红米红在玻碳电极上的电化学行为研究.doc

1、 商丘师范学院2013届本科毕业论文（设计） 2012届本科毕业论文（设计） 红米红在玻碳电极上的电化学行为研究姓 名： 陈亚楠 院 系： 化学化工学院 专 业： 化学工程与工艺 学 号： 110431002 指导教师： 武耐英 副教授 2013年 5月 11日15目录摘 要IIAbstractII第一章 绪论11.1 红米红的简介11.1.1 红米红的结构11.1.2 红米红的功能21.1.3 红米红的应用21.1.4 红米红的优缺点21.1.5 红米红的经济性21.2 循环伏安法21.2.1 基本原理31.2.2 循环伏安法的应用31.3 差分脉冲伏安法31.3.1 基本原理31.3.2

2、特点31.4 选题意义3第二章 红米红在玻碳电极上的电化学行为研究52.1 实验仪器52.2 实验试剂52.3 实验步骤52.3.1 溶液的配制52.3.2 实验步骤52.3.3 实验结果与讨论62.4 结论8参考文献10致 谢11英文文献翻译12 商丘师范学院2013届本科毕业论文（设计）红米红在玻碳电极上的电化学行为研究摘 要本实验采用循环伏安法研究了红米红在玻碳电极上的电化学行为。实验发现，在0.1mol/L pH=6.66的PBS缓冲溶液中，红米红能在玻碳电极上产生良好的氧化峰，红米红的氧化峰峰电位为0.7 V。本文考察了Cu（II）、DNA、及其混合溶液（Cu（II）和红米红混合溶液

3、）对峰电位和峰电流的影响。基于此点建立了差分脉冲伏安法快速测定红米红的分析方法。该方法具有灵敏度高、选择性好、分析时间短、操作简单、快速、成本低等优点。关键词玻碳电极；红米红；Cu（II）;DNA相互作用;及其混合溶液（Cu（II）和红米红混合溶液）;PBS缓冲溶液；差分脉冲伏安法；循环伏法Electrochemical behavior of beet red on a glassy carbon electrodeAbstractIn this study, cyclic voltammetry and electrochemical behavior of the red rice re

4、d on a glassy carbon electrode were investigated. It was found that in pH = 6.66 0.1mol/L PBS buffer solution, red rice red on a glassy carbon electrode produces good oxidation peak,red rice red oxidation peak potentials is 0.7V. This paper examines the Copper(II), DNA interaction, and their mixture

5、 (Cu (II) and red rice red mixture)concentration on peak potential and peak current. Based on this analysis method, we introduce a differential pulse voltammetry determination of beet red. The method has high sensitivity, good selectivity, short analysis time, simple, rapid, and low cost.KeywordsGla

6、ssy carbon electrode;red rice red ;Copper(II); DNA interaction;and their mixture (Cu (II) and red rice red mixture); PBS buffer solution;Cyclic voltammetry; differential pulse voltammetry第一章 绪论1.1 红米红的简介红米红，紫红色粉末或液体（溶于丙二醇等溶剂）。溶于水。红米红外观为紫红色液体或粉末，溶于水、溶于乙醇，不溶于丙酮、石油醚。稳定性好，耐热、耐光，但对氧化剂敏感，钠、钡、锌、铜及微量铁离子对它无影

7、响，但遇锡变玫瑰红色，遇铅及多量Fe2，则褪色并沉淀。水溶液PH在16时为红色，在712时变成淡褐色至黄色金属离子对红米红的稳定性有一定的影响。过多的Fe3+、Cu2+、Mn2+、Ca2+等可促使甜菜苷的降解，降低甜菜红的色调，故应用中，必要时加入适当的金属螯合剂来去除金属离子。1.1.1 红米红的结构主要成分：主要是矢车菊-3-0-葡萄糖苷(Cyanidin-3-0-glucoside)，属花青素类，分子式：C21H21CLO11 分子量：484.84 图1.1 红米红色素的分子结构1.1.2 红米红的功能红米其米色粉红，糯性，米粒特长，有香气，含有不同的微量元素，用红米酿成的红米酒倍受女性

