一种同时检测磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的电化学传感器及其检测方法

摘要

本发明公开了一种同时检测磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的电化学传感器及其检测方法，所述电化学传感器是以GO@COF复合材料和MIP双重修饰电极为工作电极；以饱和甘汞电极为参比电极；以铂电极为辅助电极，构建三电极体系，利用磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的电化学活性，建立同时对磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚具有广泛检测范围的快速灵敏检测方法。本发明成本低廉，实验操作简单，灵敏度高，适用于各种食品中磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的同时检测。

说明书

技术领域

本发明涉及磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的检测方法，特别是涉及一种同时检测磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的电化学传感器及其检测方法，属于食品安全检测技术领域。

背景技术

磺胺嘧啶(SDZ)是目前我国临床上常用的一种磺胺类抗感染药物。通过干扰叶酸的代谢来抑制细菌生长。由于其高效、廉价、性质稳定等特点被广泛应用于各类动物源性食品加工过程中。也正因为其应用广泛，滥用现象日趋严重，磺胺嘧啶残留使人的身体机能下降，造成胃部不适感、贫血症，并发肾脏疾病及血液疾病，且具有潜在的毒性及致癌性。中华人民共和国农业部规定磺胺类药物在动物源性食品中的最大允许残留限量为100μgkg^-1。

对乙酰氨基酚(AP)是目前世界范围内应用最广泛的解热镇痛药。它常被用于头痛、发烧、牙痛等疾病的治疗，是阿司匹林的一种有效替代药物。在规定限量范围内使用不会产生严重的副作用。但是过度使用会导致毒性代谢物的积累会引起肝脏和肾脏的损伤甚至引起机体死亡。

目前国内外有关食品中磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚检测方法大都采用液相色谱法或液相、气相色谱与质谱联用的方法进行定性、定量的检测，但上述几种检测方法所使用的设备价格昂贵，分析时间长，需要复杂的样品前处理技术；而且，磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚在检测前需要不同的样品前处理方法，难以实现对磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的同时检测。因此研发快速、准确、灵敏并且能同时测定磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的方法具有重要的意义。

发明内容

针对上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种同时检测磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的电化学传感器。本发明的电化学传感器能够同时、快速、灵敏检测磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚，其样品前处理简单、检测灵敏度高、分析时间短、实验操作简单，适用于各种食品中磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的同时快速检测。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种高灵敏的电化学传感器，所述电化学传感器以GO@COF复合材料和MIP双重修饰电极为工作电极；所述工作电极由如下方法制备而成：

将GO@COF复合材料溶液滴涂到裸玻碳电极表面，晾干，得到修饰后的GO@COF/GCE电极；

将GO@COF/GCE电极浸入含有磺胺嘧啶、对乙酰氨基酚、吡咯和四丁基高氯酸铵的乙腈溶液中进行电化学聚合，利用循环伏安法在-0.6V－+1.2V电位范围内以100mVs^-1的速率扫描3～8圈；然后再将电极浸入浓度为0.5～1.0molL^-1NaOH溶液中利用循环伏安法在-0.6V－+1.2V电位范围内以50mVs^-1的速率扫描10～20圈，得到由GO@COF复合物和MIP双重修饰电极MIP/GO@COF/GCE，即为工作电极。

优选的，所述GO@COF复合材料溶液的浓度为1-2mg/mL。

所述GO@COF复合材料是根据文献报道方法制备(Sun J,Klechikov A,Moise C,etal.Molecular pillar approach to grow vertical covalent organic frameworknanosheets on graphene:new hybrid materials for energy storage[J].AngewandteChemie,2017.)。

优选的，所述乙腈溶液中，磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的浓度均为5mM，吡咯和四丁基高氯酸铵的浓度均为0.1M。

进一步的，所述电化学传感器中还包括：参比电极和辅助电极。

优选的，所述参比电极为饱和甘汞电极；所述辅助电极为铂电极。

本发明的第二方面，提供上述电化学传感器在同时检测磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚中的应用。

本发明的第三方面，提供一种利用上述电化学传感器同时检测磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的方法，包括以下步骤：

(1)将电化学传感器中的工作电极、参比电极和辅助电极构成三电极体系，利用差分脉冲伏安法在电位窗口0.25-1.6V范围内，将工作电极浸入用磷酸盐缓冲溶液配制的不同浓度磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚标准溶液中孵育，记录相应电流值I_P；分别以磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚标准溶液浓度C为横坐标，电流值I_P为纵坐标，绘制I_P-C工作曲线；

(2)利用步骤(1)绘制的I_P-C工作曲线对经前处理的待测物中的磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的含量进行检测。

优选的，步骤(1)中，所述磷酸盐缓冲溶液的浓度为0.2molL^-1，pH值为7.0。

优选的，步骤(2)中，所述待测物的前处理方法为：将待测物用乙酸乙酯涡旋离心重复提取2-4次，合并提取液并用氮气吹干。

更优选的，所述待测物与乙酸乙酯加入量的比为1g:(1-5)mL。

本发明的有益效果：

(1)本发明以GO@COF复合材料和MIP共同修饰的电极作为工作电极，构建了能够同时对磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚进行灵敏检测的电化学传感器，其中，GO@COF复合材料具有较大的比表面积、导电性能好等优点，能显著增大电流信号强度。MIP修饰电极能够实现电化学传感器对磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的专一性识别。采用本发明的电化学传感器对磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的最低检出限分别为48.0μg/kg和4.8μg/kg，能够满足检测需要，分析时间比传统的检测方法缩短1.0h左右，适用于同时快速检测磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚。

