CN106290536B - 检测溶液中天冬氨酸浓度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测溶液中天冬氨酸浓度的方法，预先构建天冬氨酸的线性方程，使用三电极体系通过差分脉冲伏安法对待测溶液中的天冬氨酸进行检测，根据天冬氨酸的线性方程得到待测溶液中天冬氨酸的浓度。本发明的方法可以快速检测出天冬氨酸浓度，且灵敏度高、准确度高。本发明构建相关的传感界面作为三电极体系传感器用于检测，采用电位差值对天冬氨酸溶液浓度进行定量，提高了检测天冬氨酸的灵敏性和准确度，最低可以检测出3×10^‑5mol/L的天冬氨酸。本发明的方法大大降低了检测成本，操作简单方便。

Description

检测溶液中天冬氨酸浓度的方法

技术领域

本发明涉及异构型氨基酸检测技术领域。更具体地说，本发明涉及一种利用差分脉冲伏安法检测溶液中天冬氨酸浓度的方法。

技术背景

作为一类化学物质，天冬氨酸的通式决定了它们具有一些共有的基本性质。首先，天冬氨酸是小分子物质，分子量没有超过1000。另外，天冬氨酸熔点在230℃以上，没有确切的熔点，熔融时分解并放出CO₂；都能溶于强酸和强碱溶液中；常温下，天冬氨酸微溶于水，难溶于乙醇和乙醚，溶于沸水。能与酸结合成盐，也能与碱结合成盐。从天冬氨酸的结构可以看出，由于天冬氨酸的分子中有不对称的碳原子，所以具有旋光性。同时由于空间的排列位置不同，组成蛋白质的天冬氨酸，属L型。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种检测溶液中天冬氨酸浓度的方法，其能够快速并定量检测溶液中天冬氨酸的含量，建立了一种简单、快速且灵敏度和准确度高的天冬氨酸检测方法。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种检测溶液中天冬氨酸浓度的方法，其中，包括：预先构建天冬氨酸的线性方程，使用由工作电极、参比电极和辅助电极构成的三电极体系通过差分脉冲伏安法对待测溶液中的天冬氨酸进行检测得到相应参数，利用相应参数与所述天冬氨酸的线性方程计算得到待测溶液中天冬氨酸的浓度；

其中，所述工作电极为玻碳电极。

优选的是，所述的检测溶液中天冬氨酸浓度的方法中，预先构建天冬氨酸的线性方程包括以下步骤：

步骤一、配制浓度为0～1.5×10^-4mol/L的至少5份天冬氨酸标准溶液，其中包括一份浓度为0mol/L的天冬氨酸标准溶液；

步骤二、采用所述三电极体系，利用差分脉冲伏安法对每份标准溶液进行检测，得到每份标准溶液的差分脉冲伏安曲线，在此过程中分别记录每份标准溶液的差分脉冲伏安曲线中出峰处的电位值；

步骤三、以所得到的每份标准溶液的差分脉冲伏安曲线对应的电位值与天冬氨酸浓度为0mol/L时的标准溶液的电位值的差值作为纵坐标，以每份标准溶液的浓度为横坐标绘制标准曲线并计算得到所述天冬氨酸的线性方程。

优选的是，所述的检测溶液中天冬氨酸浓度的方法中，采用所述三电极体系，利用差分脉冲伏安法对含有未知浓度天冬氨酸的待测溶液进行检测，得到待测溶液的差分脉冲伏安曲线，找出待测溶液的差分脉冲伏安曲线对应的电位值参数，并将所述电位值与浓度为0mol/L的天冬氨酸标准溶液的电位值的差值代入所述的天冬氨酸的线性方程，计算后即得到待测溶液中天冬氨酸的浓度。

优选的是，所述的检测溶液中天冬氨酸浓度的方法中，所述步骤一中天冬氨酸的标准溶液配置方法为：使用三(羟甲基)氨基甲烷缓冲溶液制备浓度为0mol/L的天冬氨酸标准溶液，将三(羟甲基)氨基甲烷缓冲溶液和浓度为0.01mol/L的天冬氨酸溶液混合，分别制备天冬氨酸浓度为3×10^-5mol/L、6×10^-5mol/L、9×10^-5mol/L以及1.5×10^-4mol/L的四个标准溶液，并且每一份溶液中都含有1×10^-4mol/L色氨酸；其中所述三(羟甲基)氨基甲烷缓冲溶液的pH为6.5，浓度为0.01mol/L。