8、青睐，因为它呈现红葡萄酒一样的红色，味道柔和、喝过后余味良好。实验证明，红米具有升高血浆高密度脂蛋白胆固醇（HDL），提高机体抗氧化能力的作用，对防治AS和其它慢性病也具有重要意义。这一发现对通过正常饮食途径提高体内的抗氧化水平，防治因氧化状态升高引起的慢性病有着重要的价值。1.1.3 红米红的应用可用作着色剂。中国食品添加剂使用卫生标准国标 GB 2760-2001规定用于配制酒、糖果、熟肉制品、腐乳、雪糕、冰棍、饼干、果冻、膨化食品、调味酱及风味乳饮料，均GMP（1） 食品上的应用红米红色素色泽鲜艳，着色均匀，无异味，具有较好的着色功能。常用于果汁、果味粉、果汁露、汽水、冰淇淋、糖果、糕点

9、裱花、罐头、香肠等食品的着色。（2） 医药、化妆品的应用红米红含有丰富的淀粉与植物蛋白可补充消耗的体力及维持身体的正常体温。它富含众多的营养素，其中以铁素最为丰富故有补血及预防贫血的功效，而其中内含丰富的磷，维生素A、B群，则能改善营养不良、脚气症和夜盲症等毛病；又能有效舒缓疲劳、精神不振和失眠等症状。所含的泛酸、维生素E、谷胱滕胺酸等物质，则有抑制癌物质的作用，尤其对预防结肠癌的作用更是明显。1.1.4 甜菜红的优缺点优点： 着色能力强、无毒、安全，有改善肝功能，促进消化吸收的作用。甜菜红在中性PH值环境下有着优异的着色效果，非常适合于乳制品和冰激凌的着色。红甜菜高产量，价格便宜，可以为甜菜

10、红色素的生产提供充足的原料。甜菜红色素提取工艺条件比较容易达到。缺点：稳定性能较差，抗热和抗光能力较低，易被氧化及耐还原性较差。只能在酸性或中性的条件下着色，在碱性条件下会变为甜菜黄质使溶液颜色迅速变黄。1.1.5 红米红的经济性由于甜菜产量高，价格便宜，又随着新品种的不断引进并在我国广阔的土地上推广种植，为甜菜红色素的提取提供了充足的原料。又因甜菜红色素的提取工艺简单，所以甜菜红色素在我国有非常优越的生产条件。并且甜菜红能在食品、保健品、医药、化妆品、染料等多个领域都有良好的使用价值，所以开发甜菜红具有经济价值。1.2 循环伏安法循环伏安法(Cyclic Voltammetry11-15)一

11、种常用的电化学研究方法。该法控制电极电势以不同的速率，随时间以三角波形一次或多次反复扫描，电势范围是使电极上能交替发生不同的还原和氧化反应，并记录电流-电势曲线。根据曲线形状可以判断电极反应的可逆程度，中间体、相界吸附或新相形成的可能性，以及偶联化学反应的性质等。常用来测量电极反应参数，判断其控制步骤和反应机理，并观察整个电势扫描范围内可发生哪些反应，及其性质如何。对于一个新的电化学体系，首选的研究方法往往就是循环伏安法，可称之为“电化学的谱图”。本法除了使用汞电极外，还可以用铂、金、玻璃碳、碳纤维微电极以及化学修饰电极等。1.2.1 基本原理如以等腰三角形的脉冲电压加在工作电极上，得到的电流

12、电压曲线包括两个分支，如果前半部分电位向阴极方向扫描，电活性物质在电极上还原，产生还原波，那么后半部分电位向阳极方向扫描时，还原产物又会重新在电极上氧化，产生氧化波。因此一次三角波扫描，完成一个还原和氧化过程的循环，故该法称为循环伏安法，其电流 电压曲线称为循环伏安图。如果电活性物质可逆性差，则氧化波与还原波的高度就不同，对称性也较差。循环伏安法中电压扫描速度可从每秒钟数毫伏到1伏。工作电极可用悬汞电极，或铂、玻碳、石墨等固体电极。 1.2.2 循环伏安法的应用循环伏安法是一种很有用的电化学研究方法，可用于电极反应的性质、机理和电极过程动力学参数的研究。但该法很少用于定量分析。 (1)电极可逆

