CN104713927A - 一种检测食品中三氯蔗糖的电化学方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检测食品中三氯蔗糖的电化学方法，采用恒电位法在玻碳电极表面沉积一层氧化铜粒子得到高灵敏度的三氯蔗糖电化学传感器。将氧化铜修饰的玻碳电极作为工作电极、饱和甘汞电极作为参比电极、铂丝电极作为对电极同时置于含有不同浓度三氯蔗糖的缓冲溶液中，采用计时电流法，在0.6V的电压条件下进行检测，得到三氯蔗糖的响应电流值，该响应电流值与三氯蔗糖的浓度具有良好的线性关系。按照上述方法对实际样品进行检测得到的三氯蔗糖的响应电流值，根据标准曲线和相应的线性回归方程得到样品中三氯蔗糖的浓度。该方法操作简单，方便快速，检测成本低，灵敏度高，同时实现了对三氯蔗糖的直接检测。

Description

一种检测食品中三氯蔗糖的电化学方法

技术领域

本发明属于电化学分析检测技术领域，具体涉及一种氧化铜粒子修饰玻碳电极作为工作电极，对食品中三氯蔗糖的电化学检测方法。

背景技术

三氯蔗糖是一种安全的，无热量的甜味剂，其甜度约为蔗糖的600倍。它是一种新型非营养性甜味剂，不参与人体新陈代谢，不会引起肥胖及血糖波动。在由于具有多种优势，三氯蔗糖作为一种甜味剂已经被广泛应用在食品范围内。

我国于1997年7月1日正式批准三氯蔗糖作为食品添加剂使用，并在GB 2760—2007《食品添加剂使用卫生标准》中对三氯蔗糖的使用范围和限量进行详细规定。因此为了避免非法添加和超量添加，必须加强对三氯蔗糖的含量控制。

目前国内外检测三氯蔗糖的方法主要有高效液相色谱法、离子色谱法和液质联用法等。这些方法虽精确度高，但所用仪器昂贵，操作复杂，需要专业的操作人员，耗时耗力。

本发明针对的一种检测食品中三氯蔗糖的电化学方法具有高灵敏度、易操作、分析速度快、低成本等优点。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前检测食品添加剂三氯蔗糖方法操作复杂，实验操作条件苛刻且成本较高的问题，提供一种检测三氯蔗糖的新方法，操作简单，方便快速，检测成本低，同时实现对三氯蔗糖的直接检测。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：提供一种检测食品中三氯蔗糖的电化学方法，包括以下步骤：

(1)沉积溶液的制备

用去离子水配制浓度分别为0.01mol/L和0.1mol/L的CuCl₂、KCl混合溶液作为沉积溶液；

(2)工作电极的制备

将处理干净的玻碳电极置于步骤(1)所述的沉积溶液中，采用恒电位法，在电压为-0.4V的条件下搅拌沉积120s，室温下晾干，

待电极表面晾干后进行活化操作，即将上述沉积后的电极置于0.1mol/L的NaOH溶液中，在电压为-0.5V～0.3V的范围内、扫速为100mV/s的条件下采用循环伏安法扫描20圈，室温下晾干，制得修饰有氧化铜的玻碳电极， 

步骤(2)和步骤(3)中所述的0.1mol/L NaOH溶液是按以下方法制备的：

准确称取2.0g NaOH于烧杯中，用去离子水溶解后，移入到500mL的容量瓶中定容，摇匀待用；

(3)标准曲线的绘制

将步骤(2)中制得的修饰有氧化铜的玻碳电极作为工作电极、饱和甘汞电极作为参比电极、铂丝电极作为对电极同时置于0.1mol/L NaOH缓冲溶液中，采用计时电流法，对一系列不同浓度三氯蔗糖标准溶液在0.6V的电压条件下进行检测，得到三氯蔗糖的响应电流，在相同的测试条件下，记录每一个浓度所对应的响应电流值，并绘制成标准曲线，进而得到相应的线性回归方程，

上述一系列不同浓度三氯蔗糖标准溶液是按照以下方法制备的：准确称取4.0g三氯蔗糖与烧杯中，加入去离子水使其完全溶解，移入到10mL容量瓶中定容，然后用去离子水稀释成浓度分别为1.0×10^-6mol/L、2.0×10^-6mol/L、3.0×10^-6mol/L、8.0×10^-6mol/L、1.3×10^-5mol/L、2.3×10^-5mol/L和3.3×10^-5mol/L、5.3×10^-5mol/L、7.3×10^-5mol/L、1.2×10^-4mol/L、1.7×10^-4mol/L、3.7×10^-4mol/L、5.7×10^-4mol/L和7.7×10^-4mol/L的三氯蔗糖标准溶液，

