CN112098497A - 一种电化学识别和检测天冬氨酸对映体的方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电化学识别和检测天冬氨酸对映体的方法，其特征在于，以聚苯胺‑磺酸水杨酸膜修饰电极为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，铂电极作为辅助电极，组成三电极体系置于待测溶液中，静置一段时间，记录差分脉冲伏安曲线，通过与标准曲线对比峰电流值，实现对天冬氨酸对映体的选择性识别。本发明通过一步法聚合得到聚苯胺‑磺基水杨酸膜修饰玻碳电极，制备简单，条件温和，成本较低，该共聚膜修饰电极对天冬氨酸对映体有较高的识别效率。

Description

一种电化学识别和检测天冬氨酸对映体的方法及应用
技术领域
本发明涉及本发明属于电化学分析测试技术领域，特别是涉及一种电化学识别和检测天冬氨酸对映体的方法及应用。
背景技术
氨基酸的手性识别与痕量检测，对生命科学和药物化学研究以及人类的健康有着重大的影响，开发快速、经济、高灵敏度与高选择性的氨基酸识别与检测方法具有重要的意义。
氨基酸光学异构体的识别目前主要有色谱法，光谱法与电化学法。色谱法和光谱法具有较好的识别效果，但这些方法所使用的仪器相对较昂贵，需要较繁琐的前处理操作，操作费时，且不能实现实时在线监测。电化学手性传感器结合了分子识别和信号传导功能，且使用检测仪器设备操作简单，环境污染小，测定方法快速、灵敏高，是一种识别和检测手性物质的有效便利工具。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种电化学识别和检测天冬氨酸对映体的方法。通过在电极表面沉积功能膜对天冬氨酸对映体的不同吸附能力，从而实现天冬氨酸光学异构体的快速识别和检测。
本发明所采用的技术方案是：
一种电化学识别和检测天冬氨酸对映体的方法，包括以下步骤：
S1:聚苯胺-磺酸水杨酸膜修饰电极的制备：将玻碳电极置于含苯胺、磺基水杨酸及硫酸的电化学聚合溶液中，采用循环伏安法进行电聚合，取出后用去离子水冲洗、晾干，得到聚苯胺-磺酸水杨酸膜修饰电极。
S2：标准曲线的绘制：将S1制备的聚苯胺-磺酸水杨酸膜修饰电极为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，铂电极作为辅助电极，组成三电极体系；
配制天冬氨酸对映体溶液,将S1中制得的三电极体系在天冬氨酸对映体溶液中静置后记录差分脉冲伏安曲线；
准确称取一定量的L-天冬氨酸固体，用超纯水配置标准溶液，把一定量的标准溶液加入氯化钾溶液中，得到一系列不同浓度的L-天冬氨酸标准溶液；
准确量取一系列L-天冬氨酸的标准溶液作为待测溶液，将所述三电极体系置于待测溶液中，记录差分脉冲伏安曲线，建立电化学响应电流强度与L-天冬氨酸浓度数值的线性关系，得到相应的线性回归方程。
S3：样品的检测：将所述三电极体系置于未知具体构型的天冬氨酸的0.1mol/L氯化钾溶液中，静置900s后，记录差分脉冲伏安曲线，通过与标准曲线对比峰电流值，实现对天冬氨酸对映体的选择性识别。
作为优选，S1所述电化学聚合溶液中的苯胺、磺基水杨酸及硫酸的浓度分别为0.1mol/L，0.02mol/L和0.5mol/L。
作为优选，S1中所述的循环伏安法电化学聚合条件为：扫描范围在–0.2～1.2V(vs.SCE)的电化学窗范围内，以0.1V/s的扫速用聚合5～30圈。
进一步优选的，S1中所述的循环伏安法电化学聚合以0.1V/s的扫速用聚合20圈能达到最佳效果。
作为优选，S1中所述玻碳电极置于含苯胺、磺基水杨酸及硫酸的电化学聚合溶液之前先将玻碳电极用氧化铝粉末打磨抛光干净，然后用超纯水洗净后室温晾干，再分别于1:1:1的HNO3、无水乙醇、超纯水中超声波清洗4min。
作为优选，S1所述电化学聚合溶液量为25mL。
作为优选，S2中所述的差分脉冲伏安法的扫描电位增量为2.0mV，振幅为50mV，脉冲宽度为50mV，初始电位为–0.4V，终止电位为0.6V。所述天冬氨酸对映体溶液配置具体采用浓度为1.0×10-4mol/L，量取L/D-天冬氨酸置于烧杯中；
