CN112014449B - 固相萃取和电化学传感器联用检测木犀草素的方法 - Google Patents

固相萃取和电化学传感器联用检测木犀草素的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112014449B
CN112014449B CN202010919092.9A CN202010919092A CN112014449B CN 112014449 B CN112014449 B CN 112014449B CN 202010919092 A CN202010919092 A CN 202010919092A CN 112014449 B CN112014449 B CN 112014449B
Authority
CN
China
Prior art keywords
chitosan
zro
luteolin
doped graphene
graphene aerogel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010919092.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112014449A (zh
Inventor
侯秀丹
杨庆利
吴薇
解万翠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao Agricultural University
Original Assignee
Qingdao Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao Agricultural University filed Critical Qingdao Agricultural University
Priority to CN202010919092.9A priority Critical patent/CN112014449B/zh
Publication of CN112014449A publication Critical patent/CN112014449A/zh
Priority to AU2021100483A priority patent/AU2021100483A4/en
Application granted granted Critical
Publication of CN112014449B publication Critical patent/CN112014449B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3275—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction
    • G01N27/3277—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction being a redox reaction, e.g. detection by cyclic voltammetry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3275—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction
    • G01N27/3278—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction involving nanosized elements, e.g. nanogaps or nanoparticles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/48—Systems using polarography, i.e. measuring changes in current under a slowly-varying voltage

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种固相萃取和电化学传感器联用检测木犀草素的方法，属于分析化学技术领域。本发明是使用ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰硅胶作为萃取材料的固相萃取柱对待测样品中的木犀草素进行萃取；将ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极作为电化学传感器平台，对萃取液中木犀草素进行检测。本发明基于ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶作为电极材料，ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰硅胶作为萃取材料，吸附选择性高，实现检测信号放大，且制备方法简单易行，成本较低；固相萃取和电化学传感器联用免去了样品基质的干扰，提高了方法的检测灵敏度和准确性，操作简单。

Description

固相萃取和电化学传感器联用检测木犀草素的方法
技术领域
本发明属于分析化学技术领域，具体涉及一种使用ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极和固相萃取小柱联用检测木犀草素的方法。
背景技术
木犀草素是一种重要的黄酮化合物，广泛存在于芹菜、辣椒、野菊花、金银花、薄荷、罗勒等植物中。木犀草素对人体健康能产生许多生化和药理作用。比如抑制癌细胞活性、抑制细菌活性、减少视网膜损伤、抗过敏活性、抗炎和抗氧化活性等。目前已有一些研究表明，木犀草素的含量过大可能会造成一些副作用。因此，建立一个快速、简单、方便的方法来测定一些实际样品中木犀草素的含量尤为重要。
近年来，报道了许多检测木犀草素的分析方法，比如分光光度法、高效液相色谱法、气相色谱法、毛细管电泳法、近红外光谱法、质谱法等，但这些方法检测时间较长，仪器设备较为昂贵。电化学传感器方法具有简便、实时监测、灵敏度和准确度高、选择性强等优势，因此备受人们的青睐。其中，电极材料的选择是实现电化学传感器对目标分析物灵敏检测的关键所在。
