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基于Ce-BDC的氧化物酶活性检测果汁中抗坏血酸的比色方法研究

一、引言

(1)抗坏血酸（维生素C）作为一种重要的生物活性物质，在人体内发挥着多种生理功能，包括抗氧化、促进胶原蛋白合成、增强免疫力等。在果汁等食品中，抗坏血酸的含量直接关系到其营养价值。传统的抗坏血酸检测方法包括滴定法、比色法等，但这些方法操作复杂、耗时较长，且对实验条件要求较高。近年来，基于电化学传感器和生物传感器的快速检测方法逐渐受到关注。其中，Ce-BDC（铈-二苯甲酰二肟）作为一种新型的电化学传感器材料，因其优异的电化学性质和生物相容性，在抗坏血酸检测领域展现出巨大的潜力。

(2)氧化酶活性检测是抗坏血酸检测的重要手段之一。研究表明，抗坏血酸可以抑制氧化酶的活性，从而影响其催化反应。基于此原理，研究者们开发了一系列基于氧化酶活性的抗坏血酸检测方法。例如，采用辣根过氧化物酶（HRP）作为生物标记物，通过比色法检测抗坏血酸含量的方法，已在食品、药品等领域得到广泛应用。然而，传统的比色法通常需要较长的反应时间和复杂的试剂配制过程，限制了其实际应用。

(3)针对传统比色法的不足，本研究旨在开发一种基于Ce-BDC的氧化物酶活性检测果汁中抗坏血酸的比色方法。Ce-BDC具有优异的氧化还原性能，能够有效地催化氧化酶的活性反应。通过优化实验条件，如反应时间、温度和pH值等，本研究建立了快速、简便的比色检测方法。以市售果汁为研究对象，该方法在检测抗坏血酸含量方面表现出良好的准确性和重复性，为果汁中抗坏血酸含量的快速检测提供了一种新的技术手段。

二、实验部分

(1)实验首先采用Ce-BDC作为电极材料，通过优化制备条件，制备出具有良好电化学性能的Ce-BDC电极。实验过程中，将适量的Ce-BDC溶解于N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，加入一定比例的乙醇作为分散剂，搅拌后滴加至平整的玻碳电极表面，形成均匀的膜层。在优化Ce-BDC膜层厚度时，通过电化学阻抗谱（EIS）分析发现，膜层厚度在50nm左右时，电极展现出最佳的氧化还原峰电流和稳定的电化学性能。随后，对制备好的Ce-BDC电极进行循环伏安法（CV）和线性扫描伏安法（LSV）测试，确认电极在-0.2V至-0.6V电位范围内具有良好的氧化还原活性。

(2)为了构建基于Ce-BDC的氧化酶活性检测体系，实验选用辣根过氧化物酶（HRP）作为生物标记物。HRP的活性被抗坏血酸抑制，从而产生一个与抗坏血酸浓度成正比的电流信号。首先，通过酶联免疫吸附试验（ELISA）对HRP的活性进行定量分析，确保所使用的HRP酶液浓度准确。然后，将HRP与Ce-BDC电极结合，通过优化HRP在电极表面的固定方法，如交联剂和固定时间，使HRP在电极表面均匀分布。通过循环伏安法测试，确定HRP与Ce-BDC电极结合的最佳条件，即在-0.2V至-0.6V电位范围内，HRP与Ce-BDC电极的结合效果最佳。

(3)果汁样品的预处理是实验的关键步骤之一。实验采用0.1mol/L磷酸盐缓冲溶液（PBS）对果汁样品进行稀释，以消除果汁中其他成分对实验结果的影响。在实验中，将稀释后的果汁样品加入含有HRP和Ce-BDC电极的比色池中，通过控制反应时间、温度和pH值等条件，观察电流信号的变化。实验结果显示，在25°C、pH值为7.0的条件下，反应时间为5分钟时，电流信号的变化与抗坏血酸浓度呈现出良好的线性关系。通过制备一系列不同浓度的抗坏血酸标准溶液，验证了该方法在0.1-1.0mg/L浓度范围内的线性范围，相关系数R2达到0.995以上。

三、结果与讨论

(1)本研究成功建立了基于Ce-BDC的氧化物酶活性检测果汁中抗坏血酸的比色方法。实验结果表明，该方法具有快速、简便、高灵敏度等特点。与传统的比色法相比，该方法的检测限降低了约10倍，达到0.01mg/L。在实际应用中，该方法能够有效检测果汁中的抗坏血酸含量，为果汁生产企业的质量控制提供了有力支持。

(2)通过对实验数据进行统计分析，结果显示，该方法在0.1-1.0mg/L的抗坏血酸浓度范围内具有良好的线性关系，相关系数R2达到0.995以上。此外，该方法对果汁样品中的其他成分具有一定的抗干扰能力，如糖、蛋白质等，表明该方法具有较高的选择性。实验进一步验证了该方法在市售果汁样品中的应用效果，结果显示，该方法能够准确检测出果汁中抗坏血酸的实际含量。

(3)与其他抗坏血酸检测方法相比，本研究提出的基于Ce-BDC的比色方法具有显著的优势。首先，该方法无需复杂的仪器设备和试剂，操作简便，降低了实验成本。其次，该方法检测速度快，能够在短时间内获得结果，提高了工作效率。最后，该方法具有较高的准确性和重复性，为果汁中抗坏血酸的快速检测提供了一种可靠的技术手段。总之，本研究提出的方法为果