技术领域
[0001] 本
发明涉及异构型氨基酸检测技术领域。更具体地说，本发明涉及一种基于氮掺杂
碳点与β环糊精修饰的电化学传感利用差分脉冲
伏安法检测溶液中D型
色氨酸浓度的方法。
背景技术
[0002] 色氨酸是
植物体内生长素
生物合成重要的前体物质，其结构与吲哚乙酸相似，在高等植物中普遍存在。可以通过色氨酸合成生长素。本品是重要的营养剂。可参与动物体内
血浆蛋白质的更新，并可促使核黄素发挥作用，还有助于烟酸及血红素的合成，可显著增加怀孕动物胎仔体内
抗体，对泌乳期的乳
牛和母猪有促进泌乳作用。当畜禽缺乏色氨酸时，生长停滞，体重下降，脂肪积累降低，种
公畜睾丸萎缩。在医药上用做癞皮病的防治剂。
[0003] 由于β环糊精的外缘亲
水而内腔疏水，因而它能够像酶一样提供一个疏水的结合部位，作为主体包络各种适当的客体，如有机分子、无机离子以及气体分子等。其内腔疏水而外部亲水的特性使其可依据范德华
力、疏水相互作用力、主客体分子间的匹配作用等与许多有机和无机分子形成包合物及分子组装体系，成为化学和化工研究者感兴趣的研究对象。这种选择性的包络作用即通常所说的分子识别，其结果是形成主客体包络物。β环糊精是迄今所发现的类似于酶的理想宿主分子，并且其本身就有酶模型的特性。因此，在催化、分离、食品以及药物等领域中，β环糊精受到了极大的重视和广泛应用。
[0004] 现有检测不同构型的氨基酸有循环伏安以及交流阻抗的方法，这些方法只是对其中一种指标作为依据同时进行定性和定量分析，比如循环伏安只是以
电流信号的大小作为区分不同构型的氨基酸，交流阻抗是以阻值大小作为区分，其准确度较低，灵敏度也低，检出限高。
发明内容
[0005] 本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
[0006] 本发明还有一个目的是提供一种检测溶液中D型色氨酸浓度的方法，其能够快速并定量检测溶液中D型色氨酸的含量，建立了一种简单、快速且灵敏度和准确度高的D型色氨酸检测方法。
[0007] 本发明还有一个目的是提供工作
电极的制备方法，使用经过氮掺杂碳点与β环糊精修饰玻碳电极作为
工作电极，制备工作电极的方法简单。
[0008] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种检测溶液中D型色氨酸浓度的方法，使用三电极体系通过差分脉冲伏安法对待测溶液中的D型色氨酸进行检测，根据D型色氨酸的线性方程得到待测溶液中D型色氨酸的浓度，三电极体系中的工作电极为玻碳电极经氮掺杂碳点和β环糊精修饰后得到的修饰玻碳电极。
[0009] 优选的是，所述的检测溶液中D型色氨酸浓度的方法，修饰玻碳电极的制备方法为：将参比电极、辅助电极和预处理后的玻碳电极浸入含有2mg/mL氮掺杂碳点和0.01mg/mLβ环糊精的混合溶液中，利用循环伏安方法扫描完成后取出干燥即得修饰玻碳电极，扫描参数设置为：初始电位0V、最高电位1V、最低点位0V、最终电位0V、扫描速率0.1V/s、扫描次数100次、灵敏度10-4A/V、等待时间为2s。
[0010] 优选的是，所述的检测溶液中D型色氨酸浓度的方法，包括以下步骤：
[0011] 步骤一、制备所述工作电极并搭建三电极体系，配制浓度为0～100μmol/L的多份D型色氨酸的标准溶液；
[0012] 步骤二、采用所述三电极体系，利用差分脉冲伏安法对步骤一中配制的每份标准溶液进行检测，得到每份标准溶液的差分脉冲伏安曲线，在此过程中分别记录每份标准溶液的差分脉冲伏安曲线中电流强度的峰值；
[0013] 步骤三、以步骤二中得到的每份标准溶液的差分脉冲伏安曲线对应的电流强度的峰值与D型色氨酸浓度为0μmol/L时的标准溶液的电流强度的峰值的差值作为纵坐标，以每份标准溶液的浓度为横坐标绘制标准曲线并计算线性方程；
