加入BHT（1×10-5mol·L-1）儲(chǔ)存液，分別以裸GCE、Pbpy/GCE、[GdL3（HL）]·H2O/Pbpy/GCE為工作電極，對(duì)BHT進(jìn)行電化學(xué)檢測(cè)。由圖1可見(jiàn)：實(shí)驗(yàn)條件掃速100mV·s-1，掃描電勢(shì)范圍為-0.6～1.8V，進(jìn)行循環(huán)伏安測(cè)試。BHT在裸電極上（圖1曲線a）,于0.612V附近出現(xiàn)很小的BHT氧化峰電流；Pbpy/GCE電極測(cè)試（圖1曲線b）的氧化峰電位Ep=0.254V,與裸電極相比負(fù)移了358mV，峰電流也有所增加。[GdL3（HL）]·H2O/Pbpy/GCE顯示的氧化峰電流曲線（圖1曲線c），氧化峰電位出現(xiàn)于Ep=0.212V，與Pbpy/GCE相比略有負(fù)移；氧化峰電流比Pbpy/GCE和裸電極明顯增加。表明在BHT氧化還原過(guò)程中，[GdL3（HL）]·H2O與Pbpy復(fù)合后，產(chǎn)生了協(xié)同增效作用，能夠加快檢測(cè)分子氧化的電子轉(zhuǎn)移速率，對(duì)其有明顯的電化學(xué)催化作用。

圖 1 pH 5.0，1×10-5 mol·L-1 BHT 的循環(huán)伏安圖，工作電極分別為（a）裸GCE,（b）Pbpy/GCE,（c）[GdL3（HL）]·H2O/Pbpy/GCE,掃描速度 100mV·s-1Fig.1 Cyclic voltammograms of 1×10-5mol·L-1 BHT at（a）bare GCE（b）Pbpy/GCE and（c）[GdL3（HL）]·H2O/Pbpy/GCE in 0.10mol·L-1（pH 5.0）.Scan rate:100 mV·s-1

2.2 溶液對(duì)pH值得影響

考察了pH值3.0～9.0之間，修飾電極[GdL3（HL）]·H2O/Pbpy/GCE測(cè)定體系，溶液pH值對(duì)1×10-5mol·L-1BHT的催化氧化峰電流Ip和氧化峰電位Ep的影響。由圖2可知，隨溶液pH值增大，峰電位逐漸負(fù)移，氧化峰電位與pH值呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，其線性擬合方程為：Ep（V）=0.982-0.045pH（r=0.99813），直線斜率為45mV/pH，BHT在[GdL3（HL）]·H2O/Pbpy/GCE電極表面上進(jìn)行的電化學(xué)氧化反應(yīng)機(jī)理如下圖所示。電極反應(yīng)過(guò)程中有一個(gè)質(zhì)子參加電極反應(yīng)，傳遞電子數(shù)為2，該結(jié)果與文獻(xiàn)相一致[11]。

檢測(cè)峰電流與pH值的增大成正比，在pH=5時(shí)達(dá)到最大值，而后隨pH值的增大而降低。實(shí)驗(yàn)選擇pH=5的磷酸鹽電解質(zhì)作為測(cè)試底液。

圖2 BHT的峰電流Ip和峰電位Ep與pH的關(guān)系圖Fig.2 Influence of pH on the peak current（Ip）and peak potential（Ep）of BHT

BHT反應(yīng)機(jī)理

2.3 掃速的影響

在選定的實(shí)驗(yàn)條件下，掃描速度為50～300mV·s-1之間進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 a.1×10-5 mol·L-1BHT在pH=5.0 PBS中不同掃描速度（50～300mV·s-1）的循環(huán)伏安圖b.氧化峰電流與掃描速度的關(guān)系圖Fig.3 a.Cyclic voltammgrams of 1×10-5 mol·L-1 BHT in 0.10mol/L PBS（pH=5.0）at various scan rates（from inner to outer）:50～300mV·s-1 b.Relation between oxidation peak current and scan rates