电极置于复杂的样品中进行检测时，复杂的样品基质会干扰其测定。固相萃取是目前常用的样品前处理技术，与电化学传感器联用，可以更好地避免样品基质的干扰，建立一种更灵敏、准确、快速、高效的木犀草素检测方法。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶以及该气凝胶的制备方法；本发明的目的之二在于提供上述ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极；本发明的目的之三在于提供一种ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰硅胶及其制备方法；本发明的目的之四在于提供以上述ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰硅胶作为萃取材料的固相萃取柱；本发明的目的之五在于提供一种固相萃取和电化学传感器联用检测木犀草素的方法；以解决现有检测木犀草素的技术中存在的灵敏度低、检测方法繁琐、仪器设备要求高等问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶，是向氧化石墨烯、壳聚糖和ZrOCl2·8H2O的分散液中添加水合肼后，采用水热合成法合成，合成产物经冷冻干燥后制得ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶。
上述ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶的制备方法，步骤如下：
(a)在氧化石墨烯悬浮液中，依次加入壳聚糖和ZrOCl2·8H2O，搅拌分散；
(b)在分散后的(a)中加入水合肼，将混合溶液立即转移到反应釜中，水热合成反应后，冷却，离心；
(c)将(b)得到的产物冷冻干燥得到ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶。
在上述方案的基础上，所述步骤(a)中壳聚糖、ZrOCl2·8H2O和氧化石墨烯的质量比为1∶10∶1。
在上述方案的基础上，所述步骤(a)中氧化石墨烯悬浮液的浓度为0.1wt％。
在上述方案的基础上，所述步骤(b)中的水热合成反应为180℃下反应12h。
由上述ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极。
上述ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极的制备方法，步骤为：
(1)裸玻碳电极分别用不同粒径的氧化铝粉末打磨至表面呈镜面，然后分别在硝酸溶液、乙醇和水中超声处理；
(2)将上述ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶加入到Nafion溶液中，超声，分散均匀；
(3)吸取(2)中的分散溶液，滴涂到(1)处理干净的玻碳电极表面，室温干燥后即得。
在上述方案的基础上，所述步骤(1)中不同粒径的氧化铝粉末为粒径1.0μm、0.3μm和0.05μm的氧化铝粉末。
在上述方案的基础上，所述步骤(3)中分散溶液在裸玻碳电极上的滴涂量为1-5μL，优选的为3μL。
由于Zr与邻羟基化合物之间存在特异性的螯合作用，上述ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极可用于邻羟基化合物检测的电化学传感器；所述的邻羟基化合物可以是槲皮素、杨梅素、木犀草素中的任意一种，优选的为木犀草素。
一种ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰硅胶，是先向氨丙基修饰硅胶与氧化石墨烯分散液中加入N,N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲基丙基)-3-乙基碳二亚胺搅拌均匀，再加入壳聚糖和ZrOCl2·8H2O反应，合成产物经冷冻干燥后制得ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰硅胶。
上述ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰硅胶的制备方法，步骤如下：
①将氨丙基修饰硅胶加入氧化石墨烯悬浮液中，加入N,N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲基丙基)-3-乙基碳二亚胺，搅拌均匀；
②在①中加入壳聚糖和ZrOCl2·8H2O，搅拌反应后，离心；
③将②离心得到的产物进行冷冻干燥，得到ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的硅胶。
由于Zr与邻羟基化合物之间存在特异性的螯合作用，上述ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的硅胶可用于邻羟基化合物的固相萃取剂；所述的邻羟基化合物可以是槲皮素、杨梅素、木犀草素中的任意一种，优选的为木犀草素。
一种固相萃取柱，为中空柱管，柱管两端分别设置有上筛板和下筛板，上下筛板之间填充萃取材料；所述萃取材料为上述方法制备的ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰硅胶。
在上述方案的基础上，所述固相萃取柱中萃取材料的填充量为10-50mg，优选的为30mg。
一种邻羟基化合物的检测方法，使用固相萃取柱对待测样品中的邻羟基化合物进行萃取；将ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极作为电化学传感器平台，对萃取液中邻羟基化合物进行检测；所述的邻羟基化合物可以是槲皮素、杨梅素、木犀草素中的任意一种，优选的为木犀草素。
一种固相萃取和电化学传感器联用检测木犀草素的方法，步骤如下：