[0014] 步骤四、采用所述三电极体系，利用差分脉冲伏安法对含有未知浓度D型色氨酸的待测溶液进行检测，得到待测溶液的差分脉冲伏安曲线，将待测溶液的差分脉冲伏安曲线对应的电流强度的峰值与D型色氨酸浓度为0mol/L的标准溶液的电流强度的峰值的差值代入步骤三中得到的线性方程中，计算得到待测溶液中D型色氨酸的浓度。
[0015] 优选的是，所述的检测溶液中D型色氨酸浓度的方法，所述步骤一中D型色氨酸的标准溶液配置方法为：向
磷酸缓冲溶液中加入浓度为0.01mol/L的D型色氨酸标准溶液，分别制备D型色氨酸浓度为0mol/L、2.0×10-5mol/L、3×10-5mol/L、5×10-5mol/L、7×10-5mol/L、1×10-4mol/L的六个标准溶液；其中所述磷酸缓冲溶液的pH为7.0，其浓度为10mmol/L。
[0016] 优选的是，所述的检测溶液中D型色氨酸浓度的方法，所述步骤二具体包括以下步骤：
[0017] 步骤2.1、将所述三电极体系分别置入所述六个标准溶液中，在室温下搅拌2min，静止2min；
[0018] 步骤2.2、扫描差分脉冲图谱，设置扫描初始电位为-0.1V，终止电位为0.6V，电位增量为0.004V，样品宽度0.0167s，振幅为0.05V，脉冲宽度0.05V，灵敏度10-4A/V，等待时间为2s；
[0019] 步骤2.3、分别测量并记录所述六个标准溶液的电流强度的峰值，建立所述六个标准溶液的差分脉冲伏安曲线。
[0020] 优选的是，所述的检测溶液中D型色氨酸浓度的方法，氮掺杂碳点的制备方法：将0.84g
柠檬酸加入10mL超纯水中，再加入800μl乙二胺，在室温下搅拌2小时，随后转移至
石英管中，于
微波功率为80W、
温度为150℃下在微波反应器中反应15min，待冷却至室温，用
0.22μm滤
膜过滤，得到的滤液加入5g碳酸
钙，旋转
蒸发5次，将
旋转蒸发得到的溶液每1mL加入5mL无水
乙醇，在转速为10000rpm下离心10min，将下层固体于60℃
真空干燥，得氮掺杂碳点备用。
[0021] 优选的是，所述的检测溶液中D型色氨酸浓度的方法，待测溶液检测前还需经过前处理，具体方法为：将待测溶液于转速为10000rpm下离心10min，再通过乙二胺改性的毛细管柱过滤，将过滤后的待测溶液转移至含有金
薄膜的烧杯中，静置2h，将静置后的上层清液离心20min，取离心上层清液备用。
[0022] 优选的是，所述的检测溶液中D型色氨酸浓度的方法，玻碳电极的预处理方法为：
[0023] S1、将玻碳电极在浓度为0.1mol/L的NaOH溶液中浸泡2h，超纯水清洗1min，然后在浓度为0.5mol/L的H2SO4溶液中浸泡2h，超纯水清洗1min；
[0024] S2、将S1中得到的玻碳电极放置在含有粒度0.3μm的
抛光粉的
抛光布上抛光至镜面，随后将玻碳电极依次置于无水乙醇、浓度为0.5mol/L的H2SO4溶液和超纯水中分别超声1min，并在每次超声结束后用超纯水冲洗0.5min；
[0025] S3、将S2得到的玻碳电极放置于浓度为0.5mol/L的H2SO4溶液中采用
循环伏安法活化后即得预处理后的玻碳电极，参数设置为：始电位1.0V、最高电位1.0V、最低点位-0.8V、最终电位-0.8V、扫描速率0.1V/s、扫描次数50次、灵敏度10-3A/V、等待时间为10s。
[0026] 优选的是，所述的检测溶液中D型色氨酸浓度的方法，参比电极为Ag/AgCl电极，辅助电极为铂电极。
[0027] 本发明至少包括以下有益效果：
[0028] 1、本发明采用氮掺杂碳点与β环糊精修饰玻碳电极制得工作电极，构建相关的传感界面作为三电极体系