优选的是，所述的检测溶液中天冬氨酸浓度的方法中，所述步骤二具体包括以下步骤：

1)将所述三电极体系分别置入所述五个标准溶液中，在20～30℃室温下搅拌3min，静止3min；

2)扫描差分脉冲图谱，设置扫描初始电位为-0.1V，终止电位为1.2V，电位增量为0.004V，样品宽度0.0167s，振幅为0.05V，脉冲宽度0.05V，灵敏度10^-5A/V，等待时间为2s；

3)分别测量并记录所述五个标准溶液的电位值，建立所述五个标准溶液的差分脉冲伏安曲线。

优选的是，所述的检测溶液中天冬氨酸浓度的方法中，参比电极为Ag/AgCl电极，辅助电极为铂电极。

优选的是，所述的检测溶液中天冬氨酸浓度的方法中，所述待测溶液包含有基础溶液，所述基础溶液为浓度1×10^-3mol/L或浓度1×10^-4mol/L或浓度1×10^-5mol/L的色氨酸溶液，所述三电极体系以色氨酸作为电化学信号对待测溶液进行检测。

本发明具有以下有益效果：

首先，本发明所述方法采用玻碳电极制得工作电极，构建相关的传感界面作为三电极体系传感器用于检测，采用电位差值对天冬氨酸进行定量，提高了检测天冬氨酸的灵敏性和准确度，最低可以检测出3×10^-5mol/L的天冬氨酸。

其次，本发明的方法作为电化学检测天冬氨酸的一种方法，大大降低了检测成本，操作简单方便；

最后，本发明一步快速检测天冬氨酸，三电极体系传感器制备完成后，仅需数分钟就可以实现一步检测出天冬氨酸。

附图说明

图1为本发明的实施例1中不同浓度的天冬氨酸标准溶液的差分脉冲伏安曲线图；

图2为本发明的实施例1中天冬氨酸的标准曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做详细说明，以令本领域普通技术人员参阅本说明书后能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

本发明所涉及到的术语定义：

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。

“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。一般来讲，对工作电极的基本要求是：工作电极可以是固体，也可以是液体，各式各样的能导电的固体材料均能用作电极。所研究的电化学反应不会因电极自身所发生的反应而受到影响，并且能够在较大的电位区域中进行测定；电极必须不与溶剂或电解液组分发生反应；电极面积不宜太大，电极表面最好应是均一平滑的，且能够通过简单的方法进行表面净化等。采用固体电极时，为了保证实验的重现性，必须注意建立合适的电极预处理步骤，以保证氧化还原、表面形貌和不存在吸附杂质的可重现状态。

一种检测溶液中天冬氨酸浓度的方法，使用三电极体系通过差分脉冲伏安法对待测溶液中的天冬氨酸进行检测，根据天冬氨酸的线性方程得到待测溶液中天冬氨酸的浓度，三电极体系中的工作电极为玻碳电极。三电极体系由工作电极、参比电极和辅助电极组成。

本发明是采用示差脉冲伏安法对天冬氨酸进行检测，示差脉冲伏安法在线性扫描波形上，叠加一振幅恒定和脉宽固定的连续脉冲，扫描过程中，基电位从初始电位扫描到终止电位，在电位脉冲开始之前和结束时进行电流采样，将这两个采样电流的差值对电位作图，即为DPV曲线，主要用于电化学分析，减少因杂质氧化还原反应导致的背景电流，具有更好的检测灵敏度和更低的检测极限，相对于其他方法，所述示差脉冲伏安法成本较低，操作简单。

所述的检测溶液中天冬氨酸浓度的方法，包括以下步骤：

步骤一、制备所述工作电极并搭建三电极体系，配制浓度为0～1.5×10^-4mol/L的多份天冬氨酸的标准溶液；

步骤二、采用三电极体系，利用差分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差分脉冲伏安曲线，在此过程中分别记录每份标准溶液的差分脉冲伏安曲线中电流强度的峰值和电位值；