作为优选，S2中所述不同浓度的L-天冬氨酸标准溶液，浓度范围为5.0×10-7～1.0×10-4mol/L。
作为优选，S3中,所述三电极体系置于待测溶液中，静置时间为300～900s，然后记录差分脉冲电流。
进一步优选的，S3中，所述三电极体系置于待测溶液中，最佳静置时间为900s。
聚苯胺-磺酸水杨酸膜表面含有丰富的羟基和羧基等功能团，可通过氢键作用将氨基酸吸附到电极表面，由于天冬氨酸对映体的空间结构的差距，其吸附在聚苯胺-磺酸水杨酸膜上的量也不同，因而所检测得到的电化学电流信号有所区别，可达到选择性识别溶液中天冬氨酸对映体的目的。
对应地，采用本发明技术方案制得的聚苯胺-磺基水杨酸膜电极可直接应用于电化学传感器，识别和检测天冬氨酸对映体。
本发明通过一步法聚合得到聚苯胺-磺基水杨酸膜修饰玻碳电极，制备简单，条件温和，成本较低，该共聚膜修饰电极对天冬氨酸对映体有较高的识别效率。
附图说明
图1为实施例1中聚苯胺-磺基水杨酸膜修饰玻碳电极对天冬氨酸对映体的识别效果图；
图2是实施例1中聚苯胺-磺基水杨酸膜修饰玻碳电极在不同浓度L-天冬氨酸的0.1mol/L氯化钾溶液中的差分脉冲伏安曲线；
图3是电流强度与L-天冬氨酸浓度的标准曲线；
图4为实施例2中不同圈数下得到的聚苯胺-磺基水杨酸膜修饰玻碳电极对L-天冬氨酸测定的影响；
图5为实施例3中聚苯胺-磺基水杨酸膜在L-天冬氨酸中静置不同时间后测定L-天冬氨酸的电流趋势图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明，但不构成对本发明范围的限制。
本发明采用聚苯胺-磺基水杨酸膜修饰玻碳电极对天冬氨酸对映体按下述方法进行识别：
RL/D＝IL/ID
△E＝EL–ED
其中，RL/D表示天冬氨酸对映体峰电流比值，△E表示天冬氨酸对映体峰电压差值，IL表示L-天冬氨酸峰电流值，ID表示D-天冬氨酸峰电流值，EL表示L-天冬氨酸峰电压值，ED表示D-天冬氨酸峰电压值。
实施例1：一种电化学识别和检测天冬氨酸对映体的方法
(1)聚苯胺-磺基水杨酸膜修饰玻碳电极的制备：电化学聚合采用三电极体系，玻碳电极(直径为3mm)为工作电极，铂片为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，将玻碳电极进入25mL苯胺-磺基水杨酸电聚合溶液中，在–0.2～1.2V(vs.SCE)的电化学窗范围内，以0.1V/s的扫速用循环伏安法聚合20圈，用去离子水冲洗晾干，作为天冬氨酸对映体电化学测试的工作电极。
(2)将制备好的聚苯胺-磺基水杨酸膜修饰玻碳电极分别浸入1.0×10-4mol/L L/D-天冬氨酸溶液中，静置时间为900s，天冬氨酸对映体的识别效果见图1，可见聚苯胺-磺基水杨酸膜修饰玻碳电极对天冬氨酸对映体有较好的识别效果，电流强度比RL/D为2.75，△E为91mV，由此结果可知，该修饰电极对L-天冬氨酸具有很好的选择性。
(3)标准曲线的绘制：以聚苯胺-磺基水杨酸膜修饰玻碳电极为工作电极，铂电极作为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，组成三电极体系，置于一系列L-天冬氨酸浓度的0.1mol/L氯化钾溶液中，记录差分脉冲伏安曲线作为标准曲线，如图2所示。结果表明，共聚膜修饰电极在为0.5μmol/L到100μmol/L浓度范围内的L-天冬氨酸溶液中，呈现良好的线性，如图3所示。线性范围为I(μA)＝0.045C(μM)+0.065，线性相关系数为0.9986，最低检测限为7.2×10-7mol/L。
(4)对未知构型的天冬氨酸的识别：将聚苯胺-磺基水杨酸膜修饰玻碳电极作为工作电极，铂丝电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，将电极置于未知具体构型的天冬氨酸的0.1mol/L氯化钾溶液中，静置900s后，记录差分脉冲伏安曲线，通过与步骤(3)得到的标准曲线对比峰电流值，实现对天冬氨酸对映体的选择性识别。
实施例2：不同圈数下聚合得到聚苯胺-磺基水杨酸膜修饰玻碳电极检测L-天冬氨酸的效果对比。
(1)电化学聚合采用三电极体系：玻碳电极(直径为3mm)为工作电极，铂片为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极。将玻碳电极进入25mL含0.1mol/L苯胺和0.02mol/L磺基水杨酸的0.5mol/L硫酸溶液中，在–0.2～1.2V(vs.SCE)的电化学窗范围内，以0.1V/s的扫速用循环伏安法聚合5～30圈，用去离子水冲洗晾干，作为检测L-天冬氨酸的工作电极。
(2)将以聚苯胺-磺基水杨酸膜修饰玻碳电极为工作电极的三电极体系分别浸入1.0×10-4mol/L L-天冬氨酸溶液中，静置时间为900s，所记录差分脉冲伏安电流趋势见图4，可见聚合20圈得到的聚苯胺-磺基水杨酸膜对L-天冬氨酸具有最佳的检测效果。
聚苯胺-磺基水杨酸膜随着聚合圈数的增大而变厚，较薄的膜表面功能基团较少，吸附L-天冬氨酸量相对较少，而膜越厚则膜内电阻增大，阻碍电荷的传递。
实施例3：L-天冬氨酸最佳静置时间效果对比
聚苯胺-磺基水杨酸膜修饰玻碳电极的制备及其应用于电化学法检测L-天冬氨酸检测过程与实施例1相同。
(2)对聚苯胺-磺基水杨酸膜修饰玻碳电极对L-天冬氨酸测定的最佳静置时间进行考察。将按实施案例1中所述三电极体系放入1.0×10-4mol/L L-天冬氨酸中静置300～900s，记录差分脉冲电流，测定得到L-天冬氨酸的最佳静置时间为900s，如图5。
本发明以苯胺和磺基水杨酸为原料一步合成制得聚苯胺-磺基水杨酸膜修饰电极，相比于其他识别方法，制备操作简单且绿色环保，该共聚膜材料修饰电极对天冬氨酸对映体有较高的识别效率，用于检测L-天冬氨酸呈现了较好的效果。

Claims (10)

1.一种电化学识别和检测天冬氨酸对映体的方法，其特征在于，以聚苯胺-磺酸水杨酸膜修饰电极为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，铂电极作为辅助电极，组成三电极体系置于待测溶液中，静置一段时间，记录差分脉冲伏安曲线，通过与标准曲线对比峰电流值，实现对天冬氨酸对映体的选择性识别；
其中，所述的聚苯胺-磺酸水杨酸膜修饰电极的制备方法为：将玻碳电极置于含苯胺、磺基水杨酸及硫酸的电化学聚合溶液中，采用循环伏安法进行电聚合，取出后用去离子水冲洗、晾干，得到聚苯胺-磺酸水杨酸膜修饰电极。
2.根据权利要求1所述的一种电化学识别和检测天冬氨酸对映体的方法，其特征在于，所述电化学聚合溶液中的苯胺、磺基水杨酸及硫酸的浓度分别为0.1mol/L，0.02mol/L和0.5mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种电化学识别和检测天冬氨酸对映体的方法，其特征在于，在所述玻碳电极置于含苯胺、磺基水杨酸及硫酸的电化学聚合溶液之前先将玻碳电极用氧化铝粉末打磨抛光干净，然后用超纯水洗净后室温晾干，再分别于1:1:1的HNO3、无水乙醇、超纯水中超声波清洗至少4min。
4.根据权利要求1所述的一种电化学识别和检测天冬氨酸对映体的方法，其特征在于，所述电化学聚合溶液量为25mL。
5.根据权利要求1所述的一种电化学识别和检测天冬氨酸对映体的方法，其特征在于，所述的循环伏安法电化学聚合条件为：扫描范围在–0.2～1.2V(vs.SCE)的电化学窗范围内，扫描速度为0.1V/s。
6.根据权利要求5所述的一种电化学识别和检测天冬氨酸对映体的方法，其特征在于，所述的循环伏安法电化学聚合圈数为5～30圈。
7.根据权利要求6所述的一种电化学识别和检测天冬氨酸对映体的方法，其特征在于，所述的循环伏安法电化学聚合圈数为20圈。
8.根据权利要求1所述的一种电化学识别和检测天冬氨酸对映体的方法，其特征在于，所述三电极体系置于待测溶液中，静置时间为300～900s。
9.根据权利要求1所述的一种电化学识别和检测天冬氨酸对映体的方法，其特征在于，S3中，所述三电极体系置于待测溶液中，静置时间为900s。
10.一种电化学识别和检测天冬氨酸对映体的方法的应用，其特征在于，所述方法应用于电化学传感器的制备。
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