一種檢測(cè)日落黃的電化學(xué)傳感器的制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料制備和食品添加劑檢測(cè)領(lǐng)域，提供了一種檢測(cè)日落黃的電化學(xué)傳感器的制備方法及其應(yīng)用，可以用于飲料中日落黃的檢測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002]日落黃，又名晚霞黃，夕陽黃，食用色素3號(hào)，化學(xué)名為I一(4’一磺基一 I’一苯偶氮)一 2 —萘酚一6—磺酸二鈉，是一種水溶性偶氮類化合物，是我國(guó)批準(zhǔn)使用的人工合成食用色素，廣泛用于飲料，糖果等食物和一些藥品的著色。但過量攝入日落黃，會(huì)加重肝臟負(fù)擔(dān)，可能會(huì)對(duì)人體健康造成損害。為此我國(guó)《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB2760-1996)中規(guī)定:日落黃可用于果味型飲料(液、固體)、果汁型飲料、汽水最大使用量為0.lg/kg。
[0003]分子印跡技術(shù)是一種模擬自然界中抗體與抗原的分子識(shí)別作用的一種技術(shù)，以目標(biāo)分子為模板分子合成分子印跡聚合物，洗脫模板分子后，留下的印跡空穴會(huì)對(duì)目標(biāo)分子具有特異性識(shí)別的作用。表面印跡技術(shù)是為解決傳統(tǒng)分子印跡技術(shù)中印跡位點(diǎn)包埋過深，模板分子不易洗脫的缺陷，以固體基質(zhì)為載體進(jìn)行印跡技術(shù)發(fā)展而來。表面分子印跡可以提升識(shí)別位點(diǎn)與目標(biāo)分子之間的傳質(zhì)作用，從而有利于模板分子的洗脫和再結(jié)合。
[0004]目前傳統(tǒng)檢測(cè)日落黃的方法主要有高效液相色譜法，分光光度法，熒光光譜法等。但高效液相色譜法存在著樣品處理時(shí)間繁瑣，分析時(shí)間長(zhǎng)且儀器價(jià)格高昂的缺點(diǎn)，分光光度法，熒光光譜法等方法也存在著選擇性差，靈敏度低等不足之處。修飾電極電化學(xué)檢測(cè)方法是近年來發(fā)展較快的新型檢測(cè)技術(shù)，具有快速，準(zhǔn)確，靈敏等優(yōu)點(diǎn)，但也存在電極修飾物易脫落，選擇性不高的缺點(diǎn)，在檢測(cè)過程中容易出現(xiàn)干擾。因此開發(fā)一種能夠方便，簡(jiǎn)單，快速，穩(wěn)定，選擇性地檢測(cè)飲料中日落黃含量的方法具有重要意義。
[0005]發(fā)明方法
針對(duì)以上問題，本發(fā)明提供一種合成石墨烯/銀納米粒子表面印跡聚合物復(fù)合材料作為玻碳電極修飾物的方法，并用于電化學(xué)檢測(cè)飲料中的日落黃。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種檢測(cè)日落黃的電化學(xué)傳感器的制備方法，具體包括以下步驟:
(I)制備功能化氧化石墨烯(GO-MPTS):
將50-200mg氧化石墨稀通過超聲分散于10mL乙醇中，然后加入l_3mL(3-巰基丙基)三甲氧基硅烷(MPTS)，水浴鍋中磁力攪拌，在50-70°C下加熱反應(yīng)6h。反應(yīng)結(jié)束后，洗滌干燥，得到功能化氧化石墨稀材料(GO-MPTS)。
[0007 ] (2 )功能化石墨稀/銀納米粒子復(fù)合材料(G0/Ag )的制備:
首先合成銀納米粒子溶膠:取硝酸銀固體溶于去離子水中，攪拌加熱至沸騰狀態(tài)后，再加入檸檬酸鈉溶液，當(dāng)溶液呈黃綠色時(shí)，停止加熱，繼續(xù)攪拌冷卻至室溫，得到黃綠色的銀納米粒子溶膠；
將步驟(I)制備的功能化石墨烯完全超聲分散溶于去離子水中，然后加入銀納米粒子溶膠，超聲后室溫下靜置；最后洗滌干燥，得到功能化氧化石墨烯/銀納米粒子復(fù)合材料(GO/Ag);
其中所述的梓檬酸鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I %;所述硝酸銀與梓檬酸鈉的質(zhì)量體積比為13mg:4mL;
所述的功能化石墨稀與銀納米粒子溶膠的比例為50-200mg: l-3mL;所述超聲1min，室溫下靜置6h。
[0008](3)石墨稀/銀納米粒子表面印跡聚合物(GO/Ag-MIPs)的制備:
