CN105628765A - 一种基于海藻酸钠/β-环糊精手性传感器的制备及其对色氨酸手性识别 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于海藻酸钠(SA)/β-环糊精(β-CD)手性传感器的制备，并采用差分脉冲伏安法(DPV)对色氨酸对映体(L/D-Trp)进行选择性识别。包括以下步骤：SA/β-CD混合液的制备，SA/β-CD修饰玻碳电极的制备(SA/β-CD/GCE)、L/D-Trp的手性识别。本发明的有益效果是：SA/β-CD混合液、SA/β-CD修饰玻碳电极，制备简单、省时省力、无污染；通过SA与β-CD之间的协同作用，该手性传感器对色氨酸对映体有着高效的识别效果。L/D-色氨酸(L/D-Trp)的氧化峰电位差值平均可达80mV。
Description
技术领域
一种基于海藻酸钠/β-环糊精手性传感器的制备及其对色氨酸手性识别，属于电化学传感器和分子识别领域。
背景技术
手性是自然界的一种普遍现象，如糖类、氨基酸、蛋白质和DNA都是手性分子。由于手性化合物有着相似的物化性质，很难将其区分，因此，手性识别技术的发展变得尤为重要。最近几年，手性传感器的研究取得了较快的发展，其中电化学传感器具有制备简单、成本低、识别效率高等优点，用于识别手性物质具有很重要的研究价值。
最近糖类在超分子化学领域发展迅速，海藻酸钠是一种天然多糖，具有良好的成膜性，其复合材料已被广泛用于食品添加剂。目前SA和APTES硅烷可通过分子印迹杂化膜选择性分离苯丙氨酸异构体，这表明SA在手性识别上具备潜在应用价值。β-环糊精(β-CD)是一种环状多糖，便宜易得、安全无毒，且β-CD对客体分子有着特定包合能力，这一特性已被广泛应用于分子识别(专利申请号:CN200710040787，公开号:CN101306354B)。因此，以β-环糊精和海藻酸钠良好的手性选择性与电化学传感器能够简单、快速和精确测定被分析物的优点相结合为切入点，对色氨酸异构体进行手性识别。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于海藻酸钠/β-环糊精手性传感器，对色氨酸异构体进行简单、快速、准确地手性识别。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于海藻酸钠/β-环糊精手性传感器的制备及其对色氨酸手性识别，包括以下步骤：
a、海藻酸钠/β-环糊精(SA/β-CD)混合液的制备：一定质量比的海藻酸钠(SA)溶液和β-环糊精(β-CD)溶于磷酸缓冲溶液搅拌1h，得到SA/β-CD混合液。
b、SA/β-CD修饰玻碳电极的制备(SA/β-CD/GCE)：将玻碳电极(GCE)浸入步骤a的SA/β-CD混合液中，采用恒电位法，得到SA/β-CD/GCE修饰电极。
c、L/D-Trp的电化学识别：采用差分脉冲法来识别色氨酸对映体，将步骤b中制备的SA/β-CD/GCE修饰电极在不同温度和pH值20～30mLL/D-Trp溶液中静置40～80s，以0.1～0.5V/s的扫速在0.4V～1.2V(vs.SCE)的电化学窗范围内进行DPV，每次测完后修饰电极在20～30mL0.1～0.3M磷酸缓冲溶液中进行反复电位扫描至稳定，恢复电极活性。
进一步地，步骤a中SA/β-CD的质量比为1：1。
进一步地，步骤b中SA/β-CD混合液的pH＝7～9。
进一步地，步骤b中恒电位电压为-0.1V～0.3V。
进一步地，步骤c中检测温度范围为4～30℃。
进一步地，步骤c中检测L/D-Trp的pH＝5.0～9.0。
进一步地，步骤c中检测L/D-Trp的浓度为0.8～1.2mM。
本发明的有益效果是：SA/β-CD混合液、SA/β-CD修饰玻碳电极，制备简单、省时省力、无污染；通过SA与β-CD之间的协同作用，该手性传感器对色氨酸对映体有着高效的识别能力。L/D-色氨酸(L/D-Trp)的氧化峰电位差值平均可达80mV。
附图说明
下面结合附图对本实验进一步说明。
图1为实施例一中SA/β-CD修饰的玻碳电极的扫描电子显微镜照片(SEM)。
图2为实施例二中SA/β-CD混合液的pH值对识别的影响。
图3为实施例三中恒电位电压对识别的影响。
图4为实施例四中Trp的pH值对识别的影响。
图5为实施例五中温度对识别的影响。
图6为对比例一中不同修饰电极对Trp识别的影响，其中，a：β-环糊精修饰电极，b：海藻酸钠修饰电极，c：海藻酸钠/α-环糊精修饰电极，d：海藻酸钠/β-环糊精双核铜修饰电极，e：海藻酸钠/β-环糊精修饰电极。
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例一：
(1)制备质量比1：1的SA/β-CD混合液(溶剂为0.1M磷酸缓冲溶液)。
(2)将玻碳电极(GCE)浸入步骤1制备的SA/β-CD混合液中，采用恒电位法，得到SA/β-CD/GCE修饰电极，如图1所示。