Ⅰ、将待测样品溶液通过固相萃取柱，使用洗脱剂进行洗脱，收集洗脱液；
Ⅱ、将步骤Ⅰ得到的洗脱液放入PBS缓冲液中，将ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极置于含有洗脱液的PBS缓冲溶液中，静置吸附；
Ⅲ、将步骤Ⅱ中静置吸附后的ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极作为工作电极与参比电极和对电极置于PBS缓冲液中，连通三电极系统，采用循环伏安法和差分脉冲伏安法进行电化学检测。
在上述方案的基础上，所述步骤Ⅰ中的条件为：上样体积30mL，上样速率1.5mLmin-1，洗脱剂体积0.5mL，洗脱速率0.5mL min-1。
优选的，步骤Ⅱ中，静置时间为1-15min，进一步优选的为5min；
优选的，步骤Ⅱ中，PBS缓冲溶液的pH为4-9，进一步优选的为pH 6；
优选的，步骤Ⅲ中，循环伏安法和差分脉冲伏安法扫描速度为25-300mV s-1，进一步优选的为100mV s-1。
在上述方案的基础上，所述ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶由以下方法制备而成：
(a)在氧化石墨烯悬浮液中，依次加入壳聚糖和ZrOCl2·8H2O，搅拌分散；
(b)在分散后的(a)中加入水合肼，将混合溶液立即转移到反应釜中，水热合成反应后，冷却，离心；
(c)将(b)得到的产物冷冻干燥得到ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶。
在上述方案的基础上，所述ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极由以下方法制备而成：
(1)裸玻碳电极分别用不同粒径的氧化铝粉末打磨至表面呈镜面，然后分别在硝酸溶液、乙醇和水中超声处理；
(2)将ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶加入到Nafion溶液中，超声，分散均匀；
(3)用移液枪吸取(2)中的分散溶液，滴涂到(1)处理干净的玻碳电极表面，室温干燥后即得。
在上述方案的基础上，所述固相萃取柱为中空柱管，柱管两端分别设置有上筛板和下筛板，上下筛板之间填充萃取材料；所述萃取材料为ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰硅胶。
在上述方案的基础上，所述ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰硅胶的制备方法，步骤如下：
①将氨丙基修饰硅胶加入氧化石墨烯悬浮液中，加入N,N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲基丙基)-3-乙基碳二亚胺，搅拌均匀；
②在①中加入壳聚糖和ZrOCl2·8H2O，搅拌反应后，离心；
③将②离心得到的产物进行冷冻干燥，得到ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的硅胶。
本发明技术方案的优点：
本发明木犀草素的检测方法基于固相萃取和电化学传感器技术的联用，免去样品基质的干扰，可提高方法的检测灵敏度和准确性，操作简单。
本发明基于ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶作为电极材料，基于ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰硅胶作为萃取材料，吸附选择性高，实现检测信号放大，且制备方法简单易行，成本较低。
本发明木犀草素的检测方法可用于实际样品中木犀草素的检测，基质干扰低，有利于对食品中木犀草素的定性和定量分析。
与传统的电极材料相比，石墨烯具有较高的比表面积和优异的化学导电性；石墨烯气凝胶由石墨烯制备而来，具有高弹性强吸附的特点。壳聚糖作为一种天然生物聚合物，具有良好的生物相容性和透水性、高的粘附性和机械强度以及无毒性等特点，因其富含丰富的氨基和羟基，故对生物分子有优异的吸附能力，也可以提高电极材料的稳定性。因此将其掺杂到石墨烯气凝胶中，可以更稳定的固化于电极表面。ZrO2具有表面积大、导电性好、电子传递快、机械、化学、热稳定性好、成本低等优良性能。本发明将ZrO2纳米颗粒用于电化学传感器中，以提高电活性中心与电极表面之间的电子传递动力学效率。此外，Zr与邻羟基化合物之间存在特异性的螯合作用，添加ZrO2可以对木犀草素具有优先吸附作用。
附图说明
图1为ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶玻碳电极的制备图及检测过程；
图2石墨烯气凝胶(a：10μm)和ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶(b：10μm，c：100nm)的扫描电镜图；
图3为ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶的红外光谱图(A)、X射线光电子能谱图(B)和热重分析图(C)；
图4为四种黄酮化合物的结构以及木犀草素的氧化还原机制；
图5为四种黄酮化合物分别在ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶玻碳电极上的循环伏安曲线；
图6为富集时间对木犀草素电化学行为的影响；
图7为扫描速度对木犀草素电化学行为的影响；
图8为PBS缓冲溶液的pH值对木犀草素电化学行为的影响；
图9为浓度与差分脉冲伏安电流的关系图。
具体实施方式
在本发明中所使用的术语，除非有另外说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
下面结合具体实施例，并参照数据进一步详细的描述本发明。以下实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶的制备，具体步骤如下：
(a)称取石墨粉，采用Hummers方法制备成氧化石墨烯悬浮液，在5mL 0.1wt％的氧化石墨烯悬浮液中，依次加入0.005g壳聚糖和0.05g ZrOCl2·8H2O，搅拌分散；