分別將步驟(2)制得的GO/Ag固體、模板分子日落黃、功能單體甲基丙烯酸、交聯(lián)劑二甲基丙烯酸乙二醇酯、引發(fā)劑偶氮二異丁腈，加入到甲醇與水混合溶液中超聲混合，在磁力攪拌下反應(yīng);所得產(chǎn)物洗滌干燥后，采用索氏萃取法去除模板分子;萃取結(jié)束后依次用甲醇，去離子水清洗，真空干燥得到石墨烯/銀納米粒子表面印跡聚合物(GO/Ag-MIPs);
其中，所述加入的GO/Ag固體50-200mg，模板分子日落黃0.l-0.4mmol，
功能單體甲基丙稀酸0.4-1.6mmol，交聯(lián)劑二甲基丙稀酸乙二醇酯l-4mmol，引發(fā)劑偶氮二異丁腈5_20mg;
所述甲醇與水混合溶液中甲醇與水的體積比為4: I;所述混合超聲1min;
所述磁力攪拌為在無氧條件下;所述反應(yīng)溫度50-70°C，反應(yīng)時(shí)間為6h;所述萃取溶液為甲醇與乙酸混合液，其中甲醇與乙醇體積比為9:1，萃取時(shí)間為96h。
[0009](4)石墨稀/銀納米粒子表面印跡聚合物(G0/Ag-MIPs)電極修飾材料的制備:
殼聚糖和冰醋酸混合后用去離子水定溶于容量瓶中，超聲得到混合混勻的殼聚糖溶液;取步驟(3)制得的G0/Ag-MIPs，加入殼聚糖溶液，超聲最終得到混合均一的電極修飾材料；
其中，所述殼聚糖與冰醋酸的比例為500mg:1mL;所述GO/Ag-MIPs與殼聚糖溶液的比例為lOmg: lmL。
[0010 ] (5 )石墨稀/銀納米粒子表面印跡聚合物修飾電極的制備:
取4yL步驟(4)制備的電極修飾材料，滴在打磨成鏡面的玻碳電極表面，自然晾干，最終得到石墨稀/銀納米粒子表面印跡聚合物修飾電極。
[0011 ]本發(fā)明的另一目的是提供上述方法制備得到的電化學(xué)傳感器在檢測(cè)日落黃
分子中的應(yīng)用。所述的應(yīng)用，以石墨烯/銀納米粒子表面印跡聚合物修飾電極作為工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極，鉑絲作為對(duì)電極的三電極體系，連接到電化學(xué)分析儀檢測(cè)日落黃分子。
[0012]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)使用的石墨烯/銀納米粒子復(fù)合材料為表面印跡基質(zhì)材料，所得的表面分子印跡聚合物屬于二維平面結(jié)構(gòu)，比表面積大，機(jī)械穩(wěn)定性強(qiáng)，得到的印跡位點(diǎn)均勻，可以使印跡聚合物有效負(fù)載在石墨烯平面上，對(duì)日落黃具有良好的選擇性識(shí)別能力。
[0013](2)采用的銀納米粒子導(dǎo)電性能優(yōu)越，化學(xué)穩(wěn)定性高，銀納米粒子通過S-Ag共價(jià)鍵可以有效固定在二維石墨烯表面，可以極大增強(qiáng)石墨烯材料的比表面積和導(dǎo)電能力，可以提高電化學(xué)傳感器的導(dǎo)電和電子轉(zhuǎn)移能力，從而提高傳感器的靈敏度。
[0014](3)采用的殼聚糖作為分散劑，不但可以有效使表面印跡聚合物均勻地附在玻碳電極表面，還可以克服傳統(tǒng)電極修飾材料易脫落從而影響檢測(cè)的穩(wěn)定性。
[0015](4)本發(fā)明通過分子印跡技術(shù)賦予電化學(xué)傳感器與日落黃分子特異性結(jié)合的能力，從而實(shí)現(xiàn)選擇性檢測(cè)的目地;利用本發(fā)明獲得的石墨烯/銀納米粒子表面印跡聚合物修飾電極導(dǎo)電性能優(yōu)，選擇性強(qiáng)，檢測(cè)靈敏度高，可以穩(wěn)定，快速，方便地檢測(cè)飲料中日落黃的含量，從而具有現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的能力。
【附圖說明】
[0016]圖1為實(shí)施例2最終合成的石墨烯/銀納米粒子表面印跡聚合物透射電鏡圖。圖2為實(shí)施例3制得的石墨稀/銀納米粒子表面印跡聚合物修飾電極在含有
日落黃的磷酸鹽緩沖液(pH=5.5)的循環(huán)伏安圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
[0018]實(shí)施例1:
(I)將50mg氧化石墨烯超聲分散于10mL乙醇中，形成穩(wěn)定的棕色的氧化石墨烯溶液。加入lmL(3-巰基丙基)三甲氧基硅烷(MPTS)，水浴鍋中磁力攪拌，加熱50°C，反應(yīng)6小時(shí)，最后用乙醇清洗未反應(yīng)的MPTS，60 °C真空干燥得到GO-MPTS。