所述的电化学测试方法是计时电流法，测试条件设置如下：电压为0.6V，采样间隔为0.1s，支持电解质为0.1mol/L NaOH；

(4)样品的测定 

取10μL处理好的待测样品溶液，按照步骤(3)中的检测方法进行测试，将得到的响应电流值代入到步骤(3)得到的标准曲线对应的线性回归方程中，计算即可得到待测样品中三氯蔗糖的浓度，

上述的处理好的待测样品溶液是按以下方法处理的，称取样品2g于离心管中，加入5mL去离子水和15mL甲醇振荡均匀并超声提取20min，以3500r/min的转速离心5min，将上层清液移入蒸发皿内，沉淀物加入10mL甲醇震荡混匀后，以3500r/min的转速离心5min，上层清液合并于蒸发皿中蒸干，定容至10mL，用0.45μm滤膜过滤，滤液备用。

采用上述技术方案后，本发明具有以下优点：

(1)工作电极为修饰有氧化铜的玻碳电极，该电极制备过程简单，性能稳定，并且具有良好的重现性。

(2)使用氧化铜修饰玻碳电极可对三氯蔗糖进行直接电化学检测，实现了快速检测，使得每个样品的检测过程只需几分钟即可完成，而且检测成本低。

(3)本发明制备的高灵敏度三氯蔗糖电化学传感器，对三氯蔗糖检测的线性范围为1.0×10^-6～7.7×10^-4mol/L，灵敏度高达1155.3μAmM^-1cm^-2，线性回归方程为I(μA)＝145.11C(mmol/L)+2.4172，相关系数R²＝0.996。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1为氧化铜修饰玻碳电极检测不同浓度的三氯蔗糖溶液的响应电流，内置图是前300s的响应电流。

图2为不同浓度的三氯蔗糖溶液在氧化铜修饰玻碳电极上的响应电流与其对应浓度的标准曲线。

具体实施方式

以下实验过程中使用的水均为去离子水，实验所用的试剂均为分析纯，实验均在室温(25℃)下进行；

以下实施例所使用的仪器：

电化学工作站CHI660D(上海辰华仪器公司)用于恒电位法、循环伏安法和计时电流法的实验。三电极体系：工作电极为氧化铜修饰玻碳电极，参比电极为饱和甘汞电极，对电极为铂丝电极。

实施例1

沉积溶液的制备

准确称取0.0673g CuCl₂和0.3725g KCl于烧杯中，用去离子水溶解后，移入到50mL的容量瓶中定容，摇匀待用。其中CuCl₂和KCl浓度分别为0.01mol/L、0.1mol/L。

实施例2

高灵敏度三氯蔗糖传感器的制备

以直径为4mm的玻碳电极为基底电极，分别在0.5μm和0.3μm的Al₂O₃抛光粉上打磨成镜面后，依次用1:1硝酸、乙醇和去离子水超声洗涤3min，

将实施例1中制备的沉积溶液超声均匀，将上述已经处理好的玻碳电极置于沉积溶液中，采用恒电位法，在-0.4V(vs.SCE)的电压条件下搅拌沉积120s，室温(25℃)下晾干，晾干后的电极置于0.1mol/L的NaOH溶液中，在电压为-0.5V、扫速为100mV/s的条件下采用循环伏安法扫描20圈，室温(25℃)下晾干，从而制得高灵敏度三氯蔗糖传感器，即修饰有氧化铜的玻碳电极。 

实施例3

标准曲线的绘制

将实施例2中的氧化铜修饰玻碳电极作为工作电极、饱和甘汞电极作为参比电极、铂丝电极作为对电极同时置于0.1mol/L NaOH缓冲溶液中，添加不同浓度三氯蔗糖得到的时间-电流曲线如图1所示。图1中每个台阶对应的三氯蔗糖浓度为：1.0×10^-6mol/L、2.0×10^-6mol/L、3.00×10^-6mol/L、8.0×10^-6mol/L、1.3×10^-5mol/L、2.3×10^-5mol/L和3.3×10^-5mol/L、5.3×10^-5mol/L、7.3×10^-5mol/L、1.2×10^-4mol/L、1.7×10^-4mol/L、3.7×10^-4mol/L、5.7×10^-4mol/L、7.7×10^-4mol/L。记录每一个浓度所对应的电流值并绘制成标准曲线如图2所示。检测实验是在CHI660D电化学工作站及三电极体系上进行，参比电极为饱和甘汞电极，对电极为铂丝电极，工作电极采用本发明实施例2制备的氧化铜修饰玻碳电极，采用电化学测试方法是计时电流法，测试条件设置如下：电压为0.6V，采样间隔为0.1s，支持电解质为0.1mol/L NaOH缓冲溶液，添加不同浓度三氯蔗糖标准溶液得到的时间电流曲线如图1所示。