(b)向(a)分散液中加入1mL水合肼，将混合溶液立即转移到反应釜中，180℃下反应12h，冷却，离心；
(c)将(b)得到的产物放入冷冻干燥机中，10h后得到ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶。
图2示出了石墨烯气凝胶和ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶的扫描电镜图，由a可见石墨烯气凝胶的较薄和褶皱结构，b和c分别为10μm和100nm比例尺下的ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶扫描电镜图，可见壳聚糖和ZrO2纳米颗粒成功沉积到石墨烯气凝胶的表面。
图3示出了ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶的红外光谱(A)、X射线光电子能谱(B)和热重分析(C)，均可证明材料的成功制备。在红外光谱中，3382cm-1代表壳聚糖-NH2和-OH的伸缩振动，428cm-1和1122cm-1分别对应的是Zr-O和Zr＝O的伸缩振动；在X射线光电子能谱中，183.08eV对应的是Zr3d；在热重分析中，随着温度升高，ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶质量的降低是由于壳聚糖链上多糖链的分解以及还原氧化石墨烯气凝胶残留的含氧官能团的分解。
实施例2
ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极，具体制备方法为：
(1)首先裸玻碳电极(本实施例中使用的裸玻碳电极的直径为3mm)分别用1.0,0.3和0.05μm的氧化铝粉末打磨至表面呈镜面，然后分别在50％硝酸溶液、乙醇和水中超声处理5分钟；
(2)5wt％Nafion溶液用N,N-二甲基甲酰胺稀释成0.5％的溶液，将1mg实施例1制备的ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶加入到1mL 0.5％的Nafion溶液中，超声半小时，分散均匀；
(3)用移液枪吸取1-5μL的步骤(2)的分散溶液，滴涂到步骤(1)处理后的玻碳电极表面，室温下干燥后使用。
实施例3
ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰硅胶，由以下方法制备而成：
①将2g氨丙基硅胶加入10mL 0.1wt％氧化石墨烯悬浮液中，加入0.001g N,N-羟基琥珀酰亚胺和0.001g 1-(3-二甲基丙基)-3-乙基碳二亚胺，搅拌均匀；
②在①中加入0.01g壳聚糖和0.1g ZrOCl2·8H2O，180℃下反应12h，离心；
③将②离心得到的产物放入冷冻干燥机中，10h后制得ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的硅胶。
实施例4
ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰硅胶固相萃取柱：
本实施例的ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的硅胶填充的固相萃取柱是容积为3mL、内径为1.2cm的塑料空柱管，内部设置上筛板和下筛板，筛板的孔径为10μm；上下筛板之间填充有萃取材料，萃取材料为实施例3制得的ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的硅胶，萃取材料的用量为10-50mg，优选30mg。
实施例5
邻羟基化合物的检测方法，使用实施例4制得的固相萃取柱对待测样品中的邻羟基化合物进行萃取；将实施例2制备的ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极作为电化学传感器平台，对萃取液中邻羟基化合物进行检测；
首先选择了四种黄酮化合物(槲皮素，芹菜素，杨梅素，木犀草素)作为目标分析物，图5示出了它们在ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极上的循环伏安曲线，芹菜素未表现出明显的氧化还原电位峰，木犀草素、槲皮素和杨梅素的氧化电位分别是0.344V，0.236V和0.154V。图4示出了四种黄酮化合物的结构，芹菜素在修饰电极上的弱富集是由于其B环上3′-OH的缺少、4′-OH较低的氧化活性以及Zr对邻羟基化合物的螯合作用。Zr与邻羟基化合物的螯合作用可以形成五元环，有助于增加Zr对邻羟基化合物的选择性吸附。
实施例6
一种使用电化学传感器与固相萃取联用技术检测木犀草素的方法，具体步骤如下：
Ⅰ、将实施例4中制备的固相萃取柱使用甲醇和水淋洗活化，利用泵驱动力将30mL待测样品溶液以1.5mL min-1的速率通过固相萃取柱，然后用0.5mL甲醇以0.5mL min-1的洗脱速率进行洗脱，收集洗脱液；
Ⅱ、将步骤Ⅰ得到的洗脱液放入PBS缓冲液(pH为4-9，优选pH6)中；将实施例2制备的ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极置于以上溶有洗脱液的PBS缓冲溶液中，静置吸附1-15min，优选5min；
Ⅲ、将步骤Ⅱ中静置吸附后的ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极作为工作电极与参比电极(银/氯化银电极)和对电极(铂电极)置于纯PBS缓冲液中，连通三电极系统，采用循环伏安法和差分脉冲伏安法进行电化学检测，扫描速度为25-300mV s-1，优选100mV s-1。
一、检测参数对木犀草素检测的影响
1、富集时间对木犀草素氧化还原电流的影响
由于木犀草素在ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极上的氧化还原是一个吸附控制的过程，因此，控制其他因素不变，检测富集时间对木犀草素氧化还原电流的影响。