隨著掃描速度的增加，BHT的氧化峰電位向正方向移動(dòng)（圖3a），該氧化峰電流與掃描速度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系（圖 3b）,線性方程式為：Ip（uA）=1.7024+0.3872v1/2（r=0.99842）。可判斷BHT的電極過(guò)程為擴(kuò)散控制的不可逆反應(yīng)[12]。掃描速率低，峰電流較小，掃速為100mV·s-1時(shí)，信噪比最好，本實(shí)驗(yàn)選擇最佳掃速為 100mV·s-1。

2.4 修飾量的影響

2，2-聯(lián)吡啶膜可通過(guò)循環(huán)伏安法將聯(lián)吡啶聚合至玻碳電極上。電聚合修飾膜時(shí)，可通過(guò)改變循環(huán)伏安掃描圈數(shù)來(lái)改變膜的厚度，制備不同膜厚度的不同電極，在通常情況下，隨循環(huán)伏安掃描圈數(shù)的增加，膜厚度隨之增加，但掃描次數(shù)增加過(guò)多也可能引起修飾膜的缺陷，不利于修飾電極對(duì)BHT的電化學(xué)影響。故本實(shí)驗(yàn)選擇制備Pbpy修飾電極聚合循環(huán)伏安次數(shù)為20圈是最佳掃描圈數(shù)。同理，[GdL3（HL）]·H2O修飾電極最佳掃描圈數(shù)也為20圈。

2.5 線性范圍、重現(xiàn)性、穩(wěn)定性和檢出限

在選定底液條件下，不同濃度的BHT在[GdL3（HL）]·H2O/Pbpy/GCE修飾電極上的脈沖伏安曲線如圖4a所示，實(shí)驗(yàn)表明：BHT在6.0×10-6～2.0×10-4mol·L-1范圍氧化峰電流隨濃度的增大而增大。BHT在[GdL3（HL）]·H2O/Pbpy/GCE修飾電極上的氧化峰電流與濃度在 6.0×10-6～2.0×10-4mol·L-1范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系（圖4b）,其線性回歸方程 Ip=1.344+0.026C（r=0.99823），檢出限為 1×10-8mol·L-1。

圖4 a.不同濃度BHT在pH=5.0 PBS中的脈沖循環(huán)伏安圖,b.BHT濃度與峰電流Ip的線性關(guān)系圖Fig.4 a.DPVs of[GdL3（HL）]·H2O/Pbpy/GCE in 0.10mol/L PBS（pH 5.0）containing different concentrationsof BHT,b.Linear relation between the peak currentand the concentration of BHT

將電極在空氣中放置一周后，其循環(huán)伏安曲線以及對(duì)BHT的電催化作用基本不變，表明[GdL3（HL）]·H2O/Pbpy/GCE修飾電極具有良好的穩(wěn)定性。

2.6 干擾實(shí)驗(yàn)

2.7 樣品分析

為了驗(yàn)證[GdL3（HL）]·H2O/Pbpy/GCE電極的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，準(zhǔn)確量取1mL大豆油，用N,N-二甲基甲酰胺將其分散，轉(zhuǎn)移至10mL容量瓶中，加入二次蒸餾水定容。采取標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（如表1所示）。數(shù)據(jù)表明該實(shí)驗(yàn)方法能有效地測(cè)定大豆油中BHT的含量。

表1 樣品分析結(jié)果Table1 The analytic results of samples

3 結(jié) 論

制備了[GdL3（HL）]·H2O/Pbpy/GCE復(fù)合膜電極，研究了2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚在該電極上的電化學(xué)行為。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該復(fù)合膜修飾電極對(duì)BHT的電化學(xué)響應(yīng)效果明顯優(yōu)于裸玻碳電極和2，2-聯(lián)吡啶修飾電極，能顯著增強(qiáng)BHT的氧化峰電流，說(shuō)明[GdL3（HL）]·H2O與Pbpy產(chǎn)生了協(xié)同增效作用。電極反應(yīng)為擴(kuò)散控制的不可逆過(guò)程。該電極制作簡(jiǎn)單，有較高的選擇性、靈敏度和抗干擾能力。

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