传感器用于检测，采用电位进行色氨酸构型进行定性，采用出峰电流值进行定量，提高了检测D型色氨酸的灵敏性和准确度，检出电位0.056V，最低可以检测-7出2.2×10 mol/L的D型色氨酸；
[0029] 2、本发明作为氮掺杂碳点与β环糊精修的电化学检测D型色氨酸的一种方法，大大降低了检测成本，操作简单方便；
[0030] 3、本发明一步快速检测D型色氨酸，三电极体系传感器制备完成后，仅需数分钟就可以实现一步检测出D型色氨酸。
[0031] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0032] 图1为本发明的
实施例1中不同浓度的D型色氨酸标准溶液的差分脉冲伏安曲线图；
[0033] 图2为本发明的实施例1中D型色氨酸的标准曲线图。
具体实施方式
[0034] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照
说明书文字能够据以实施。
[0035] 需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述
试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0036] 本发明所涉及到的术语定义：
[0037] 除非另外定义，否则本文所用的所有技术及科学术语都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所了解相同的含义。虽然在本发明的实践或测试中可使用与本文所述者类似或等效的任何方法、装置和材料，但现在描述优选方法、装置和材料。
[0038] “工作电极”又称研究电极，是指所研究的反应在该电极上发生。一般来讲，对工作电极的基本要求是：工作电极可以是固体，也可以是液体，各式各样的能导电的固体材料均能用作电极。所研究的电化学反应不会因电极自身所发生的反应而受到影响，并且能够在较大的电位区域中进行测定；电极必须不与
溶剂或
电解液组分发生反应；电极面积不宜太大，电极表面最好应是均一平滑的，且能够通过简单的方法进行表面
净化等。采用固体电极时，为了保证实验的重现性，必须注意建立合适的电极预处理步骤，以保证
氧化还原、表面形貌和不存在
吸附杂质的可重现状态。
[0039] 一种检测溶液中D型色氨酸浓度的方法，使用三电极体系通过差分脉冲伏安法对待测溶液中的D型色氨酸进行检测，根据D型色氨酸的线性方程得到待测溶液中D型色氨酸的浓度，三电极体系中的工作电极为玻碳电极经氮掺杂碳点和β环糊精修饰后得到的修饰玻碳电极。三电极体系由工作电极、参比电极和辅助电极组成。
[0040] 本发明是采用示差脉冲伏安法对D型色氨酸进行检测，示差脉冲伏安法在线性扫描
波形上，
叠加一振幅恒定和脉宽固定的连续脉冲，扫描过程中，基电位从初始电位扫描到终止电位，在电位脉冲开始之前和结束时进行电流
采样，将这两个采样电流的差值对电位作图，即为DPV曲线，主要用于电化学分析，减少因杂质
氧化还原反应导致的背景电流，具有更好的检测灵敏度和更低的检测极限，相对于其他方法，所述示差脉冲伏安法成本较低，操作简单。
[0041] 所述的检测溶液中D型色氨酸浓度的方法，包括以下步骤：
[0042] 步骤一、制备所述工作电极并搭建三电极体系，配制浓度为0～100μmol/L的多份D型色氨酸的标准溶液；
[0043] 步骤二、采用所述三电极体系，利用差分脉冲伏安法对步骤一中配制的每份标准溶液进行检测，得到每份标准溶液的差分脉冲伏安曲线，在此过程中分别记录每份标准溶液的差分脉冲伏安曲线中电流强度的峰值；
[0044] 步骤三、以步骤二中得到的每份标准溶液的差分脉冲伏安曲线对应的电流强度的峰值与D型色氨酸浓度为0μmol/L时的标准溶液的电流强度的峰值的差值作为纵坐标，以每份标准溶液的浓度为横坐标绘制标准曲线并计算线性方程；
[0045] 步骤四、采用所述三电极体系，利用差分脉冲伏安法对含有未知浓度D型色氨酸的待测溶液进行检测，得到待测溶液的差分脉冲伏安曲线，将待测溶液的差分脉冲伏安曲线对应的电流强度的峰值与D型色氨酸浓度为0mol/L的标准溶液的电流强度的峰值的差值代入步骤三中得到的线性方程中，计算得到待测溶液中D型色氨酸的浓度。
[0046] 碳点可以作为一个基底，一个传感的材料，作为一个导体，
加速电极表面
电子传递速率。环糊精由于具有外缘亲水而内腔疏水，因而它能够象酶一样提供一个疏水的结合部位，作为主体包络各种适当的客体，如有机分子、无机离子以及气体分子等。其内腔疏水而外部亲水的特性使其可依据范德华力、疏水相互作用力、主客体分子间的匹配作用等与许多有机和无机分子形成包合物及分子组装体系。这种选择性的包络作用即通常所说的分子识别，其结果是形成主客体包络物。而不同构型的色氨酸可以与环糊精形成主客体的包络物。利用这一原理，对色氨酸进行检测分析。而本发明可以利用出峰的不同电位测定出属于哪一种构型的色氨酸，而电流值就可以测定含量。
[0047] 实施例1：
[0048] 一种检测溶液中D型色氨酸浓度的方法，包括以下步骤：
[0049] 步骤一、制备所述工作电极并搭建三电极体系，配制浓度为0～100μmol/L的多份D型色氨酸的标准溶液；
[0050] 其中，工作电极即修饰玻碳电极的制备方法为：将参比电极、辅助电极和预处理后的玻碳电极浸入含有2mg/mL氮掺杂碳点和0.01mg/mLβ环糊精的混合溶液中，利用循环伏安方法扫描完成后取出干燥即得修饰玻碳电极，扫描参数设置为：初始电位0V、最高电位1V、最低点位0V、最终电位0V、扫描速率0.1V/s、扫描次数100次、灵敏度10-4A/V、等待时间为2s；
[0051] 其中，所述步骤一中D型色氨酸的标准溶液配置方法为：向磷酸缓冲溶液中加入浓度为0.01mol/L的D型色氨酸标准溶液，分别制备D型色氨酸浓度依次为0mol/L的空白溶液、-5 -5 -5 -52.0×10 mol/L的溶液a、3×10 mol/L的溶液b、5×10 mol/L的溶液c、7×10 mol/L的溶液d、1×10-4mol/L的溶液e共计六个标准溶液；其中所述磷酸缓冲溶液的pH为7.0，其浓度为
10mmol/L；
[0052] 步骤二、采用所述三电极体系，利用差分脉冲伏安法对步骤一中配制的每份标准溶液进行检测，得到每份标准溶液的差分脉冲伏安曲线，在此过程中分别记录每份标准溶液的差分脉冲伏安曲线中电流强度的峰值；
[0053] 其中，所述步骤二具体包括以下步骤：
[0054] 步骤2.1、将所述三电极体系分别置入所述六个标准溶液中，在室温下搅拌2min，静止2min；
[0055] 步骤2.2、扫描差分脉冲图谱，设置扫描初始电位为-0.1V，终止电位为0.6V，电位增量为0.004V，样品宽度0.0167s，振幅为0.05V，脉冲宽度0.05V，灵敏度10-4A/V，等待时间为2s；
[0056] 步骤2.3、分别测量并记录所述六个标准溶液的电流强度的峰值，建立所述六个标准溶液的差分脉冲伏安曲线，图1所示为除了0mol/L的空白溶液以外的其他五个标准溶液的差分脉冲伏安曲线，其中，溶液a、b、c、d、e的差分脉冲伏安曲线对应的电流强度的峰值依次为-0.9123、-0.9063、-0.9033、-0.8913、-0.8793μA，0mol/L的空白溶液的电流强度峰值为-0.9413μA；