结果如图6所示，富集时间在1-40min范围内，木犀草素在ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极上均有良好的电化学响应，随着富集时间的增加，氧化还原电流逐渐增大，达到5min后，氧化还原电流保持平稳，因此，富集时间为5min效果较优。
2、扫描速度对木犀草素电化学行为的影响
控制其他因素不变，检测扫描速度对木犀草素在ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极上的电化学行为的影响。结果如图7所示，随着扫描速度的增加，木犀草素的氧化还原电流也明显增加，但是氧化还原电位差也略有增加。当扫描速度在20-300mV/s范围内，木犀草素的氧化还原电流与扫描速度呈良好的线性关系，氧化电流Ipa(μA)＝0.0668V(mV s-1)+1.6650，相关系数R＝0.9905；还原电流Ipc(μA)＝-0.04323V(mV s-1)-0.12712，相关系数R2＝0.9920。这说明木犀草素在ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极上的电极反应为吸附控制过程。在木犀草素的检测试验中，优选适中的扫描速度即100mv/s。
3、PBS缓冲溶液的pH值对木犀草素电化学行为的影响
控制其他因素不变，检测PBS缓冲溶液的pH值对木犀草素电化学行为的影响。结果如图8所示，在pH 4.00-9.00范围内，木犀草素在ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极上均有良好的电化学行为响应。随着pH的增加，木犀草素的氧化和还原峰电流都先逐渐增加，而后又降低，在pH 6.00时，木犀草素的氧化还原峰电流达到最大数值，同时，随着PH的增大，木犀草素的氧化还原电位峰发生负移，这说明有质子参与了电极反应。在pH 3.00-9.00范围内，氧化还原峰电位Ep与pH呈良好的线性关系，氧化电位Epa(V)＝0.7068-0.0595pH，相关系数R＝0.9994；还原峰电位Epc(V)＝0.6651-0.0579pH，相关系数R2＝0.9977。
二、木犀草素检测方法的灵敏性和稳定性
1、木犀草素检测方法的灵敏性
在最佳实验条件下，对不同浓度的木犀草素进行检测，其在0.1M PBS(pH 6.0)中的DPV曲线如图9所示，随着木犀草素浓度的进一步增加，氧化电流明显有所增加。当木犀草素的浓度在2.5nM-1000nM范围内时，氧化电流与木犀草素浓度之间呈现良好的线性关系(图9)，线性方程为I(μA)＝0.00174c(nM)+2.379，线性相关系数R＝0.9963，检出限为1nM，说明本发明的检测方法可以用于一些特定实际样品中木犀草素的含量。
2、木犀草素检测方法的稳定性
将实施例6中最佳检测条件应用于桃汁和红酒中木犀草素的检测分析，采用标准加入法进行测定，检测结果示如表1。从表1中得知，两种样品中加入木犀草素标准溶液后所得回收率在69.4％到103.3％之间，相对标准偏差低于12％。从中可见，基于ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶的固相萃取和电化学传感器联用技术对实际样品的分析具有良好的灵敏度和稳定性，且实际样品对其无明显的基质效应。
表1实际样品中木犀草素的检测与加标回收率
Figure GDA0002696366360000091
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。本领域的技术人员可以将其应用于其它化合物的检测。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种固相萃取和电化学传感器联用检测木犀草素的方法，其特征在于，使用固相萃取柱对待测样品中的木犀草素进行萃取，收集洗脱液；将ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极作为电化学传感器平台，对洗脱液中木犀草素进行检测；
所述ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶是向氧化石墨烯、壳聚糖和ZrOCl2·8H2O的分散液中添加水合肼后，采用水热合成法合成，合成产物经冷冻干燥后制得ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶；其具体制备方法如下：
(a)在氧化石墨烯悬浮液中，依次加入壳聚糖和ZrOCl2·8H2O，搅拌分散；
(b)在分散后的(a)中加入水合肼，将混合溶液立即转移到反应釜中，水热合成反应后，冷却，离心；
(c)将(b)得到的产物冷冻干燥得到ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶；
所述固相萃取所用的萃取材料为ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰硅胶；所述ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰硅胶是先向氨丙基修饰硅胶与氧化石墨烯分散液中加入N,N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲基丙基)-3-乙基碳二亚胺搅拌均匀，再加入壳聚糖和ZrOCl2·8H2O反应，合成产物经冷冻干燥后制得ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰硅胶；其具体制备方法如下：
①将氨丙基修饰硅胶加入氧化石墨烯悬浮液中，加入N,N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲基丙基)-3-乙基碳二亚胺，搅拌均匀；
②在①中加入壳聚糖和ZrOCl2·8H2O，搅拌反应后，离心；
③将②离心得到的产物进行冷冻干燥，得到ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的硅胶。
