毛細管電泳—安培檢測聯(lián)用技術的方法和應用研究.pdf

1、毛細管電泳（Capillary Electrophoresis，CE）是離子和荷電粒子以高壓電場為驅動力，以毛細管為分離通道，依據樣品中各組分之間淌度或／和分配系數的差異而實現(xiàn)高效、快速分離的一類新型液相分離技術。毛細管電泳具有高效、快速、經濟、環(huán)保等優(yōu)點，其研究和應用廣泛涉及了食品衛(wèi)生、藥物分離、環(huán)境分析、生化分析等幾乎所有的分析領域。毛細管電泳具有多種聯(lián)用檢測技術，如紫外檢測、熒光檢測、電化學檢測和質譜等。其中，電化學檢測中的安培檢

2、測技術，相對而言具有較高的靈敏度，且線性范圍寬、儀器簡單、成本低廉、操作簡便，因而毛細管電泳-安培檢測法在分析化學領域得到了越來越廣泛的研究、應用和發(fā)展。
　　本論文基于毛細管電泳-安培檢測聯(lián)用技術高效、快速、靈敏、方便的優(yōu)勢，從化學修飾電極的研制入手，對飲料、氨基酸、菊花、染發(fā)劑等食品及日常用品中的有效或有毒成分進行分離檢測。不僅擴展了毛細管電泳-安培檢測聯(lián)用技術的應用范圍，提高了檢測靈敏度，改善了分離效果，而且進一步建立新的實

3、驗方法同時分離檢測苯二胺類和苯二酚類同分異構體等復雜體系，得到了好的實驗結果。論文主要分以下七個部分：第一章簡要地綜述了毛細管電泳的發(fā)展歷史、基本原理、分離模式、聯(lián)用檢測技術，應用領域研究進展以及本論文研究的目的和意義。第二章研究制作了同時以聚乙二醇和氧化亞銅為修飾劑的新型雙修飾劑碳糊電極（PEG-Cu2O CPME），并首次將其應用于糖類物質和抗壞血酸的毛細管區(qū)帶電泳-安培檢測。在研究中，通過實驗考察各種實驗參數對分離檢測的影響，最終

4、成功實現(xiàn)了對葡萄糖、蔗糖、果糖和抗壞血酸的同時分離和檢測。與未經修飾的純碳糊電極或只含有一種修飾劑的碳糊電極相比，PEG-Cu2O碳糊修飾電極在相對較低的檢測電位下（+0．30 V vs．SCE）具有較好的催化氧化特性，靈敏度顯著提高。在最優(yōu)化的實驗條件下，以此新型碳糊修飾電極為工作電極，上述四種組分在22 min內可以得到完全的分離檢測。葡萄糖、蔗糖、果糖和抗壞血酸的線性范圍均為1．0×10-6～5．0×10-5mol L-1，檢測限

5、最低達到1．0×10-7mol L-1數量級（信噪比為3）。實驗結果表明，本法具有分離效率高、分析操作簡便、檢測靈敏度高、結果重現(xiàn)性好等優(yōu)點，對實際樣品的檢測得到滿意結果。第三章首次利用多壁碳納米管和氧化亞銅同時做碳糊電極修飾劑測定了19種重要的氨基酸。因氨基酸本身缺乏用于檢測的光學性質，如光吸收、光發(fā)射和電化學活性，所以常常需要各種衍生技術使其具有光活性或者電化學活性。本文摒棄傳統(tǒng)的衍生法，應用多壁碳納米管和氧化亞銅雙修飾劑碳糊電極測

6、定了19種重要的氨基酸。研究發(fā)現(xiàn)在此修飾電極上，19種氨基酸的電化學響應與緩沖溶液的pH值有密切的關系，并進一步探索了反應機理。應用該碳糊修飾電極成功地對其中六種電化學響應較高的氨基酸（精氨酸、色氨酸、組氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、酪氨酸）進行了毛細管區(qū)帶電泳-安培檢測。在最佳實驗條件下，六種分析物可在20 min內達到基線分離，其檢測限達10-7～10-8mol L-1數量級（信噪比為3），該方法簡便易行，靈敏度高，檢測結果令人滿意。第四章