步骤三、以步骤二中得到的每份标准溶液的差分脉冲伏安曲线对应的电位值与天冬氨酸浓度为0μmol/L时的标准溶液的电位值的差值作为纵坐标，以每份标准溶液的浓度为横坐标绘制标准曲线并计算得到天冬氨酸的线性方程；

步骤四、采用所述三电极体系，利用差分脉冲伏安法对含有未知浓度天冬氨酸的待测溶液进行检测，得到待测溶液的差分脉冲伏安曲线，将待测溶液的差分脉冲伏安曲线对应的电位值与天冬氨酸浓度为0mol/L的标准溶液的电位值的差值代入步骤三中得到的线性方程中，计算得到待测溶液中天冬氨酸的浓度。

所述待测溶液包含有基础溶液，所述基础溶液为浓度1×10^-3mol/L或浓度1×10^{- 4}mol/L或浓度1×10^-5mol/L的色氨酸溶液，所述三电极体系以色氨酸作为电化学信号对待测溶液进行检测。

标准溶液也是以一定浓度的色氨酸溶液为基础溶液+缓冲液+天冬氨酸溶液混合后得到。

无论是标准溶液还是待测溶液都是以色氨酸为电化学信号来测量天冬氨酸的浓度的，即标准溶液和待测溶液中都含有色氨酸基础溶液。

实施例1：

一种检测溶液中天冬氨酸浓度的方法，包括以下步骤：

步骤一、制备所述工作电极并搭建三电极体系，配制浓度为0～1.5×10^-4mol/L的多份天冬氨酸的标准溶液；

其中，所述步骤一中天冬氨酸的标准溶液配置方法为：向Tris-HCl缓冲溶液中加入浓度为0.01mol/L的天冬氨酸标准溶液，分别制备天冬氨酸浓度为0mol/L、3×10^-5mol/L、6×10^-5mol/L、9×10^-5mol/L、1.5×10^-4mol/L的五个标准溶液，并且每一份溶液中都含有1×10^-4mol/L色氨酸；其中所述Tris-HCl缓冲溶液的pH为6.5，其浓度为0.01mol/L；

步骤二、采用所述三电极体系，利用差分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差分脉冲伏安曲线，在此过程中分别记录每份标准溶液的差分脉冲伏安曲线中电位值；

其中，所述步骤二具体包括以下步骤：

步骤2.1、将所述三电极体系分别置入所述五个标准溶液中，在室温下搅拌3min，静止3min；

步骤2.2、扫描差分脉冲图谱，设置扫描初始电位为-0.1V，终止电位为1.2V，电位增量为0.004V，样品宽度0.0167s，振幅为0.05V，脉冲宽度0.05V，灵敏度10^-5A/V，等待时间为2s；

步骤2.3、分别测量并记录所述五个标准溶液的电流强度的峰值以及电位值，建立所述五个标准溶液的差分脉冲伏安曲线，图1所示五个标准溶液的差分脉冲伏安曲线；

步骤三、以步骤二中得到的对应的b、c、d、e四个标准溶液的差分脉冲伏安曲线对应的电位值与溶液a的标准溶液的电位值的差值作为纵坐标，以溶液b、c、d、e中天冬氨酸的浓度为横坐标绘制标准曲线并计算线性方程；例如，以溶液b的差分脉冲伏安曲线对应的电位值与溶液a的标准溶液的电位值的差值为纵坐标，以溶液b中天冬氨酸的浓度为横坐标，可以确定标准曲线上的一个点，通过上述方法，将溶液b换成溶液c、d、e，通过溶液c、d、e确定标准曲线上的另外三个点，绘制如图2所示的标准曲线；

由图2中标准曲线得到线性方程：Y＝-17.94286+0.6781X，式中Y为电流值(E-E₀)，E为每份标准溶液的差分脉冲伏安曲线对应的电位值；E₀为天冬氨酸浓度为0mol/L时的标准溶液的电位值，单位为mV；X为标准溶液中天冬氨酸浓度，单位为μmol/L，相关系数R²为0.9855。工作电极对天冬氨酸的检测限为3.0×10^-5mol/L；

步骤四、采用所述三电极体系，利用差分脉冲伏安法对含有未知浓度天冬氨酸的待测溶液进行检测，得到待测溶液的差分脉冲伏安曲线，计算待检测液中天冬氨酸的浓度：将待测溶液的差分脉冲伏安曲线对应的电位值与天冬氨酸浓度为0mol/L的标准溶液的电位值的差值作为Y值代入步骤三中得到的线性方程中，计算X值得到待测溶液中天冬氨酸的浓度。

其中，参比电极为Ag/AgCl电极，辅助电极为铂电极。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (4)

1.一种检测溶液中天冬氨酸浓度的方法，其中，包括：预先构建天冬氨酸的线性方程，使用由工作电极、参比电极和辅助电极构成的三电极体系通过差分脉冲伏安法对待测溶液进行检测得到相应参数，利用相应参数与所述天冬氨酸的线性方程计算得到待测溶液中天冬氨酸的浓度；

其中，所述工作电极为玻碳电极；

预先构建天冬氨酸的线性方程包括以下步骤：

步骤一、配制五个天冬氨酸的标准溶液，使用三(羟甲基)氨基甲烷缓冲溶液制备含浓度0mol/L天冬氨酸的标准溶液，将三(羟甲基)氨基甲烷缓冲溶液和浓度为0.01mol/L的天冬氨酸溶液混合，再分别制备天冬氨酸浓度为3×10^-5mol/L、6×10^-5mol/L、9×10^-5mol/L以及1.5×10^-4mol/L的四个标准溶液，并且五个标准溶液中都含有浓度1×10^-4mol/L色氨酸；其中所述三(羟甲基)氨基甲烷缓冲溶液的pH为6.5，浓度为0.01mol/L；

步骤二、采用所述三电极体系，利用差分脉冲伏安法对每份标准溶液进行检测，得到每份标准溶液的差分脉冲伏安曲线，在此过程中分别记录每份标准溶液的差分脉冲伏安曲线中出峰处的电位值；

步骤三、以所得到的每份标准溶液的差分脉冲伏安曲线对应的电位值与天冬氨酸浓度为0mol/L时的标准溶液的电位值的差值作为纵坐标，以每份标准溶液的浓度为横坐标绘制标准曲线并计算得到所述天冬氨酸的线性方程；

所述步骤一中天冬氨酸的标准溶液配置方法为：将

所述待测溶液包含有基础溶液，所述基础溶液为浓度1×10^-3mol/L或浓度1×10^-4mol/L或浓度1×10^-5mol/L的色氨酸溶液，所述三电极体系以色氨酸作为电化学信号对待测溶液进行检测。

2.如权利要求1所述的检测溶液中天冬氨酸浓度的方法，其中，采用所述三电极体系，利用差分脉冲伏安法对含有未知浓度天冬氨酸的待测溶液进行检测，得到待测溶液的差分脉冲伏安曲线，找出待测溶液的差分脉冲伏安曲线对应的电位值参数，并将所述电位值与浓度为0mol/L的天冬氨酸标准溶液的电位值的差值代入所述的天冬氨酸的线性方程，计算后即得到待测溶液中天冬氨酸的浓度。

3.如权利要求1所述的检测溶液中天冬氨酸浓度的方法，其中，所述步骤二具体包括以下步骤：

1)将所述三电极体系分别置入所述五个标准溶液中，在20～30℃室温下搅拌3min，静止3min；

2)扫描差分脉冲图谱，设置扫描初始电位为-0.1V，终止电位为1.2V，电位增量为0.004V，样品宽度0.0167s，振幅为0.05V，脉冲宽度0.05V，灵敏度10^-5A/V，等待时间为2s；

3)分别测量并记录所述五个标准溶液的电位值，建立所述五个标准溶液的差分脉冲伏安曲线。

4.如权利要求1所述的检测溶液中天冬氨酸浓度的方法，其中，参比电极为Ag/AgCl电极，辅助电极为铂电极。