2.根据权利要求1所述固相萃取和电化学传感器联用检测木犀草素的方法，其特征在于，所述ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极由以下方法制备而成：
(1)裸玻碳电极分别用不同粒径的氧化铝粉末打磨至表面呈镜面，然后分别在硝酸溶液、乙醇和水中超声处理；
(2)将ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶加入到Nafion溶液中，超声，分散均匀；
(3)用移液枪吸取(2)中的分散溶液，滴涂到(1)处理干净的玻碳电极表面，室温干燥后即得。
3.根据权利要求1所述固相萃取和电化学传感器联用检测木犀草素的方法，其特征在于，所述固相萃取柱为中空柱管，柱管两端分别设置有上筛板和下筛板，上下筛板之间填充萃取材料。
4.根据权利要求1～3任一项所述固相萃取和电化学传感器联用检测木犀草素的方法，其特征在于，步骤如下：
Ⅰ、将待测样品溶液通过固相萃取柱，使用洗脱剂进行洗脱，收集洗脱液；
Ⅱ、将步骤Ⅰ得到的洗脱液放入PBS缓冲液中，将ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极置于含有洗脱液的PBS缓冲溶液中，静置吸附1-15min；
Ⅲ、将步骤Ⅱ中静置吸附后的ZrO2纳米颗粒和壳聚糖掺杂石墨烯气凝胶修饰的玻碳电极作为工作电极与参比电极和对电极置于PBS缓冲液中，连通三电极系统，采用循环伏安法和差分脉冲伏安法进行电化学检测，扫描速度为25-300mV s-1。
5.根据权利要求4所述固相萃取和电化学传感器联用检测木犀草素的方法，其特征在于，所述步骤Ⅰ中的条件为：上样体积30mL，上样速率1.5mLmin-1，洗脱剂体积0.5mL，洗脱速率0.5mLmin-1。
6.根据权利要求4所述固相萃取和电化学传感器联用检测木犀草素的方法，其特征在于，所述步骤Ⅱ中，静置吸附时间为5min；所述步骤Ⅱ中，PBS缓冲溶液的pH为4-9；所述步骤Ⅲ中，循环伏安法和差分脉冲伏安法扫描速度为100mV s-1。
7.根据权利要求6所述固相萃取和电化学传感器联用检测木犀草素的方法，其特征在于，所述步骤Ⅱ中，PBS缓冲溶液的pH为6。
CN202010919092.9A 2020-09-04 2020-09-04 固相萃取和电化学传感器联用检测木犀草素的方法 Active CN112014449B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010919092.9A CN112014449B (zh) 2020-09-04 2020-09-04 固相萃取和电化学传感器联用检测木犀草素的方法
AU2021100483A AU2021100483A4 (en) 2020-09-04 2021-01-25 A method for detecting luteolin by combining solid phase extraction and electrochemical sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010919092.9A CN112014449B (zh) 2020-09-04 2020-09-04 固相萃取和电化学传感器联用检测木犀草素的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112014449A CN112014449A (zh) 2020-12-01
CN112014449B true CN112014449B (zh) 2022-10-25

Family

ID=73515748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010919092.9A Active CN112014449B (zh) 2020-09-04 2020-09-04 固相萃取和电化学传感器联用检测木犀草素的方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN112014449B (zh)
AU (1) AU2021100483A4 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112684065B (zh) * 2020-12-07 2022-08-05 青岛农业大学 ZrO2纳米颗粒修饰的三维石墨烯材料及其在有机磷农药检测中的应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105259225A (zh) * 2015-11-20 2016-01-20 重庆市中药研究院 一种木犀草素快速选择性检测方法及其专用电化学传感器
CN106290506A (zh) * 2016-07-29 2017-01-04 红河学院 硼掺杂石墨烯负载金核金铂合金壳纳米复合材料修饰电极测定芦丁方法
CN109187691A (zh) * 2018-09-26 2019-01-11 红河学院 基于氮硫共掺杂石墨烯负载三角核壳纳米复合材料构建的电化学传感器及用于槲皮素的检测
CN110161096A (zh) * 2019-04-30 2019-08-23 海南师范大学 一种基于铂-生物质炭纳米复合材料的电化学传感器的制备与木犀草素检测的应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105259225A (zh) * 2015-11-20 2016-01-20 重庆市中药研究院 一种木犀草素快速选择性检测方法及其专用电化学传感器
CN106290506A (zh) * 2016-07-29 2017-01-04 红河学院 硼掺杂石墨烯负载金核金铂合金壳纳米复合材料修饰电极测定芦丁方法
CN109187691A (zh) * 2018-09-26 2019-01-11 红河学院 基于氮硫共掺杂石墨烯负载三角核壳纳米复合材料构建的电化学传感器及用于槲皮素的检测