(3)实验采用三电极体系，将步骤2中制备的SA/β-CD/GCE修饰电极为工作电极，铂片为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极。将工作电极静置在20～30mL不同温度(4～30℃)L/D-Trp溶液中60s，以0.1V/s的扫速在0.4V～1.0V(vs.SCE)的电化学窗范围内进行DPV，每次测完后修饰电极在20～30mL0.1～0.3M磷酸缓冲溶液中进行反复电位扫描至稳定，恢复电极活性。
实施例二：
为了考察步骤1中不同SA/β-CD混合液pH值下制备的SA/β-CD/GCE对Trp对映体识别能力的差异，分别采用SA/β-CD混合液的pH值为7、7.5、8、8.5、9，进行Trp对映体的识别。其结果见图2，可见当SA/β-CD混合液的pH值为8.5时，SA和β-CD两者氢键作用最强，Trp的氧化峰电位差达到最大，过高或者过低的pH值会导致氢键的破坏。特别是在酸性条件下，β-CD会分解，导致无法形成SA/β-CD/GCE。
实施例三：
为了考察步骤2中不同恒电位电压下SA/β-CD/GCE对Trp对映体识别能力的差异，分别采用-0.1V、0V、0.1V、0.2V、0.3V的沉积电位，进行Trp对映体的识别。其结果见图3，在-0.1V～0.1V范围内，Trp对映体氧化电位差值呈上升趋势，当电位达0.1V时氧化电位差值最大，此后氧化电位差值开始逐渐降低。可能的原因是当电位达到0.2V时，电极表面的膜过于致密从而导致Trp无法穿透，使得识别效率降低。
实施例四：
为了考察步骤3不同Trp的pH值，SA/β-CD/GCE对Trp对映体识别能力的差异。因此，分别在pH＝5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，进行Trp对映体的识别。其结果见图4，发现随着pH增加(5～7)，电位差上升比较明显，这是因为在该范围内，SA、β-CD上的羟基和Trp的氨基可形成稳定的氢键，使得识别效果提高。在酸性条件下，由于SA和β-CD都不稳定，且β-CD会逐渐分解，因此酸性条件下识别效果较差。而当pH值继续上升时，Trp的电负性变大，这就导致色氨酸和SA的羧酸根相互排斥作用更加明显，破坏氢键，从而降低了识别效果。
实施例五：
为了考察步骤3不同的温度下，SA/β-CD/GCE对Trp对映体识别能力的差异。因此，分别采用4℃、8℃、13℃、15℃、17℃、25℃、30℃的温度，进行Trp对映体的识别，其结果见图5，在温度为15℃时，SA、β-CD上的羟基和Trp的氨基形成稳定的氢键，L/D-色氨酸(L/D-Trp)的氧化峰电位差值达到最大。低温和高温都会一定程度上破坏氢键的稳定性。
对比例一：
制备β-环糊精修饰电极、海藻酸钠修饰电极、海藻酸钠/α-环糊精修饰电极、海藻酸钠/β-环糊精双核铜修饰电极、海藻酸钠/β-环糊精修饰电极五种不同的修饰电极，比较对Trp对映体的识别能力。其结果见图6，可以发现，海藻酸钠修饰电极、β-环糊精修饰电极对Trp手性识别能力较弱。海藻酸钠/α-环糊精修饰电极识别能力弱于海藻酸钠/β-环糊精修饰电极，这可能是α-环糊精的空腔太小，不能很好的容纳Trp的吲哚基团，使得识别效果降低；海藻酸钠/β-环糊精修饰电极识别效果要明显优于海藻酸钠/β-环糊精双核铜修饰电极，这是由于β-环糊精双核铜中Cu2+在β-环糊精的大口端形成双羟基桥，这就使β-环糊精的大端口被封锁住，导致其不能有效的对Trp进行手性识别。因此，在手性识别过程中SA和β-CD的协同效应，增强了对手性Trp的手性识别效果。
Claims (4)
1.一种基于海藻酸钠/β-环糊精手性传感器的制备及其对色氨酸手性识别。步骤如下：
a、海藻酸钠/β-环糊精(SA/β-CD)混合液的制备：一定质量比的海藻酸钠(SA)溶液和β-环糊精(β-CD)溶于磷酸缓冲溶液搅拌1h，得到SA/β-CD混合液。
b、SA/β-CD修饰玻碳电极的制备(SA/β-CD/GCE)：将玻碳电极(GCE)浸入步骤a的SA/β-CD混合液中，采用恒电位法，得到SA/β-CD/GCE修饰电极。
c、L/D-Trp的电化学识别：采用差分脉冲法来识别色氨酸对映体，将步骤b中制备的SA/β-CD/GCE修饰电极在不同温度和pH值20～30mLL/D-Trp溶液中静置40～80s，以0.1～0.5V/s的扫速在0.4V～1.2V(vs.SCE)的电化学窗范围内进行DPV，每次测完后修饰电极在20～30mL0.1～0.3M磷酸缓冲溶液中进行反复电位扫描至稳定，恢复电极活性。
2.根据权利要求1所述一种基于海藻酸钠/β-环糊精手性传感器的制备及其对色氨酸手性识别，其特征是：所述步骤a中，SA/β-CD的质量比为1：1。
3.根据权利要求1所述一种基于海藻酸钠/β-环糊精手性传感器的制备及其对色氨酸手性识别，其特征是：所述步骤b中，SA/β-CD混合液的pH＝7～9，恒电位电压为-0.1V～0.3V。
4.根据权利要求1所述一种基于海藻酸钠/β-环糊精手性传感器的制备及其对色氨酸手性识别，其特征是：所述步骤c中，检测温度范围：4～30℃，L/D-Trp的pH＝5.0～9.0，L/D-Trp的浓度为0.8～1.2mM。
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2016
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