13、性16的判断循环伏安法中电压的扫描过程包括阴极与阳极两个方向，因此从所得的循环伏安法图的氧化波和还原波的峰高和对称性中可判断电活性物质在电极表面反应的可逆程度。若反应是可逆的，则曲线上下对称，若反应不可逆，则曲线上下不对称。 (2)电极反应机理的判断循环伏安法还可研究电极吸附现象、电化学反应产物、电化学化学耦联反应等,对于有机物、金属有机化合物及生物物质的氧化还原机理研究很有用。 (3)循环伏安法除了作为定量分析方法外，更主要的是作为电化学研究的方法，可用于研究点击反应的性质、机理及电极过程动力学参数等。1.3 差分脉冲伏安法1.3.1 基本原理在汞滴生长到一定面积时在直流电压上面叠加一小振幅

14、(10100mV)的脉冲方波电压并在方波后期测量脉冲电压所产生的电流。依脉冲方波电压施加方式不同 ，脉冲极谱法分为示差脉冲极谱和常规脉冲极谱。前者是直流线性扫描电压上叠加一个等幅方波脉冲，得到的极谱波呈峰形，后者施加的方波脉冲幅度是随时间线性增加的，得到的每个脉冲的电流-电压曲线与直流极谱的电流-电压曲线相似。1.3.2 特点（1）灵敏度高，在充分衰减充电电流Ic和毛细管噪声电流In的基础上放大法拉第电流，使检测下限可以达到10-810-9mol/L。（2）分辨率好，抗干扰能力强。可分辨E1/2或Ep相差25mV的相邻两极谱波，前还原物质的量比被测物质的量高5104倍也不干扰测定。（3）由于脉

15、冲持续时间较长，使用较低浓度的支持电解质时仍可使Ic和In充分衰减 ，从而可降低空白值。（4）脉冲持续时间长，电极反应速度缓慢的不可逆反应，如许多有机化合物的电极反应，也可达到相当高的灵敏度，检测下限可以达到10-8mol/L。1.4 选题意义随着经济发展和人们生活水平的提高，如今人们对食品的要求不仅仅局限于内在品质，同时对食品外观品质的要求也越来越高，而食品的色泽在食品外观品质中又占有相当重要的地位，因此，对食品着色剂的研究已成为热点。食用色素包括合成色素和天然色素。天然色素具有以下优点：安全性高；有些对疾病具有防治作用，具有保健功能；含有人体必需的营养物质，兼有功能的效果；色调比较自然，能

16、更好地模仿天然色泽。因此，人们对从动植物以及微生物材料中提取安全性高的天然色素作为食品着色剂备受关注和重视。天然色素种类繁多，可以广泛地应用于饮料、糖果、糕点、酒类等食品的着色，同时也可用于一些药品的着色，尤其是儿童药品；还可以应用于化妆品行业。目前，国际上对食用色素的研制与开发，总的趋势也是把注意力集中在食用天然色素上。甜菜红色素是世界上广泛使用的一种食用天然色素17-18，存在于红米、藜科、紫茉莉科、仙人掌科以及商陆科等多种植物中。多从藜科红甜菜(Beta Vulgaris LVarrubra)的块根中提取。早在1938年，Geo就从甜菜的根中制备出甜菜红色素，经过几十年的不懈努力，终于使

17、该产品在国外商品化。美国从1960年开始允许使用红甜菜浓缩液和脱水甜菜粉作为食用色素，联合国FAO/WHO食品添加剂联合专家委员会在1976年订出了甜菜红色素的标准，13本也做了相应的规定。目前，欧美及日本均在深入研究甜菜红色素及其应用。甜菜红色素着色能力强、无毒、安全，广泛地应用于饮料、冰淇淋、酒、糖果、糕点裱花、罐头等产品的加工；并且有改善肝功能，促进消化吸收的作用，是取代合成红色素的理想天然红色素之一。第二章 红米红在玻碳电极上的电化学行为研究2.1 实验仪器微机电化学分析系统（CHI600，上海辰华仪器有限公司），超纯化系统（BRAIT-DOC-Motice-36T，宝尔纯水设备），电