CN110161096A (zh) * 2019-04-30 2019-08-23 海南师范大学 一种基于铂-生物质炭纳米复合材料的电化学传感器的制备与木犀草素检测的应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Facile synthesis of zirconia nanoparticles-decorated graphene hybrid nanosheets for an enzymeless methyl parathion sensor;Jingming Gong et al;《Sensors and Actuators B: Chemical》;20120102;第162卷;341-347 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112014449A (zh) 2020-12-01
AU2021100483A4 (en) 2021-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106290506B (zh) 硼掺杂石墨烯负载金核金铂合金壳纳米复合材料修饰电极测定芦丁方法
Liu et al. Electrochemical sensing of L-ascorbic acid by using a glassy carbon electrode modified with a molybdophosphate film
CN104777157B (zh) 一种无酶ecl葡萄糖传感器
CN109254041B (zh) 一种辣椒中辣椒素的电化学检测方法
CN103424448A (zh) 一种电化学适配体传感器检测痕量赭曲霉毒素a的方法
CN109613083B (zh) 纳米金-原卟啉铜（ⅱ）高灵敏检测h2o2电化学传感器的构建及其应用
CN103175884A (zh) 一种高灵敏度葡萄糖生物传感器及其制备方法
CN112014449B (zh) 固相萃取和电化学传感器联用检测木犀草素的方法
CN113588745A (zh) 一种灵敏度可控的Pb2+诱导的双放大电化学发光检测方法
Li et al. Detection of gallic acid in food using an ultra-sensitive electrochemical sensor based on glass carbon electrode modified by bimetal doped carbon nanopolyhedras
CN105223260B (zh) 痕量快速检测对羟基苯甲酸丁酯的电化学传感器及其制备方法
Zhang et al. Electrochemical determination of synephrine by using nafion/UiO-66/graphene-modified screen-printed carbon electrode
CN111099651B (zh) 一种纳米球状硫化银高分散负载的氮掺杂石墨烯复合材料、修饰电极及其应用
CN111122676A (zh) 一种基于铂-金-生物质炭纳米复合材料的电化学传感器的制备与槲皮素检测的应用
CN108982466A (zh) 一种用于水体中阿莫西林抗生素现场快速检测的方法
CN109613084B (zh) 纳米金-原卟啉锌（ⅱ）高灵敏检测h2o2电化学传感器的构建及应用
CN112126427B (zh) 一种水溶性荧光碳点及其制备方法和多种重金属检测应用
Tyszczuk-Rotko et al. Application of Eco-friendly Bismuth Film Electrode for the sensitive determination of Rutin
Liang et al. In situ one-step electrochemical preparation of mesoporous molecularly imprinted sensor for efficient determination of indole-3-acetic acid
CN111693593A (zh) 一种二氧化硅均孔膜用于血液中h2s的电化学发光检测方法
CN114755278B (zh) Ppy-MIP/ZrO2@C/NPG/GCE分子印迹电化学传感器及制备方法和应用
CN110361434A (zh) 一种对极低浓度丙酮敏感的氧化锌/硫化钼薄膜
CN111272841A (zh) 一种Ag-CuS核壳微球负载的氮掺杂石墨烯复合材料及其制备方法与应用
Li et al. Simultaneous and sensitive detection of dopamine and acetaminophen at a glassy carbon electrode modified with a carbonized-ZIF-67/Super P nanocomposite
CN108760859A (zh) 一种血红蛋白和介孔碳-金纳米星复合材料修饰电极的制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: No. 700, Changcheng Road, Chengyang District, Qingdao City, Shandong Province, Shandong

Applicant after: Qingdao Agricultural University

Address before: College of chemistry and pharmacy, Qingdao Agricultural University, 700 Changcheng Road, Chengyang District, Qingdao City, Shandong Province 266000

Applicant before: Qingdao Agricultural University

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant