用于检测毛油中磷脂的三维石墨烯修饰电极的制备方法及电极

摘要

本发明涉及电化学生物传感器领域，公开了一种用于检测毛油中磷脂的三维石墨烯修饰电极的制备方法及电极。该修饰电极的制备方法如下：首先采用一步热还原法制备三维石墨烯，利用戊二醛将辣根过氧化物酶交联在三维石墨烯修饰的丝网印刷电极的表面，再将壳聚糖添加到表面，然后，采用戊二醛再将胆碱氧化酶交联在电极表面，构建了三维石墨烯/双酶修饰的生物酶电极。以获得的修饰电极为工作电极，银/氯化银电极为参比电极，三维石墨烯/双酶修饰的生物酶电极为对电极，构成三电极体系，利用计时电流法实现一定浓度范围内的毛油中磷脂溶液的检测，且该修饰电极具有较好的选择性和较高的灵敏度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学生物传感器的制备方法，尤其涉及一种用于检测毛油中磷脂的三维石墨烯修饰电极的制备方法及电极。

背景技术

近年来，大豆油脂加工科技发展非常迅速，新的大豆预处理和制炼油技术日益受到人们重视。大豆毛油中的磷脂含量高达3%，磷脂在高温下容易发生焦化产生类黑色素，从而加深油脂色泽，进而会影响脱臭油的稳定性。大豆油中的磷脂主要以磷脂酰胆碱（PC）的形式存在。传统的 PC 含量的测定方法有高效液相色谱法、色谱-质谱联用法、气相色谱法、紫外分光光度法、薄层色谱法、核磁共振氢谱法等，这些检测方法普遍操作复杂，设备昂贵、检测速度慢，受人为因素和实验环境影响大、易污染环境，更不利于在线检测和调控。

电化学生物传感器是以各种电化学电极为信号转换元件，以电流、电势、电阻或电容等为特征检测信号从而实现对被检物的快速识别，从而对其进行定性或定量分析。相比较于传统分析方法具有操作简单、成本低廉、分析速度快、适用于现场检测等优势。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于检测毛油中磷脂的三维石墨烯修饰电极的制备方法及电极，生物酶丝网印刷电极对PC有明显的电化学响应。PC含量在30~270 mg/L范围内与还原峰电流呈线性关系。方法检出限为3mg/L(S/N=3)。测定了大豆毛油中PC的含量，相对标准偏差低。与HPLC法检测值比较，线性相关系数高，有较好的重现性和稳定性。

本发明采用一步水热法合成三维石墨烯修饰丝网印刷电极，提高电极的导电性。用交联剂将辣根过氧化物酶(HRP)和胆碱酯酶(ChOx)依次交联到改性丝网印刷电极表面，制备生物酶丝网印刷电极。采用方波伏安法(SWV)研究了生物酶丝网印刷电极的性质及其对PC的电化学响应。将制备的修饰电极用于大豆毛油中磷脂含量的测定，并对其重现性和稳定性进行了研究。

附图说明

图1为三维石墨烯材料表征图；

图2为胆碱氧化酶表征图。

具体实施方式：

具体实施方式一：

采用一步热还原的方法制备三维石墨烯。合成步骤如下: 将30~50mg 氧化石墨烯分散在15~25mL水中，超声10 min使之分散均匀，形成2mg /mL的分散液。将分散液转移到高压水热反应釜中，160℃烘箱中反应12h，冷却至室温，将得到的固体冷冻干燥，最终产物即为三维石墨烯。图1为三维石墨烯材料表征图。

具体实施方式二：

将丝网印刷电极放入100毫升的烧杯中。烧杯中加入40~60毫升1mmol/L氢氧化钠溶液，超声波清洗5min。然后，取下电极，用双蒸水冲洗，然后用氮气吹干。然后，用同样的方法，将固相萃取放入40~60mL、1mmol/L盐酸溶液中，超声波清洗5min，双蒸水冲洗，氮气吹干。电极用无水乙醇冲洗，氮气干燥，在PBS缓冲液中进行循环伏安曲线扫描，扫描电压范围为−0.2~0.6V，扫描速度为50 mV/s，将4~6mL三维石墨烯溶液滴覆在丝网印刷电极表面。 修饰后的丝网印刷电极在PBS缓冲液中进行循环伏安(CV)曲线扫描。将不同材料的改性固相萃取电极连接到CHI660D电化学工作站，插入50 mmol/L的铁氰化钾溶液中。频率范围为1~106 Hz。对改性后的丝网印刷电极进行了电化学阻抗谱测试，以选择最佳的改性丝网印刷电极材料

具体实施方式三：

辣根过氧化物酶的固定：制备含100 mg/L PC的PBS缓冲液作为试验基液。将辣根过氧化物酶溶液(4~8μL，浓度4U)滴在用所选改性材料改性的固相萃取电极表面，放置在4℃下静置干燥。待电极表面变薄后，加入5~10μL戊二醛，37℃交联30min，然后用PBS缓冲液清洗电极表面，去除游离的辣根过氧化物酶。然后在酶修饰电极表面加入1~5μL的壳聚糖/醋酸溶液，静置干燥。

具体实施方式四：

胆碱氧化酶的固定：胆碱氧化酶 5~10μL，浓度1~8U)滴于修饰后电极上。当电极表面变薄时，将5~10μL戊二醛滴在电极表面，37℃交联30min，用PBS缓冲液清洗电极表面，除去电极表面的游离胆碱氧化酶。获得的生物酶丝网印刷电极在用N

具体实施方式五：

本实施方式与具体实施方式四的不同点在于胆碱氧化酶浓度1U~8U，在此条件还原峰电流的变化，其它步骤与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：

本实施方式与具体实施方式四的不同点在于pH6.5~8.5，在此条件还原峰电流的变化，其它步骤与具体实施方式四相同。

具体实施方式七：

将裸丝网印刷电极和生物酶丝网印刷电极分别插入含1 mmol/L硫堇的PBS缓冲液和试验液中。采用循环伏安法，在扫描速度为50 mV/s，电压范围为0.2~0.6V的条件下，获得了稳定的循环伏安曲线，用来测试生物酶丝网印刷电极对PC的电化学响应。

具体实施方式八：

将PC(40~60 mg)加入装有90~110mL一级大豆油的容器中，充分搅拌，制备大豆毛油。然后，将其分成5个样品，稀释成不同浓度的PBS缓冲液。制备了5个不同PC含量的大豆毛油样品，加入90~110、3 mg/mL PLD溶液后，加入1%Triton-X100作为乳化剂，在37℃下搅拌30min，在最佳条件下，将三维石墨烯修饰电极加入10~30大豆毛油中，用方波伏安法测定其还原峰电流，得到5个样品的PC含量。