比色法测定食品中抗坏血酸含量的方法研究

论文总字数：12094字

摘 要

本研究以一种非常简单、快速且无标记的比色法，用于定量检测食品样品中的抗坏血酸。该方法根据MnO₂纳米片溶液颜色从棕黄色到无色的变化。在没有抗坏血酸加入时，二氧化锰纳米片在376 nm处显示出较强的紫外-可见吸收峰，颜色显示为棕黄色。一旦将抗坏血酸引入，MnO₂纳米片迅速被还原成Mn² ，导致棕黄色褪去，并且在376 nm处吸光度显著降低。根据明显的颜色变化，可以分别用目测和紫外-可见光谱实现高灵敏度检测抗坏血酸。上述过程非常简单，整个测定可以在5分钟内快速完成。此外，该种测定方法有望进一步应用于新鲜水果、蔬菜和商业果汁样品中抗坏血酸的分析。

关键词：无标记，抗坏血酸检测，二氧化锰纳米片，紫外-可见

Abstract： This study used a very simple, fast and label-free colorimetric method for the quantitative detection of AA in food samples. This strategy is based on the color change of MnO₂nanosheets solution from yellowish-brown to colorless. Without AA, MnO₂nanosheets exhibit a strong ultraviolet–visible (UV–vis) absorption peak at 376 nm with the color showing as yellowish-brown. Once AA is introduced, MnO₂nanosheets are reduced to Mn² ions rapidly, which leads to a yellowish-brown color fading and a remarkable decrease of the absorbance at 376 nm. Based on the distinct color change, a method for highly sensitive and selective detection of AA was realized with bare eyes and UV–vis spectroscopy, respectively. The procedure is very simple and the whole assay can be accomplished quickly within 5 min. In addition, this assay can be applied to the analysis of AA in fresh fruit, vegetable and commercial juice samples with satisfactory results.

Keywords：Label-free，Ascorbic acid detection，MnO₂nanosheets，UV–vis

目录

1 绪论 4

1.1 抗坏血酸 4

1.1.1 抗坏血酸的来源及性质 4

1.1.2 抗坏血酸的生理功能与缺乏症 4

1.2 抗坏血酸检测的方法研究与发展 5

1.2.1 电化学检测方法 5

1.2.2 色谱法 5

1.2.3 荧光光谱分析法 6

1.2.4 比色法 6

2 通过二氧化锰纳米片检测食品中的AA 7

2.1 前言 7

2.2 实验部分 8

2.2.1 试剂与仪器 8

2.2.2 二氧化锰纳米片的制备 8

2.2.3 AA的检测 8

2.2.4 果汁中AA的检测 9

2.3 结果与讨论 9

2.3.1 二氧化锰纳米片的制备与表征 9

2.3.2 二氧化锰纳米片检测AA的原理 10

2.3.3 可行性研究 10

2.3.4 通过使用二氧化锰纳米片来检测AA的选择性研究 11

参考文献 14

致谢 16

1 绪论

1.1 抗坏血酸

1.1.1 抗坏血酸的来源及性质

抗坏血酸（AA）是一种酸性多羟基六碳化合物，易溶于水且具有较强的还原性，易被氧化，置于无光及干燥条件下较为稳定。抗坏血酸以氧化型和还原型两种形式在生物体内存在，两种形式之间可以互相转换，在生物氧化系统中表现出重要的作用。

一些植物和微生物可以自身合成抗坏血酸，然而人和灵长类动物不能，需要通过对食物的摄取来得到补充，在新鲜水果和蔬菜中存有大量的抗坏血酸，但储存时间不能太久，不然会有不少的抗坏血酸流失。干菜中几乎没有抗坏血酸。抗坏血酸在酸性溶液中比在碱性溶液中稳定，易被光,热和某些金属离子破坏。在工业上，通过以葡萄糖为原料，利用真菌发酵进行生产。

1.1.2 抗坏血酸的生理功能与缺乏症

抗坏血酸参与体内氧化还原过程。保持部分酶的活性和作为还原剂维持细胞中谷胱甘肽的还原态。维持人体组织细胞的正常代谢、调节细胞内氧化还原电位和保护神经系统。抗坏血酸仍和谷胱甘肽在氧化还原上有着密切的关系，在生物体内常常共同发挥抗氧化和解毒的作用。红细胞的维生素C可直接还原高铁血红蛋白成为血红蛋白，恢复其运氧功能。作为供氢体,促使叶酸转变为四氢叶酸。其还原性还能将胃中的铁还原，方便了吸收。

抗坏血酸参与羟化作用。维持羟化酶的活性，以促进胶原蛋白的合成。由于前胶原分子需要经过羟化后，才能使其中的赖氨酸及脯氨酸残基成功转变为羟赖氨酸及羟脯氨酸残基。这涉及到胆固醇的代谢问题。一般情况下，体内大量的胆固醇是通过转变为胆酸排出，缺乏抗坏血酸可能影响胆固醇的羟基化,使其不能变成胆酸而排出体外。因此抗坏血酸有降低血中胆固醇的作用。

抗坏血酸具有刺激机体免疫系统的作用。维护免疫识别力，保证白血细胞的吞噬能力,增加它们的流动性，加快白细胞的趋化作用。因而许多感染性疾病能够得到防治。因为如此,抗坏血酸可以有效对抗细菌、病毒。但如果长期大量服用,会引起抗坏血酸中毒,应合理服用。

1.2 抗坏血酸检测的方法研究与发展

1.2.1 电化学检测方法

电化学分析法是先通过制备电化学传感器进而检测目标物质的分析方法。电化学传感器可以将系统中化学反应产生的电信号转化成其他可检测的信号。电化学分析方法具有灵敏度高、准确度高、选择性较好且仪器设备简单成本低等优点，将电化学分析方法应用于AA的检测，对这个领域的发展起到了极大的促进作用。其中安培法^[1]、电泳法^[2]、滴定法^[3]、循环伏安法^[4]是比较常用的方法。近年来，有许多方法与电化学传感器相结合，并且已经开发出具有更高灵敏度和高选择性的电化学传感方法。Wang课题组^[5]采用在线电化学系统研究缺血后处理前后脑缺血急性期皮质抗坏血酸的动态变化。用作评估皮质AA的平台。缺血后处理对脑缺血急性期的神经保护作用，对于筛查预防缺血性损伤的适当后处理参数具有重要意义。Amir课题组^[6]通过将化学气相沉积和电化学沉积技术相结合，成功制备了基于六氰基铁酸钇微粉（玫瑰花形）改性的高度多孔3DG网络的电化学生物传感器，这种新型电极显示出快速响应（lt;5 s），具有可接受的灵敏度，低检测限（0.5μM）和良好的选择性。由于其高表面积和高电活性颗粒的存在。对真实样品（商业果汁）的分析显示了传感器用于AA检测的潜力。Wang课题组^[7]在双核活性剂过硫酸钾（K₂S₂O₈）和四丁基溴化铵（TBAB）的存在下，基于石墨氮化碳量子点（g-CNQDs）作为单一发光体的强且稳定的双峰ECL系统（ECL-2），采用内标法检测生物系统中的AA，该方法显著提高了特异性，灵敏度，准确性和可靠性，拓宽了g-CNQDs在ECL领域的研究和应用。

1.2.2 色谱法

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