18、子天平（FA2204B，北京赛多利斯仪器系列有限公司），PHS-3C数字酸度计（杭州东星仪器设备厂），参比电极（饱和甘汞电极），对电极（铂电极），工作电极（玻碳电极），精密移液枪以及实验室其它常用仪器设备。2.2 实验试剂红米红粉末，磷酸二氢钾（含量不少于99.5%，分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司），磷酸氢二钠（含量不少于99.0%，分析纯，天津市申泰化学试剂有限公司），二次水，含Cu（II）的溶液，DNA粉末。2.3 实验步骤2.3.1 溶液的配制（1）PBS19缓冲溶液的配制：配置0.1mol/L 的KH2PO4溶液，用电子天平准确称取6.8045g的KH2PO4固体，用二次水溶解后

19、定容至500mL的容量瓶中；配置0.1mol/L 的Na2HPO412H2O溶液，再用电子天平准确称取17.907g的Na2HPO412H2O固体，也用二次水溶解后定容至另一500mL的容量瓶中，作为母液。再根据表1.1中的比例关系配成pH为6.0、6.5、7.0、7.5、8.0的PBS缓冲溶液。表1.1 不同pH的Na2HPO412H2O和KH2PO4的比例关系pH0.1mol/L Na2HPO412H2O (ml)0.1mol/L KH2PO4 (ml)5.783226.085206.337186.6610156.861312（2） 红米红溶液的配制：用电子天平准确称取0.001g的红米红

20、粉末，在10ml的容量瓶定容，作为母液。再按需要配制成不同的浓度作为待测液。（3） 配置25ml的缓冲溶液，在其中加入15ml 0.1mol/L的CuSO4溶液产生所需要的浓度，然后将混合液静置10分钟达到平衡以备用。2.3.2 实验步骤（1）电极的预处理：依次用金相砂纸、Al2O3(0.05m)悬浊液将玻碳电极抛光成镜面，然后分别用乙醇、蒸馏水超声洗涤5min，再用二次水淋洗干净。最后在0.1 mol/L的K3Fe(CN)6 溶液中，从-0.2V0.6V，扫描速度为100 mV/s，进行循环伏安扫描得到表面干净的玻碳电极。（2）分别在5个称量瓶中加入一定量的用PBS缓冲溶液溶解配制成pH值不

21、同的红米红待测物，摇匀，分别用-0.21.0 V的差分脉冲伏安法进行扫描。图2.1为pH=6.66时红米红溶液的差分脉冲曲线。 图2.1 红米红溶液的差分脉冲曲线2.3.3 实验结果与讨论 图2.2 甜菜红在玻碳电极上的循环伏安曲线用处理好的玻碳电极在-0.21.0V的电位窗口上，扫描速度为0.4V/s的条件下，对甜菜红待测物进行循环伏安扫描，扫描曲线如图2.2所示，从图中可以看到红米红出现了一个氧化峰，且峰型较好，这说明甜菜红在玻碳电极上具有一定的点化学信号，可以用电化学方法进行测定。（1） 支持电解质的选择在相同实验条件下，考察了红米红在相同pH值的BR、PBS、醋酸-醋酸钠缓冲液中的电化

22、学氧化行为。实验结果表明，红米红在PBS缓冲液中的峰形较好，峰电流亦较高，因此选择PBS缓冲溶液作为测定介质。（2） pH的影响考察了甜菜红在不同pH的PBS缓冲溶液中的峰电位。图2.3是甜菜红在pH为5.78、6.08、6.33、6.66时脉冲伏安叠加图。实验结果表明，在pH为5.78-6.66范围内，甜菜红的峰电流先增大后减小，其氧化峰电流在pH=6.66时达到最大值，因此选择pH=6.66的PBS缓冲液作为测定甜菜红的支持电解质。 图2.3 甜菜红在波碳电极上的脉冲伏安曲线 （3） 红米红与Cu（II）的相互作用 为了进一步研究玻碳电极上红米红的电化学机理，本文研究了红米红峰电流与Cu（

23、II）的关系。在-0.21.0V的电位窗口内，以pH=6.66的PBS的缓冲溶液为支持电解质，扫描速度在0.4 V/s 范围内，对红米红进行了循环伏安扫描，如图2.5所示。实验结果表明，在玻碳电极上红米红的峰电流随Cu（II）的增加而减少。 图2.5 红米红在玻碳电极上的循环伏安曲线（a） 是红米红在-0.21.0/V的峰电流;(b)在红米红中加入用缓冲溶液稀释过的CuSO4 溶液500微升，则0.7V处的峰电流值降低并且在-0.08V处出现新峰。 （4）结果与讨论在选定的最佳条件下，用差分脉冲法对红米红进行了测定。从图2.5可以观察到，当有一定浓度的Cu（II）存在，且PH=6.66时，红米

24、红的微分脉冲伏安曲线会受到影响，结果显示出，红米红的峰值在0.7V处明显下降，且在-0.08V处出现新峰，说明红米红与Cu（II）之间存在着相互作用，有可能形成一个复杂的金属配位体。（5） 混合物（红米红与Cu（II）与双链DNA的相互作用 在与上一步相同的条件下，在混合物（红米红与Cu（II）中加入200mg/L的DNA 50微升 图2.6 铜（II）-红米红复合物与DNA反应时间（6） 结果与讨论铜（II）-红米红复合物在DNA溶液中发生变化。双链DNA与Cu（II）-红米红之间的作用被DNA在+1.02V时的特征峰所评定。此峰对应鸟嘌呤残基的氧化，由于这种相互作用的结果，双链DNA的特性

25、峰下降。在不同浓度的过渡金属离子（Cu（II）的被（）红米红复合物破坏，（200mg/L的DNA和1ml的红米红）。双链DNA被Cu（II）-红米红复合物破坏的最有可能的机制似乎同时涉及羟基自由基和单态氧。由图2.6得出铜（II）-红米红复合物与双链DNA的反应时间在30min时达到充分反应。（7） Cu（II）与双链DNA的相互作用 在相同的实验条件下将50微升的红米红加到双链DNA溶液中观察其现象。 （a）红米红峰电位；（b）在红米红中加入DNA（8） 结果与讨论 DNA的存在是红米红在0.7V处的峰电流降低，且在1.02V出出现新峰。（9） DNA与Cu（II） 利用DNA的峰研究双链D

26、NA与Cu2+作用。固定DNA浓度，改变Cu2+浓度。 在以前的文献36我们分别使用碳糊电极和悬汞滴电极在电极表面应用微分脉冲溶出伏安法和交流电流伏安法研究了铜（II）与双链小牛胸腺DNA在溶液中的相互作用。峰值电流的逐渐增加是由于鸟嘌呤残基的氧化造成，当铜（II）的浓度为1.810-6M时达到最大值。随着铜(II)浓度增加，DNA的峰电流趋于平稳36(图4 a和c)。此外，在我们最近的论文31,它已经表明,红米红在0.7V处有一个分值(使用氯化聚乙烯和差分脉冲伏安法)。在本文中以表明，双链DNA和Cu（II）-红米红复合物之间的相互作用是非常强的，在0.3V的峰值明显降低，峰值在0.6V增加

27、,而DNA氧化峰的特性急剧下降。红米红能够与DNA结合,如果铜离子也可以用，它可能会导致DNA的破坏。氧化鸟嘌呤峰值的逐渐减少与Cu（II）浓度的逐渐增加，姜黄素浓度的恒定有关。2.4 结论红米红，一种红米植物化学成分，它的颜色显示了一个广泛的药理特性，包括抗氧化 消炎和抗癌效果。继续研究红米红的性质，在这里，本文采用脉冲极谱法在玻碳电极上进行红米红的电化学研究。玻碳电极是用途广泛的工作电极之一，它是一种较好的惰性电极，具有导电性好，硬度高，光洁度高，氢过电位高，极化范围宽，化学性稳定。支持电解质、pH值、浓度和扫速都对实验产生影响。在PBS缓冲溶液中，利用脉冲极谱法对红米红进行了电化学行为研

28、究，实验结果表明红米红在pH=6.66的缓冲溶液中峰电流最大。我们使用碳糊电极和悬汞滴电极探究它与双链DNA在铜（II）存在下的相互作用及应用。它表明，微分脉冲吸附转移伏安法可应用于研究化学物质对DNA结构的影响。该方法，灵敏，快速，成本低。DNA的破坏是由于姜黄素在Cu（II）的存在下产生活性氧，尤其是羟基自由基34。DNA的破坏是由于Cu（II）与姜黄素分子结合的结果。双链DNA 与Cu（II）-CC复合物的相互作用显示出了时间的依赖性，并对最佳时间进行了研究。此外，本研究结果发现了一种新的检测金属是否有毒或潜在毒性的方法。根据研究结果，了解了姜黄素在Cu（II）存在下的电化学行为，这些很

29、可能会应用到以后研究姜黄素和一些有毒金属与双联DNA的关系中。 参考文献1 贾铮,戴长松,陈玲.电化学测量方法M.北京:化学工业出版社,2010:144-146.2 吴守国,袁倬斌.电分析化学原理M.安徽:中国科学技术大学出版社,2006:129-130.3 张祖训,汪尔康.电化学原理和方法M.北京:科学出版社,2000:439-445.4 李利军,程昊,陈其锋.分析测试学报,2006,25(5):38-40, 44.5 Song JF, Zhao C, Guo W et al.Anal.Chim.Acta,2002,470(5): 229-240.6 Saito Y, Wang J J, S

30、mith D A. A simple chemical method for the preparation of silver surfaces for efficient SERS J. Langmuir, 2002, 18: 2959-2961.7 Zvitov.R, Schwartz.A, Nu ssinovith.A. Comparison of betalain extraction from beet (Beta vulgaris) by low DC electrical field versus cryogenicfreezing J. Journal of Texture

31、Stufies.2003,34(1):83-94.8 张志强,江英.甜菜红色素的稳定性及其在食品中的应用研究J.中国食品添加剂,2006,264(5):138-141.9 Mustafa Fincan, Francesca Devito, Petr Dejmek. Pulsed electric field treatment for solid-liquid 10 Extraction of Red Beetroot Pigment J. Journal of Food Engineering, 2004 ,89(64):381-388.11 Lin H H, Mock J, Smith D

32、. Surface-enhanced Raman scattering from silver-plated porous silicon J. J. Phys. Chem. B, 2004, 108: 11654-1165912 卢秉福,耿贵,周艳丽.甜菜红色素的加工与利用J.中国甜菜糖业,2008,(1):40-42.13 王长泉,刘涛,王宝山.植物甜菜素研究进展J.植物学通报,2006,23(3):302-311.14 蔡葆,张文彬,黄彩云.食用甜菜开发利用的前景J.中国糖料,2007,(2):55-60.15 王素芬,彭图治,李建平.电化学方法研究 DNA 与不可逆靶向分子的相互作用J

33、.化学学报, 2002, 60(2):310-316.16 武占省,江英,赵晓梅.天然红色素的研究进展J.中国食品添加剂.2004,158(6):22-25.17 王胜天,许宏鼎,李景虹.环境电分析化学J.分析化学, 2002,30 (8):1005-1011 .18 韩晨. 食品与药品检测J. 能源期刊网, 2007, 26(4):125-12619 谷林英,吕鸣祥.电化学方法原理及应用M.化工出版社, 1986.253-258 .20 孙进平,杨更亮,陈义,宋荣秀.甜菜红主要组分的RP-HPLC法测定J.河北大学学报（自然科学版）,2002,22(2):145-147.21 王欢,叶小鹤,

34、陈黎明.离子液体中间硝基苯酚在玻碳电极上的电化学还原行为研究J高等学校化学学报,2005,26(2):326-329.22 谭燕玲.萘醌染料的应用及其发展趋势J.针织工业,2010,9(7):33-37 致 谢本论文是在我的导师武耐英老师的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，诲人不倦的高尚师德，平易近人的人格魅力给我留下深刻印象，是我今后的学习榜样。从论文的选题、资料的收集到论文的撰写、编排整个过程中武老师都对我进行了悉心的指导。在操作实验过程中她多次询问我的实验进展，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨，热忱鼓励。武老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，不仅授我以文，

35、而且教我做人，使我受益匪浅。另外我要感谢周艳丽老师，在做实验过程中她给我提了不少宝贵建议。 最后我还要感谢陈静静和冯志强，她们在我做实验的整个过程中给了我细心的指导和帮助，使我顺利完成了实验。本论文的顺利完成，离不开实验室的各位老师和同学的关心和帮助，在此表示深深的感谢。最后我要感谢我的父母，他们为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持与帮助。在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷切期望！ 致谢人：陈亚楠 二零一三年五月十一日于商丘师范学院 英文文献翻译Talanta 81 (2010) 17311734Talanta内容列表可以在ScienceDirect杂志主页找到

36、talanta。电化学分析研究双链DNA和姜黄素在铜（II）中的相互作用塞尔维亚 邮政信箱60、34000 Kragujevac Domanovic12, Kragujevac大学 理学院 化学系文章信息 文章历史2009年11月18日收到在3月17日收到2010年修订后的形式2010年3月18接受自2010年3月25日在线可用关键词DNA相互作用、姜黄素、铜(II)、碳糊电极摘要 姜黄素和铜(II)之间的反应特征结果显示：峰姜黄素在1.0 V显著增加,峰值在1.6 V消失了。姜黄素形式复杂于铜（II）。在铜(II)在溶液中通过微分脉冲伏安法使用碳糊电极(CPE)和悬汞滴电极(HMDE) 吸附

37、转移研究了双链小牛胸腺DNA和姜黄素的双链之间的相互作用。铜(II)-姜黄素复合物发生变化生成小牛胸腺DNA。双链DNA这个特征峰的是由于氧化鸟嘌呤的残留物的减少而导致。通过观察存在不同浓度的过渡金属离子，如铜(II)，发现增加的DNA被铜(II)-姜黄素的复合物损伤。 由爱思维尔2010年出版 1.引言姜黄素，一种黄色香料，这种色素来自姜黄(姜科),是具有抗氧化性1 - 4,*抗炎4、5和抗癌3、4、6、7活性的物质。研究表明姜黄素没有有毒、基因毒性或引起畸形的属性8-10,因此这个安全的植物营养素已经被广泛的应用于临床前和临床研究4。据报道,姜黄素直接与基因核酸结合在一起合成11。同时,姜

38、黄素与生物大分子间的强烈的相互作用机制中是非共价键的相互作用起决定作用12。 姜黄素及其衍生物显示出具有自由基清除，与氧化级联相互作用,淬灭氧气，螯合和解除氧化性能的金属离子14-15。姜黄素的生物活性是由于羟基基团和一些二酮结构取代在苯环上16。姜黄素的一半-二酮基发生了酮-烯醇互变异构。晶体研究17-19表明,姜黄素的对称结构导致了甚至在统计学上在两个氧原子之间烯醇质子都是均匀分布的。越来越多的证据表明,各种金属在生物大分子氧化变质中作催化剂，其毒性可能与金属的至少有一部分可能是由于金属产生自由基能力有关20。对大量的金属离子二酮类很强的螯合能力已经得到了广泛研究;因此,姜黄素可能是非常重

39、要的在螯合治疗金属中毒和过载。姜黄素形成复合物的类型有1:1和1:2，分别与铜,铁,以及其他过渡金属，姜黄素与金属，如铁和铜结合的属性被认为是对治疗阿尔茨海默病是一个很有用的21，另外很有趣的一点是,在印度的人口,定期使用姜黄是的其中一个原因是因为它能减少患老年痴呆症的风险疾病的概率21。最近有许多文献报道了关于姜黄素的金属螯合属性，采用的是电位滴定和吸收光谱技术21-27。电化学已经被成功的应用于许多金属配位体研究28,29。Limson et al利用电化学发现，松果腺荷尔蒙褪黑激素和一系列的金属间的金属配体的相互作用，在一个化学目标化合物中可通过改变电流相应或电位得到一个好的指示剂,例如

40、在形成金属配位体键的时候会发生一个电子交换。利用吸附溶出伏安法的自然趋势分析物富集在电极是一种研究金属配体的相互作用30有用的技术。一些有关姜黄素在临床和化学方面的信息我们已经在前面的电化学文章31提到，这些因素促使我们研究小牛胸腺DNA和姜黄素在Cu（ll）存在下的相互作用。我们先前的研究是利用循环伏安法和微分伏安法对姜黄素的电化学性能进行了研究。本研究的重点是基于电化学生物传感器的发展，用碳糊电极研究DNA与姜黄素和铜接触时的性能。至今还没有文献报道利用微分脉冲伏安法测定这种相互作用。2. 实验2.1 试剂 所有的化学品使用的是分析纯试剂，双链的小牛胸腺DNA(D-1501、高度聚合的)购

