CN102809598B - 一种快速检测egcg的电化学传感器的热聚合制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种快速检测EGCG的电化学传感器的热聚合制备方法，涉及农产品活性成分分析检测领域技术。该方法包括：功能单体和模板分子的预聚合、玻碳电极表面的成膜、模板分子的洗脱，即可得到用于茶及其制品中EGCG快速检测的分子印迹电化学传感器。该传感器可以实现快速、实时和在线检测，为茶及其制品的品质理化评定提供参考，同时为食品或者农产品中活性成分的分析和检测开辟了新的思路。
Description
技术领域
本发明涉及农产品活性成分分析检测领域技术，具体是一种快速检测EGCG的电化学传感器及其热聚合制备方法。
背景技术
没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin-3- gallate, EGCG)主要存在于茶属植物中，以绿茶中含量最高。茶多酚的主要成分是儿茶素，而EGCG占儿茶素总量的50％左右，是茶的主要活性成分。已报道EGCG具有广泛的生物活性，如清除自由基、抗氧化、抗癌、预防心血管疾病、降脂减肥和防辐射、增强口腔健康等，EGCG的含量直接决定着茶及其制品生物活性的强弱，所以快速定量检测茶及其制品中EGCG的含量从理化角度对茶及其制品的品质评定是十分必要的。
没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)的化学结构式
从上世界50年代起，各国广泛开展了茶叶理化评审的研究，探讨茶叶的物理性状和分析茶叶各种有效化学成分的含量，试从计量的数据来寻求理化审评方法鉴定茶叶优劣。而茶叶色、香、味的形成是及其复杂的，茶叶的优劣往往是许多成分综合作用的结果。国内外对茶叶评定一般采用感官和理化评审相结合的方法，理化方法主要是检测茶叶中主要成分的含量。我国国家标准中评价茶叶的成分有氨基酸、咖啡碱、茶多酚和水分，其中国标GB/T 8313-2008中规定茶多酚的含量测定采用福林酚试剂比色法，绿茶中儿茶素含量采用高效液相色谱法。
我国是茶叶的生产和消费大国，每年用于其成分检测的费用和工作量十分巨大。茶制品从其初加工到深加工和销售的各个环节，涉及多次的成分检测。目前常规茶叶成分理化检验具有较高的准确度和可靠性，但茶叶样品的预处理过程繁琐、测试耗时、成本较高等，因此开发快速检测茶及其制品中主要活性成分的方法是十分必要的，专利CN101598714A以含水率、总纤维含量和全氮量三项内含物指标检测茶鲜叶原料质量。专利CN101419166A报到了基于近红外光谱和机器视觉技术的茶叶品质无损检测方法及装置。CN101424636A报道了快速无损检测绿茶成分含量的装置，该装置主要使用近红外光谱分析技术能实现绿茶中氨基酸、咖啡碱、茶多酚、水分等的无损检测。CN200810055044.9报道了茶多酚检测试纸及其标准比色卡和它们的用途，而作为鲜叶、茶及其制品中主要的高活性成分EGCG的检测均未提及。基于EGCG是茶多酚的主要活性成分，其含量快速检测缺乏研究的现状，本发明将表面分子印迹技术与膜技术耦合，在玻碳电极表面合成了EGCG-玻碳电极表面分子印迹聚合膜制备了电化学传感器，实现了茶及其制品中EGCG的快速检测。为茶及其制品理化评定提供准确度高、重现性好、预处理过程简单、耗时短、成本较低的检测方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速检测EGCG含量的电化学传感器及其热聚合制备方法，并将其应用于茶及其制品中EGCG的检测。本发明主要采用表面分子印迹技术和膜技术耦合并通过热聚合制备用于特异性的分析检测EGCG的电化学传感器。该电化学传感器可以实现快速、实时和在线检测，为茶及其制品的品质理化评定提供参考，同时为食品或者农产品中活性成分的分析和检测开辟了新的思路。
本发明EGCG电化学传感器的制备技术方案如下：
一种快速检测EGCG的电化学传感器的热聚合制备方法，按照以下步骤进行：
（1）玻碳电极的抛光：玻碳电极依次在粒径0.3和0.05μm氧化铝粉麂皮上抛光，用超纯水和无水乙醇中分别超声3-5 min，洗去电极表面的残留物；该电极抛光效果需监测，基于CHI660的电化学工作站，使用循环伏安法将电极以5 mM铁氰化钾为底液的20 mM EGCG标准液中扫描；如果得不到准确可逆的氧化还原峰（峰电流比为1:1，峰电流差值小于90mV），则重新处理。
（2）功能单体-甲基丙烯酸和模板分子-EGCG的预聚合：取模板分子EGCG和甲基丙烯酸（MAA）溶于乙腈溶液中，超声振荡5-10min，静置30-60min，使EGCG与MAA充分反应形成预聚合体系；其中EGCG ：甲基丙烯酸：乙腈的比例为0.2-0.4 ：0.6-1.6 ：1(mmol/ mmol/ml)。
（3）玻碳电极表面成膜预聚合体系形成后，向其中加入交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）和引发剂偶氮二异丁腈（AIBN），超声溶解3-5min后，将抛光后的电极和预聚合体系充分接触10-30s后取出，置于50-70℃的恒温烘箱内热聚合8-10h，即可得到含有EGCG的印迹电极前驱体，其中EDMA ：AIBN为400-600 ：0.03-0.05（μL/ g）。
（4） 模板分子的洗脱将EGCG印迹电极前驱体置于甲醇和乙酸体积比为9:1的混合液中，在磁力搅拌下常温洗脱EGCG分子12-24h，洗脱完成后在纯净水中超声2min，以除去吸附于表面的印迹分子，即得到EGCG印迹电极。
本发明与现有技术相比具有如下优点：提供了EGCG和功能单体的最佳配比，以及交联剂和催化剂的加入比例。该制备工艺简单、成本低，检测精度高且选择性强，稳定好。该方法制备的电化学传感器可以实现茶及其制品的快速检测。
具体实施方式
实施例1
将玻碳电极依次在粒径0.3和0.05μm氧化铝粉麂皮上抛光，用超纯水和无水乙醇中分别超声3min，洗去电极表面的残留物。取0.2mM的EGCG和0.8mM 的MAA溶于乙腈溶液中，超声振荡5min，静置1h，使EGCG与MAA充分作用形成预聚合体系；向其中加入交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）500μL和引发剂偶氮二异丁腈（AIBN）0.03g，超声溶解3min后，将预处理的电极和预聚合体系充分接触30s后取出，置于70℃的恒温烘箱内热聚合8h，即可EGCG印迹电极前驱体，取出电极置于甲醇和乙酸体积比为9:1的混合液中，在磁力搅拌下常温洗脱EGCG分子12h，洗脱完成后在纯净水中超声2min，以除去吸附于表面的印迹分子，即得到EGCG印迹电极。
黄山绿茶1中EGCG检测。取0.499g黄山绿茶1，用80℃含有5mM铁氰化钾热水50ml浸泡1h后，过滤得茶汤，将茶汤用5mM铁氰化钾溶液稀释1倍后，基于CHI660的电化学工作站，使用差分脉冲伏安法（DPV）检测得出响应值为1.046μA；经EGCG浓度与峰电流的响应曲线（y=-0.4343x+6.2602，R2=0.991）计算原茶汤的中EGCG的浓度为24.0120μmol/L，EGCG质量为0.5312mg。
实施例2
将玻碳电极依次在粒径0.3和0.05μm氧化铝粉麂皮上抛光，用超纯水和无水乙醇中分别超声5min，洗去电极表面的残留物。取0.3mM的EGCG和1.5mM MAA溶于乙腈溶液中，超声振荡5min，静置1h，使模板分子与MAA充分作用形成预聚合体系；向其中加入交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）400μL和引发剂偶氮二异丁腈（AIBN）0.04g，超声溶解4min后，将预处理的电极和预聚合体系充分接触20s后取出，置于60℃的恒温烘箱内热聚合10h，即可EGCG印迹电极前驱体，取出电极置于甲醇和乙酸体积比为9:1的混合液中，在磁力搅拌下常温洗脱EGCG分子24h，洗脱完成后在纯净水中超声2min，以除去吸附于表面的印迹分子，即得到EGCG印迹电极。
黄山绿茶2中EGCG检测。取0.4709g黄山绿茶2，用80℃含有5mM铁氰化钾热水50ml浸泡1h后，过滤得茶汤，将茶汤用5mM铁氰化钾溶液稀释1倍后，基于CHI660的电化学工作站，使用差分脉冲伏安法（DPV）检测得出响应值为1.064μA；经EGCG浓度与峰电流的响应曲线（y=-0.4343x+6.2602，R2=0.991）计算原茶汤的中EGCG的浓度为23.9291μmol/L，EGCG质量为0.5293mg。
实施例3