[0019](2)取13mg硝酸銀固體溶于去離子水中，攪拌加熱至沸騰狀態(tài)后，再加入4mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的檸檬酸鈉溶液。當(dāng)溶液呈黃綠色時(shí)，停止加熱，繼續(xù)攪拌冷卻至室溫，得到黃綠色的銀納米粒子溶膠。取50mgG0-MPTS超聲分散于10mL去離子水中，加入ImL制得的銀納米粒子溶膠，超聲1min混合均勻。然后靜置陳化6h。用去離子水洗滌去除未成鍵的銀納米粒子，真空干燥得到GO/Ag。
[0020](3)分別取50mgG0/Ag，0.Immol日落黃，0.4mmol甲基丙稀酸，Immol二甲基丙稀酸乙二醇酯，5mg偶氮二異丁腈，加入到20mL甲醇/水(體積比為4:1)溶液中，超聲1min分散均勻。在水浴鍋中加熱至50 °(:磁力攪拌，同時(shí)通氮?dú)?5min除去氧氣，密封反應(yīng)6小時(shí)。依次用甲醇，去離子水清洗去除未反應(yīng)的物質(zhì)，所得產(chǎn)物采用索氏萃取法去除模板分子，萃取溶液為10mL甲醇/乙酸(體積比為9:1)，萃取時(shí)間為96h。萃取結(jié)束后依次用甲醇，去離子水清洗，真空干燥得到GO/Ag-MIPs。
[0021](4)殼聚糖500mg和ImL冰醋酸混合后，用去離子水定溶于10mL容量瓶中，然后超聲得到混合混勻的殼聚糖溶液。取1mg GO/Ag-MIPs，加入ImL殼聚糖溶液，超聲最終得到混合均一的電極修飾材料。
[0022 ] (5 )石墨稀/銀納米粒子表面印跡聚合物修飾電極的制備:
將玻碳電極用粒徑為0.3μπι，0.05μπι的Al2O3拋光粉依次進(jìn)行打磨，直到打磨成鏡面為止，用去離子水清洗干凈，自然晾干。取4yL步驟(4)制備的電極修飾材料，滴在打磨成鏡面的玻碳電極表面，自然晾干，最終得到石墨烯/銀納米粒子表面印跡聚合物修飾電極。
[0023]探討傳感器對(duì)日落黃的選擇性性能實(shí)驗(yàn):
首先選擇與日落黃分子結(jié)構(gòu)相似的兩種水溶性染料:檸檬黃和亮藍(lán)G。然后配置三種不同的溶液:(1)單一日落黃:5.0 μΜ日落黃+ 0.1 M PBS緩沖溶液(ρΗ=5.5);(2)(1)+5.0 μΜ檸檬黃;(3)(1)+5.0 μΜ亮藍(lán)G。
[0024 ]將實(shí)施例1制得的石墨稀/銀納米粒子表面印跡聚合物修飾電極作為工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極，鉑絲作為對(duì)電極的三電極體系，連接到電化學(xué)分析儀CHI800C，采用線性掃描伏安法(掃描電壓為0.3-1V)分別掃描檢測(cè)這三種溶液，得到的(2)，(3)溶液峰電流值，和(I)進(jìn)行比較，根據(jù)公式
δ=Λ/1 X 100%計(jì)算二者電流值的相對(duì)誤差。
[0025]式中:δ:實(shí)際相對(duì)誤差，一般用百分?jǐn)?shù)給出；
Λ:絕對(duì)誤差，這里的絕對(duì)誤差為添加等量的檸檬黃或亮藍(lán)G的日落黃溶液的峰電流值與真值的誤差；
L:真值，其中單一日落黃的峰電流值作為真值。
[0026]含有梓檬黃和亮藍(lán)G的日落黃溶液對(duì)單一日落黃的峰電流值變化相對(duì)誤差分別為9.03%和1.38%，說明檸檬黃和亮藍(lán)G的存在對(duì)日落黃的檢測(cè)結(jié)果影響較小，結(jié)果表明本發(fā)明制備的電化學(xué)傳感器對(duì)日落黃具有高度選擇性。
[0027]實(shí)施例2:
(I)將200mg氧化石墨烯超聲分散于10mL乙醇中，形成穩(wěn)定的棕色的氧化石墨烯溶液。加入3mL(3-巰基丙基)三甲氧基硅烷(MPTS)，水浴鍋中磁力攪拌，加熱70°C，反應(yīng)6小時(shí)，最后用乙醇清洗未反應(yīng)的MPTS，60 °C真空干燥得到GO-MPTS。
[0028](2)取13mg硝酸銀固體溶于去離子水中，攪拌加熱至沸騰狀態(tài)后，再加入4mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的檸檬酸鈉溶液。當(dāng)溶液呈黃綠色時(shí)，停止加熱，繼續(xù)攪拌冷卻至室溫，得到黃綠色的銀納米粒子溶膠。取200mgG0-MPTS超聲分散于10mL去離子水中，加入3mL制得的銀納米粒子溶膠，超聲1min混合均勻。然后靜置陳化6h。用去離子水洗滌去除未成鍵的銀納米粒子，真空干燥得到GO/Ag。
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