综合以上对各浓度标准液的检测结果，可以得出该三氯蔗糖电化学传感器的线性范围(如图2所示)为1.0×10^-6～7.7×10^-4mol/L，灵敏度高达1155.3μAmM^-1cm^-2，线性回归方程为I(μA)＝145.11C(mmol/L)+2.4172，相关系数R²＝0.996。

实施例4

待测样品的测定

称取市售酱油样品2.0g于50mL离心管中，加入5mL蒸馏水和15mL甲醇震荡均匀并超声提取20min，以3500r/min的转速离心5min，将上层清液移入50mL蒸发皿内，沉淀物加入10mL甲醇震荡混匀后，以3500r/min的转速离心5min，上层清液合并于蒸发皿中蒸干，定容至10mL，用0.45μm滤膜过滤，滤液备用，

取10μL上述待测样品溶液(滤液)，在0.1mol/L NaOH支持电解质中，按照实施例3中检测试验的方法及步骤进行电化学测试，以获得响应电流，所得电流值根据实施例3所得 标准曲线对应的线性回归方程，计算出所测样品中三氯蔗糖的浓度。测定结果未观察到响应电流，即所测样品中不含有三氯蔗糖。对样品进行加标回收，计算加标回收率，其结果如表1所示：

:表1 样品加标回收测定结果

^a为三次测定的平均值

每个样品平行测定3次的相对标准偏差均低于5％，说明本发明方法实际测定时精密度好；加标回收率在96％～102％，说明该方法具有很好的准确性。

基于上述测验结果可以看到，本发明电化学检测食品中的三氯蔗糖方法操作简单，方便快速，检测成本低，同时实现了对三氯蔗糖的直接检测的电化学方法。上述实施例仅用于说明本发明的内容，但这并非是对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种检测食品中三氯蔗糖的电化学方法，其特征在于：所述检测方法的步骤为，

(1)沉积溶液的制备

用去离子水配制浓度分别为0.01mol/L和0.1mol/L的CuCl₂、KCl混合溶液作为沉积溶液；

(2)工作电极的制备

将处理干净的玻碳电极置于步骤(1)所述的沉积溶液中，采用恒电位法，在电压为-0.4V的条件下搅拌沉积120s，室温下晾干，

待电极表面晾干后进行活化操作，即将上述沉积后的电极置于0.1mol/L的NaOH溶液中，在电压为-0.5V～0.3V的范围内、扫速为100mV/s的条件下采用循环伏安法扫描20圈，室温下晾干，制得修饰有氧化铜的玻碳电极；

(3)标准曲线的绘制

将步骤(2)中制得的修饰有氧化铜的玻碳电极作为工作电极、饱和甘汞电极作为参比电极、铂丝电极作为对电极同时置于0.1mol/L NaOH缓冲溶液中，采用计时电流法，对一系列不同浓度三氯蔗糖标准溶液在0.6V的电压条件下进行检测，得到三氯蔗糖的响应电流，在相同的测试条件下，记录每一个浓度所对应的响应电流值，并绘制成标准曲线，进而得到相应的线性回归方程；

(4)样品的测定

取10μL处理好的待测样品溶液，按照步骤(3)中的检测方法进行测试，将得到的响应电流值代入到步骤(3)得到的标准曲线对应的线性回归方程中，计算即可得到待测样品中三氯蔗糖的浓度。

2.如权利要求1所述的检测食品中三氯蔗糖的电化学方法，其特征在于：步骤(3)所述的一系列不同浓度三氯蔗糖标准溶液的浓度分别为1.0×10^-6mol/L、2.0×10^-6mol/L、3.0×10^-6mol/L、8.0×10^-6mol/L、1.3×10^-5mol/L、2.3×10^-5mol/L和3.3×10^-5mol/L、5.3×10^-5mol/L、7.3×10^-5mol/L、1.2×10^-4mol/L、1.7×10^-4mol/L、3.7×10^-4mol/L、5.7×10^-4mol/L和7.7×10^-4mol/L。

3.如权利要求1所述的检测食品中三氯蔗糖的电化学方法，其特征在于：步骤(3)所述的计时电流法的测试条件如下，电压为0.6V，采样间隔为0.1s，支持电解质为0.1mol/LNaOH溶液。

4.如权利要求1所述的检测食品中三氯蔗糖的电化学方法，其特征在于：步骤(4)所述的处理好的待测样品溶液是按以下方法处理的，称取样品2g于离心管中，加入5mL去离子水和15mL甲醇振荡均匀并超声提取20min，以3500r/min的转速离心5min，将上清液移入蒸发皿内，沉淀物加入10mL甲醇震荡混匀后，以3500r/min的转速离心5min，上清液合并于蒸发皿中蒸干，定容至10mL，用0.45μm滤膜过滤，滤液备用。