(2)本发明制备的电化学传感器成本较低，并且前处理简单、灵敏度高、分析时间短、实验操作简单，适用于各种食品中磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的同时快速检测。

本发明与现有其他检测方法的比较：

附图说明

图1：不同浓度的磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的DPV曲线。

图2：磺胺嘧啶(A)和对乙酰氨基酚(B)标准曲线。

由图1可知，该方法中磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚线性范围分别是是5.0×10^-7-2.0×10^-4mol/L和5.0×10^-8-2.0×10^-5mol/L，最低检出限为1.6×10^-7mol/L(48.0μg/kg)和3.2×10^-8mol/L(4.8μg/kg)。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

本发明中所提及的“室温”是指温度为15-30℃。

正如背景技术部分所介绍的，目前国内外有关食品中磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚检测方法大都采用液相色谱法或液相、气相色谱与质谱联用的方法进行定性、定量的检测，但上述几种检测方法所使用的设备价格昂贵，分析时间长，需要复杂的样品前处理技术；而且，磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚在检测前需要不同的样品前处理方法，难以实现对磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的同时检测。基于此，本发明的目的是提供一种能够同时检测磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的电化学传感器及其检测方法。

为实现同时检测磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚，本发明是将GO@COF复合材料和MIP共同修饰电极，其中，利用GO@COF复合材料对电极进行修饰，可以增强电流信号强度；利用MIP对电极进行修饰，可以实现电化学传感器对磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的专一性识别。从而建立对磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚具有高灵敏度的快速检测方法。

在本发明的一种实施方案中，所述GO@COF复合材料和MIP共同修饰电极的方法为：

将5～10μL浓度为1.5mg mL^-1的GO@COF复合材料溶液滴涂在裸玻碳电极表面，室温下晾干，得到修饰后的GO@COF/GCE电极；将GO@COF/GCE电极浸入到含有5mM磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚、0.1M吡咯和0.1M四丁基高氯酸铵的乙腈溶液中进行电化学聚合。利用循环伏安法在-0.6V－+1.2V电位范围内以100mVs^-1的速率扫描3～8圈。然后将将此电极浸入浓度为0.5～1.0molL^-1NaOH溶液中利用循环伏安法在-0.6V－+1.2V电位范围内以50mVs^-1的速率扫描10～20圈，得到由GO@COF复合物和MIP双重修饰电极(MIP/GO@COF/GCE)。

在本发明的另一种实施方案中，给出了利用本发明的电化学传感器同时检测磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的方法，具体如下：

(1)将饱和甘汞电极和铂电极分别作为参比电极和辅助电极，GO@COF复合物和MIP双重修饰电极(MIP/GO@COF/GCE)作为工作电极构成三电极体系，利用差分脉冲伏安法在电位窗口0.25－1.6V范围内，将工作电极浸入用0.2molL^-1pH>P。

(2)分别以磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚标准溶液浓度C为横坐标，电流值为纵坐标，绘制I_P-C工作曲线。按照下列公式分别计算不同电流值对应的样品中磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的含量：

Ip(-μA)＝0.058C[SDZ](μM)﹢0.021(1)

Ip(-μA)＝0.565C[AP](μM)﹢0.016(2)

(3)分析物中按重量体积比(g/mL)1:1加入乙酸乙酯溶液涡旋离心重复提取三次，合并提取液用氮气吹干。用5mL 0.2molL^-1pH>

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。

本发明实施例中所用的未进行具体说明试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。

实施例1：

1.电化学传感器电极修饰：

将8μL浓度为1.5mgmL^-1的GO@COF复合材料溶液滴涂在裸玻碳电极表面，在室温下晾干。得到修饰后的GO@COF/GCE电极；将GO@COF/GCE电极浸入到含有5mM磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚、0.1M吡咯和0.1M四丁基高氯酸铵的乙腈溶液中进行电化学聚合。利用循环伏安法在-0.6V－+1.2V电位范围内以100mVs^-1的速率扫描5圈。然后将将此电极浸入浓度为1.0molL^-1NaOH溶液中利用循环伏安法在-0.6V－+1.2V电位范围内以50mVs^-1的速率扫描15圈，得到由GO@COF复合物和MIP双重修饰电极(MIP/GO@COF/GCE)。

2.将饱和甘汞电极和铂电极分别作为参比电极和辅助电极，本实验修饰后所得的电极MIP/GO@COF/GCE作为工作电极构成三电极体系，利用差分脉冲伏安法在电位窗口0.25－1.6V范围内，将工作电极浸入用0.2molL^-1pH7.0的磷酸盐缓冲溶液配制的浓度分别为0.5，5，10，20，50，100和200μmol>-1的磺胺嘧啶和0.05，0.5，1，2，5，10和20μmolL^-1对乙酰氨基酚标准溶液中孵育，分别记录相应电流值I_P(图1)。

3.以磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚标准溶液浓度C为横坐标，电流值为纵坐标，绘制I_P-C工作曲线。按照下列公式计算不同电流值对应的样品中磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚的含量：

Ip(-μA)＝0.058C[SDZ](μM)﹢0.021(1)

Ip(-μA)＝0.565C[AP](μM)﹢0.016(2)

4.准确称取鸡肉5g，加入20mL乙酸乙酯溶液涡旋离心，重复提取三次，合并提取液用氮气吹干。用5mL 0.2molL^-1pH>

5.将样品提取液代替标样稀释液，重复步骤2操作，根据上述计算公式得出中磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚提取液浓度分别为3.3×10^-6molL^-1和2.0×10^-7molL^-1，计算出鸡肉中磺胺嘧啶和对乙酰氨基酚含量分别为835μg>-1和29.7μg>-1。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。