将玻碳电极依次在粒径0.3μm和0.05μm氧化铝粉麂皮上抛光，用超纯水和无水乙醇中分别超声4min，洗去电极表面的残留物。取0.4mM的EGCG和1.6mM MAA溶于乙腈溶液中，超声振荡5min，静置1h，使模板分子与MAA充分作用形成预聚合体系；向其中加入交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）600μL和引发剂偶氮二异丁腈（AIBN）0.05g，超声溶解5min后，将预处理的电极和预聚合体系充分接触30s后取出，置于70℃的恒温烘箱内热聚合10h，即可EGCG印迹电极前驱体，取出电极置于甲醇和乙酸体积比为9:1的混合液中，在磁力搅拌下常温洗脱EGCG分子18h，洗脱完成后在纯净水中超声2min，以除去吸附于表面的印迹分子，即得到EGCG印迹电极。
康师傅冰红茶中EGCG检测。取市售的瓶装康师傅冰红茶50ml，将冰红茶用5mM铁氰化钾溶液稀释1倍后，基于CHI660的电化学工作站，使用差分脉冲伏安法（DPV）检测得出响应值为1.1090μA；经EGCG浓度与峰电流的响应曲线（y=-0.4343x+6.2602，R2=0.991）计算出康师傅冰红茶中EGCG的浓度为23.7218μmol/L，50ml 康师傅冰红茶中EGCG质量为0.5247mg。
实施例4
将玻碳电极依次在粒径0.3μm和0.05μm氧化铝粉麂皮上抛光，用超纯水和无水乙醇中分别超声4min，洗去电极表面的残留物。取0.4mM的EGCG和1.2mM MAA溶于乙腈溶液中，超声振荡3min，静置1h，使模板分子与MAA充分作用形成预聚合体系；向其中加入交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）500μL和引发剂偶氮二异丁腈（AIBN）0.04g，超声溶解4min后，将预处理的电极和预聚合体系充分接触20s后取出，置于70℃的恒温烘箱内热聚合12h，即可EGCG印迹电极前驱体，取出电极置于甲醇和乙酸体积比为9:1的混合液中，在磁力搅拌下常温洗脱EGCG分子15h，洗脱完成后在纯净水中超声2min，以除去吸附于表面的印迹分子，即得到EGCG印迹电极。
雀巢冰爽茶中EGCG检测。取市售的瓶装雀巢冰爽茶50ml，将冰爽茶用5mM铁氰化钾溶液稀释1倍后，基于CHI660的电化学工作站，使用差分脉冲伏安法（DPV）检测得出响应值为0.9990μA；经EGCG浓度与峰电流的响应曲线（y=-0.4343x+6.2602，R2=0.991）计算出雀巢冰爽茶中EGCG的浓度为24.2284μmol/L，50ml 雀巢冰爽茶中EGCG质量为0.5359mg。
Claims (1)
1.一种快速检测EGCG的电化学传感器的热聚合制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：
（1）玻碳电极的抛光：玻碳电极依次在粒径0.3和0.05μm氧化铝粉麂皮上抛光，用超纯水和无水乙醇中分别超声3-5 min，洗去电极表面的残留物；
（2）功能单体-甲基丙烯酸和模板分子-EGCG的预聚合：取模板分子EGCG和甲基丙烯酸（MAA）溶于乙腈溶液中，超声振荡5-10min，静置30-60min，使EGCG与MAA充分反应形成预聚合体系；其中EGCG：甲基丙烯酸：乙腈的比例为0.2-0.4 ：0.6-1.6 ：1(mmol/ mmol/ml) ；
（3）玻碳电极表面成膜预聚合体系形成后，向其中加入交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）和引发剂偶氮二异丁腈（AIBN），超声溶解3-5min后，将抛光后的电极和预聚合体系充分接触10-30s后取出，置于50-70℃的恒温烘箱内热聚合8-10h，即可得到含有EGCG的印迹电极前驱体，其中乙二醇二甲基丙烯酸酯：偶氮二异丁腈为400-600 ：0.03-0.05（μL/ g）；
（4）模板分子的洗脱将EGCG印迹电极前驱体置于甲醇和乙酸体积比为9:1的混合液中，在磁力搅拌下常温洗脱EGCG分子12-24h，洗脱完成后在纯净水中超声2min，以除去吸附于表面的印迹分子，即得到EGCG印迹电极；
其中步骤（1）中电极抛光效果需监测，基于CHI660的电化学工作站，使用循环伏安法将电极以5 mM铁氰化钾为底液的20 mM EGCG标准液中扫描；如果得不到准确可逆的氧化还原峰即峰电流比为1:1，峰电流差值小于90mV，则重新处理。
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