41、自Sigma。石墨粉末，购自Fluka公司（50870）,纯度(99.9%)和粒径 0.1，姜黄素（5.0010-3mol/L）的储备溶液制备需先将将姜黄素溶解在乙醇中，然后还再用乙醇稀释作为实验所需溶液。铜标准溶液（5.0010-2mol/L）制备是用二次蒸馏水溶解Cu(CH3COO)2H2O,购自Merck公司。铜（II）溶液的制备只需用二次蒸馏水稀释标准溶液就行,购自Sigma公司。姜黄素的储备溶液（5.0010-5M）只需用乙醇溶解CC，购自Sigms公司。 辅助电解溶液是50mM磷酸钠缓冲溶液用悬汞滴电极+0.3 M氯化钠(pH值8.5)中测量 32;0.2 M醋酸钠缓冲溶液碳糊电极

42、+20mM氯化钠(pH值5.0)中测量。为研究双链DNA在CPE的表面的电化学性质,储备溶液(140mg/L)准备在10mMTrisHCl 和1mMEDTA当pH值8.0时32。2.2 装置微分脉冲伏安测量运用PalmSens potensiostat来完成，购自IVIUM技术(荷兰,www.ivium.nl)和PalmSensPC软件。工作电极是悬汞滴电极(EA290万通,6.0335.000型,表面积2.22平方毫米)和一个内径3毫米，外径9毫米聚四氟乙烯套管的碳糊电极。参比电极是一个饱和Ag / AgCl，对电极是铂丝。2.3 工作电极的制备2.3.1。碳糊电极碳糊的准备以常规的方式通过

43、手均匀混合石墨粉和液体石蜡油。石墨粉末与液体石蜡油的比例是75:25。将所得的糊状物用聚四氟乙烯套管紧紧包住，然后在一张称重纸上将电极表面抛出一块平整的抛光面。电触接触时利用不锈钢螺丝连接。所构造的电极用蒸馏水清洗,然后将电极转移至负载电解质溶液。电极的预处理是通过无搅拌施加+1.7V 1分钟，在没有聚集之前。电化学预处理产生更亲水的表面状态、 以及随之而来的有机层除去 33。2.3.2。悬汞滴电极这个悬汞滴电极(HMDE)被转移到电解质溶液除去气体。溶解氧的解决是用超纯氩鼓气泡，溶液最初用氩气鼓泡5分钟，此外在每次测量之前都在空白背景缓冲区加气1分钟。2.4 程序2 4 1 用微分脉冲伏安研

44、究姜黄素和铜(II)混合物溶液 当HMDE被使用时，这项研究必须在磷酸盐缓冲pH值8.5进行。条件是Estep = 0.005 V,Epulse = 0.025 V，扫描率= 0.050 V/S，在有聚氯乙烯的情况下,使用pH值为5.0的醋酸缓冲液。条件是Estep = 0.005 V,Epulse = 0.025 V，扫描率= 0.050 V/S，将储备的姜黄素和Cu（II）的溶液添加到适当的缓冲溶液中以产生所需要的浓度，然后将混合物静置10分钟达到平衡。2.4.2双链DNA利用姜黄素和Cu（II）溶液中固定在聚氯乙烯表面来治疗 分析的溶液是用DNA和姜黄素，Cu（II）三个混合组成，然后用微分脉冲作为解析模式，通过转移伏安法测量鸟嘌呤残疾的积累和峰值电流。每次介质交换之前先将电极清洗5秒。将储备的液姜黄素和铜（II）的溶液，加入0.2M的已酸盐缓冲溶液中，以产生所需的浓度，然后将混合物静置十分钟达到平衡。随后，将储备的DNA(140g/L)的溶液加入到该混合物中，得到一个新的混合物，静置5分钟。 电极预处理后，将刚刚抛光的碳糊电极，浸入到溶液中。在混合物含（DNA，姜黄素和铜（II）施加0.5V的电位5分钟。将该修饰电极从溶液中拿出，并用双蒸馏水和背景电解质溶液洗涤两次。然后，将洗涤过的电极放置到一个伏安电池中。在醋酸盐缓冲液记录DP曲线，从+0.1V