[0057] 步骤三、以步骤二中得到的溶液a、b、c、d、e标准溶液的差分脉冲伏安曲线对应的电流强度的峰值与D型色氨酸浓度为0μmol/L时的标准溶液即空白溶液的电流强度的峰值的差值作为纵坐标，以溶液a、b、c、d、e中D型色氨酸的浓度为横坐标绘制标准曲线并计算线性方程；例如，以溶液a的差分脉冲伏安曲线对应的电流强度的峰值与D型色氨酸浓度为0mol/L时的标准溶液的电流强度的峰值的差值为纵坐标，以溶液a中D型色氨酸的浓度为横坐标，可以确定标准曲线上的一个点，通过上述方法，将溶液a换成溶液b、c、d、e，通过溶液b、c、d、e确定标准曲线上的另外四个点，采用origin绘制如图2所示的标准曲线；
[0058] 由图2中标准曲线得到线性方程：Y＝0.02056+4.1466×10-4X，式中Y为电流值(I-I0)，I为每份标准溶液的差分脉冲伏安曲线对应的电流强度的峰值；I0为D型色氨酸浓度为0mol/L时的标准溶液的电流强度的峰值，单位为μA；X为标准溶液中D型色氨酸浓度，单位为μmol/L，相关系数R2为0.9911。修饰电极对D型色氨酸的
检测限为2.2×10-7mol/L,检出电位
0.056V；
[0059] 步骤四、采用所述三电极体系，利用差分脉冲伏安法对含有未知浓度D型色氨酸的待测溶液进行检测，得到待测溶液的差分脉冲伏安曲线，计算待检测液中D型色氨酸的浓度：将待测溶液的差分脉冲伏安曲线对应的待测溶液的电流强度的峰值与D型色氨酸浓度为0mol/L的标准溶液的电流强度的峰值的差值作为Y值代入线性方程中，计算得到待检测液中D型色氨酸的浓度。
[0060] 其中，氮掺杂碳点的制备方法：将0.84g柠檬酸加入10mL超纯水中，再加入800μl乙二胺，在室温下搅拌2小时，随后转移至石英管中，于微波功率为80W、温度为150℃下在微波反应器中反应15min，待冷却至室温，用0.22μm滤膜过滤，得到的滤液加入5g碳酸钙，旋转蒸发5次，将旋转蒸发得到的溶液每1mL加入5mL无水乙醇，在转速为10000rpm下离心10min，将下层固体于60℃真空干燥，得氮掺杂碳点备用。
[0061] 其中，待测溶液检测前还需经过前处理，具体方法为：将待测溶液于转速为10000rpm下离心10min，再通过乙二胺改性的毛细管柱过滤，将过滤后的待测溶液转移至含有金薄膜的烧杯中，静置2h，将静置后的上层清液离心20min，取离心上层清液备用。待测溶液经前处理后可以消除待测样品中的大颗粒、重
金属离子和含有巯基的氨基酸，让物质更加的纯化，避免其他物质的干扰。
[0062] 其中，玻碳电极的预处理方法为：
[0063] S1、将玻碳电极在浓度为0.1mol/L的NaOH溶液中浸泡2h，超纯水清洗1min，然后在浓度为0.5mol/L的H2SO4溶液中浸泡2h，超纯水清洗1min；
[0064] S2、将S1中得到的玻碳电极放置在含有粒度0.3μm的抛光粉的抛光布上抛光至镜面，随后将玻碳电极依次置于无水乙醇、浓度为0.5mol/L的H2SO4溶液和超纯水中分别超声1min，并在每次超声结束后用超纯水冲洗0.5min；
[0065] S3、将S2得到的玻碳电极放置于浓度为0.5mol/L的H2SO4溶液中采用循环伏安法活化后即得预处理后的玻碳电极，参数设置为：始电位1.0V、最高电位1.0V、最低点位-0.8V、最终电位-0.8V、扫描速率0.1V/s、扫描次数50次、灵敏度10-3A/V、等待时间为10s。
[0066] 其中，参比电极为Ag/AgCl电极，辅助电极为铂电极。
[0067] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的
修改，因此在不背离
权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