7、制備了一種新型的聚VB12修飾電極并將其應用于毛細管電泳-安培檢測中同時分離檢測水果和蔬菜中的抗氧化劑。與普通碳電極相比，此修飾電極對谷胱甘肽、抗壞血酸、香草酸、綠原酸、水楊酸和咖啡酸的電化學催化氧化性質有顯著提高。將該修飾電極用于毛細管電泳-安培檢測，考察了影響毛細管電泳分離的各種因素：緩沖體系的pH值及溶液的濃度、分離電壓、檢測電位、進樣時間等。在最優(yōu)化的實驗條件下，這六種抗氧化劑能夠在pH 8．4的硼砂-磷酸緩沖中15 min內完

8、全分離。并且線性范圍較寬2．5×10-7～1．0×10-4 mol L-1，檢測限達到10-7～10-8mol L-1數量級（信噪比為3）。結果表明：此法具有操作簡便、靈敏度高、重現(xiàn)性好的優(yōu)點，可以用于實際樣品的檢測。第五章利用毛細管區(qū)帶電泳-安培檢測技術實現(xiàn)了對染發(fā)劑中的鄰、間、對苯二胺及鄰、間苯二酚的同分異構體的分離檢測。考察了緩沖溶液的pH和濃度、分離電壓、檢測電位、進樣時間等實驗參數對分離檢測的影響。在最優(yōu)化的實驗條件下，以Pt

9、電極作為工作電極，在+0．85 V的檢測電位下，這5種分析物在15min內實現(xiàn)基線分離，其線性范圍為1．0×10（-6）～1．0×10（-4） mol L-1，檢測限最低可達10-7mol L-1數量級（信噪比為3）。實驗成功分離檢測了8種染發(fā)劑樣品中的五種同分異構體，回收率為91．0～108．0％，相對標準偏差低于5．0％。結果表明，用鉑電極作為工作電極應用于毛細管區(qū)帶電泳-安培檢測法中具有操作簡便、靈敏度高、檢測限低、重現(xiàn)性好等優(yōu)點

10、，可被用于實際樣品的快速檢測。第六章本文針對菊花中的黃酮類物質，通過實驗測試了多種緩沖添加劑對毛細管電泳-安培法檢測結果的影響，最終確立了合適的緩沖添加劑及其添加位置，實現(xiàn)了對菊花中黃酮類物質的分離檢測。并對毛細管電泳實驗參數進行優(yōu)化，在最佳的實驗條件下，以碳圓盤電極為工作電極，六種黃酮類物質在20 min內達到基線分離，檢測限最低達到10-8g mL-1。實驗結果表明，使用該經過優(yōu)化的毛細管區(qū)帶電泳-安培檢測法，分離檢測具有較高的靈敏

11、度和較好的重現(xiàn)性，用于對菊花實際樣品的檢測，結果令人滿意。第七章應用交替運行兩種不同pH值緩沖溶液的毛細管電泳分離-安培檢測法，可以很好的實現(xiàn)同分異構體的分離檢測，并且操作簡便、靈敏度高、重現(xiàn)性好，為毛細管電泳的方法學研究提供了新的方向。由于鄰、間、對苯二胺的pKa值分別為4．52，5．64，6．04，因而可以在弱酸條件下實現(xiàn)好的分離檢測，而鄰、間、對苯二酚的pKa值分別為9．40，9．40和10．04，只在偏堿性的緩沖條件下實現(xiàn)好的分

12、離結果。因此用一個固定pH的緩沖同時全部分離這六個同分異構體是非常困難的（即使在第五章最優(yōu)化的條件下，也僅能實現(xiàn)其中5種同分異構體的分離檢測）。
　　本文設計并應用交替運行兩種不同pH值緩沖溶液的毛細管電泳-安培檢測法同時分離檢測這六種同分異構體，實驗結果表明，當很好的控制兩種不同pH值緩沖溶液（pH分別為5．8和7．6）的運行時間和順序，這六種分析物能夠在20 min內實現(xiàn)基線分離，檢測限達到10-7mol L-1數量級（信噪比